Nghiên cứu giải pháp cọc BTCT và cấu kiện bê tông tự chèn trong công trình kè bảo vệ bờ sông sài gòn

ĐẠI HO HỌÏC QUO QUỐÁC GIA THA THÀØNH NH PHO PHỐÁ HO HỒÀ CH CHÍÍ MINH TRƯỜNG TRƯỜ NG ĐẠI HO HỌÏC BA BÁÙCH CH KHOA - - NGUYỄÃN THANH NHA NGUYE NHÀØN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU GIA NGHIÊ GIẢÛI PHA PHÁÙP CO CỌÏC BTCT VA VÀØ CA CẤÁU KIE KIỆÄN BÊÂTO BE TÔNG TÔ NG TỰ CHE CHÈØN TRONG CO CÔÂNG NG TR TRÌÌNH KE KÈØ BA BẢÛO VỆÄ BỜ SO VE SÔÂNG NG SA SÀØI GO GÒØN CHUYÊÂN NGA CHUYE NGÀØNH: NH: ĐỊA KY ĐỊA KỸÕ THUA THUẬÄT XA XÂÂY DỰNG NG MÃ SO MÃ SỐÁ NGA NGÀØNH: NH: 60 58 60 LUẬN VA LUẬ VĂÊN THA THẠÏC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI ĐẠI HO HỌÏC QUO QUỐÁC GIA THA THÀØNH NH PHO PHỐÁ HO HỒÀ CH CHÍÍ MINH ƯỜNG ÙCH KHOA TRƯỜ TR NG ĐẠI HO HỌÏC BA BÁCH - - - - - -  - - - - - - Cán hướng dẫn khoa học : TS VO VÕÕ PHA PHÁÙN Cán hướng dẫn khoa học : TS VO VÕÕ PHA PHÁÙN Cán chấm nhận xét : Caùn chấm nhận xét : Luận Văn Thạc Só bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 05 tháng 10 năm 2007 LỜI CA CẢÛM ƠN Qua luận văn, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy, cô trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học cao học Xin chân thành cảm ơn thầy, cô ngành Địa kỹ thuật xây dựng tận tình hướng dẫn, góp ý, trang bị cho em kiến thức sâu rộng giúp đỡ nhiều ý kiến quý báu để em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn đến thầy TS Võ Phán động viên, giúp đỡ em trình thực luận văn Cám ơn bạn khoá 2005 ngành Địa kỹ thuật xây dựng, bạn Đại học đồng nghiệp giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu cho luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 11 năm 2007 Học viên thực Nguyễãn Thanh Nha Nguye Nhàøn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ØNG ĐÀO TA PHÒNG PHO TẠÏO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 04 tháng 11 năm 2007 NHIỆÄM VU NHIE VỤÏ LUA LUẬÄN VA VĂÊN THA THẠÏC SĨ Họ tên học viên: NGUYE NGUYỄÃN THANH NHA NHÀØN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09-02-1977 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 00905203 ØI: I TE TÊÂN ĐỀ TA TAØI: ẢI PH ÁP CỌC BTCT VÀ CẤU KI ỆN BÊTÔNG TỰ CH ÈN TRONG NGHIÊN CỨU GI NGHIÊ GIẢ PHÁ KIỆ CHÈ CƠNG TR TRÌÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ SƠNG SÀI GỊN II NHIE NHIỆÄM VU VỤÏ VA VÀØ NO NỘÄI DUNG: nh cu Nhie Nhiệäm vu vụï: Pha Phâân tích va vàø tính toa toáùn ke kếát ca cấáu va vàø ổn đị định củûa ne nềàn đất co côâng ng tr trìình bờ ke kèø tre treâân âng Sa ûng va nh, bie âng tr vùøng vu ng đất ye yếáu ven so sông Sàøi Go Gòøn n Mo Môâ vàø pha phâân tích ổn đị định, biếán da dạïng ng co công trìình bờ ke kèø ời cu âng tr đie iềàu kie kiệän la làøm vie việäc đồng ng th thờ củûa kết ca cấáu co công trìình ke kèø va vàø đất ne nềàn n No Nộiä dung: Mở đầu Chương 1: Tổng quan công trình kè bảo vệ bờ Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định trượ t cho công trình kè bảo vệ bờ Chương 3: Nghiên cứu giải pháp sử dụng cọc BTCT chống trượt cho công trình kè bảo vệ bờ sông Chương 4: Ứng dụng cọc BTCT cấu kiện bêtông tự chèn cho công trình kè bảo vệ bờ bán đảo Thanh Đa Kết Luận Kiến Nghị III NGA NGÀØY GIAO NHIE NHIỆÄM VU VỤÏ: 06/02/2007 IV NGA NGÀØY HOA HOÀØN THA THÀØNH NH NHIE NHIỆÄM VU VỤÏ: 04/11/2007 V CA CÁÙN BO BỘÄ HƯỚNG NG DA DẪÃN: N: TS VO VÕÕ PHA PHÁÙN N CÁÙN BO CA BỘÄ HƯỚNG NG DA DẪÃN BỘ MO BỘ MÔÂN QUA QUẢÛN LY LÝÙ NGA NGÀØNH NH TS VÕ PHÁN TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày 04 tháng 11 năm 2007 PHÒNG PHÒ NG ĐÀO TA TẠÏO SAU ĐẠI HO HỌÏC KHOA QUA QUẢÛN LY LÝÙ NGA NGÀØNH NH TO TÓÙM TA TẮÉT LUA LUẬÄN VA VĂÊN THA THẠÏC SĨ Têân đề ta Te tàøi NGHIÊN CỨU GIA NGHIÊ GIẢÛI PHA PHÁÙP CO CỌÏC BTCT VA VÀØ CA CẤÁU KIE KIỆÄN BE BÊÂTO TÔNG TÔ NG TỰ ÂNG TR CHÈN TRONG CO CHÈ CÔNG TRÌÌNH KE KÈØ BA BẢÛO VE VỆÄ BỜ SO SÔÂNG NG SA SÀØI GO GÒØN Tóùm ta To tắét Hiện sạt lở đất ven Sông Sài Gòn, đặc biệt khu vực bán đảo Thanh Đa vấn đề thời nhà khoa học quan tâm, tìm giải pháp khắc phục Việc tính toán ổn định công trình bờ kè thực riêng lẻ theo hạng mục như: ổn định mái dốc, ổn định khối đất đắp đất yếu ổn định hệ tường chắn bờ kè Nên không chọn kết cấu móng kè tối ưu mặt kinh tế - kỹ thuật cho công trình kè bảo vệ bờ ven Sông Sài Gòn Trong luận văn tác giả tiến hành phân tích tính toán kết cấu ổn định đất công trình bờ kè vùng đất yếu ven sông Sài Gòn Mô phân tích ổn định, biến dạng công trình bờ kè điều kiện làm việc đồng thời kết cấu công trình kè đất Kết phân tích làm việc đồng thời cho phép chọn lựa kết cấu công trình bờ kè hợp lý giá trị ứng suất biến dạng đất phù hợp với điều kiện thực tế Thesis summary (Master of Science) Topic Studying solution of reinforced concrete pile and precast precast’’s component in sheet pile plate project protecting Sai Gon riverbank Summary We all known that the core problem in Ho Chi Minh city society is landslice Sai Gon riverbank, especially in Thanh Da peninsula It is taking a lot of scientist’s attempt for repairing solution The calculation of stability and deformation of sheet pile plate is being done separately according to issues such as: slope stability, stability of embankment on softsoil, stability of sheet pile plate… therefore it is hardly to choose the foundation of sheet pile plate structure in economical – technical aspect for sheet pile plate project protecting Sai Gon riverbank In this thesis, author perform analysing and calculating the stability and deformation of sheet pile plate on the soft soil of Sai Gon riverbank in the simultaneous combination of pile and concrete plate The results of this analysis help us choosing the structure of sheet pile plate more reasonable The value of stresses and deformation of soil foundation will be reasonablily evaluated in the practical working condition MUÏC LU MUÏ LUÏÏC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ 1.1 Khái quát đất yếu thành phố Hồ Chí Minh công trình bảo vệä 1.1.1.Khái quát đất yếu ven sông Sài Gòn 1.1.2 Nguồn gốc hình thành 1.1.3 Đặc điểm phân bố đất yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh 1.1.4 Thống kê đặc trưng lí tính toán lớp đất theo qui trình 45–78 năm 2000 1.1.5.Các dạng công trình bảo vệ bờ 13 1.1.5.1 Tổng quát công trình bảo vệ bờø 13 1.1.5.2 Phân loại công trình bảo vệ bờ ưu khuyết điểm 15 1.2 Các cố công trình kè 1.2.1 Một số cố công trình kè, bờ bảo vệ bờ bị cố 25 25 1.2.1.1 Các công trình kiên cố 25 1.2.1.2 Các công trình kè tạm 27 1.2.2 Những vấn đề tồn cần khắc phục 27 1.3 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu, ứng dụng móng cọc BTCT cấu kiện bêtông tự chèn công trình kè bảo vệ bờ ø 28 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯT CHO KHỐI ĐẤT ĐẮP TRONG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ 2.1 Tường chắn ổn định học 29 2.2 Phương pháp Sokolovski 32 2.3 Phương pháp Fp theo Giáo sư N.N Maslov 35 2.4 Tính toán lực đẩy ngang theo Bourges, Mieussens Tavena 36 2.5 Tính toán ổn định trượt cho khối đất đắp theo phương pháp Fellinius 39 2.6 Tính toán ổn định trượt cho khối đất đắp theo phương pháp A.W.Bishop 41 2.7 Kết luận chương 43 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC BTCT CHỐNG TRƯT CHO CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG 3.1 Tính toán lực đẩy ngang theo Fond 72 44 3.2 Tính toán tường cọc 45 3.2.1 Tường cọc đỉnh tự 45 3.2.2 Tường cọc đỉnh có neo 47 3.3 Nội lực cọc chịu tải trọng ngang 48 3.4 Kết luận chương 57 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỌC BTCT VÀ CẤU KIỆN BÊTÔNG TỰ CHÈN CHO CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ KHU VỰC BÁN ĐẢO THANH ĐA 4.1 Tổng quan công trình kè bảo vệ bờ sông khu vực bán đảo Thanh Đa 58 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 58 4.1.2 Các dạng công trình áp dụng thực tế bán đảo Thanh Đa 61 4.1.3 Các yêu cầu phương án công nghệ kè bảo vệ bờ khu vực bán đảo Thanh Đa 63 4.2 Chương trình kiểm tra ổn định tổng thể 63 4.2.1 Chương trình Slope/W 63 4.2.2 Các liệu đầu vào toán 64 4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể mặt cắt ngang 64 4.3 Tính toán, lựa chọn phương án kết cấu 65 4.3.1 Tính toán tải trọng tác động lên công trình 65 4.3.2 Các tổ hợp tải trọng tính toán 67 4.3.3 Kiểm tra ổn định tổng thể - Lựa chọn kích thước cọc bê tông cốt thép theo chiều cao đất đắp 69 4.4 Phân tích ổn định kè phần mềm plaxis 88 4.4.1 Giới thiệu mô hình tính toán (Mô hình Soft – soil) 88 4.4.2 Các thông số đưa vào tính toán 89 4.4.3 Phân tích ổn định biến dạng kè 90 4.5 Kiểm tra ổn định cục công trình kè bảo vệ bờ 107 4.5.1 Tính toán tiêu kỹ thuật kết cấu kè bảo vệ bờ 107 4.5.2 Sử dụng kết cấu công nghệ bêtông tự chèn 112 4.6 Kết luận chương 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 MỞ ĐẦU Tính ca cấáp thie thiếát cu củûa đề ta tàøi: i: Trong tự nhiên thường có tượng trượt lở sườn đồi, núi, kèm theo lũ bùn; trượt lở bờ sông, bờ biển gây thiệt hại lớn người Các công trình xây dựng bị trượt, bị nghiêng, bị lật, … người thiết kế không lường trước khả ổn định cho công trình Với địa hình Thành phố Hồ Chí Minh bao bọc hệ thống kênh rạch, với sông Sài Gòn sông Đồng Nai mang đến cho đô thị lớn Việt Nam không khí lành mát mẽ Tuy nhiên với hệ thống sông rạch này, với việc bồi đắp phù sa hình thành nên lớp địa chất mềm yếu có chiều dày lớn đặt vấn đề cấp thiết cho thành phố đường công nghiệp hoá đại hoá đất nước : vấn đề quy hoạch dân cư ven sông rạch, ô nhiễm nặng kênh rạch khu nội ô đô thị, vấn đề ngập khu vực ven sông triều cường, sạt lở bờ sông, Vấn đề sạt lở bờ sông, kênh rạch gây nguy hiểm đến tín mạng, tài sản nhân dân sở hạ tầng nhà nước đặt cấp thiết Việc xây dựng công trình kè bảo vệ bờ kết hợp với quy hoạch đô thị ven sông thông tin thời sự quan tâm hàng đầu cấp quyền nhân dân thành phố Thực chủ trương Ủy Ban Nhân Dân Thành Phố Hồ Chí Minh việc đầu tư khu vực ven sông như: Quận Bình Thạnh, Quận 2, bao gồm dự án khu đô thị Thủ Thiêm thành trung tâm kinh tế văn hoá xã hội vừa mang nét sinh thái đặc trưng với mật độ xanh bao phủ lớn vừa mang phong cách đại khu đô thị với công trình xây dựng cao tầng, vấn đề xây 108 - Chống trượt mái công trình làm việc có tải trọng động, sóng kéo lũ lớn, dòng thấm rút b Kiểm tra đùn đất: Khi mực nước giảm từ Hmax xuống Hmin với độ hạ thấp mực nước: Hmax – Hmin = Z(m) lúc xem mực nước ngầm bờ nằm ngang đất mái bị đem áp lực nước làm ổn định mái Trong trường hợp cần có lớp gia tải để tăng ổn định kiểm tra điều kiện đùn đất mái Theo Trugaep đất không bị đùn đảm bảo điều kiện: Kat > 1,1 ÷ 1,2 (4.4) tg C tg tg K at    dn  tg (  dn  1). sin  (4.5)  dn  Trong :  đn: tỷ trọng đẩy đất : góc nghiêng mái đất C: lực dính đất : góc dòng thấm tạo đường thẳng góc với mái dốc điểm kiểm tra Để xác định góc  cần vẽ lưới thấm mực nước triều hạ thấp Z o: chiều dày ảnh hưởng đùn đất Rất khó xác định bỏ qua lực dính C (thêm an toàn) vế thứ công thức bỏ qua Tính toán Kat