Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản BTCT bảo vệ công trình đường ven sông sài gòn trong điều kiện đất yếu tại thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** NGUYỄN QUÝ HẢI ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BTCT BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN SÔNG SÀI GÒN TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2004 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** NGUYỄN QUÝ HẢI ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BTCT BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN SÔNG SÀI GÒN TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 PHỤ LỤC LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2004 PHẦN A NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHẦN B PHỤ LỤC PHẦN I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN PHẦN II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU & PHÁT TRIỂN PHẦN III NHẬN XÉT, KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU TẠI TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU ĐẤT YẾU VEN SÔNG SÀI GÒN CÓ LIÊN QUAN TỚI CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU TẠI TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ 136 Dùng Plaxis để kiểm tra trượt lăng thể Plaxis Input : Hình 6.18 – Sơ đồ làm việc hệ tường cọc có neo Plaxis Plaxis Output : 0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 30.000 A A 1 25.000 1 1 3 20.000 3 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 15.000 3 3 3 3 3 2 2 5.000 4 4 4 2 2 4 2 2 4 4 2 3 2 2 3 10.000 3 3 3 2 3 2 1 3 1 1 4 0.000 Deformed Mesh -3 Extreme total displacement 483.46*10 m (displacements scaled up 5.00 times) Hình 6.19 – Sơ đồ lưới thể chuyển vị lớn đất 483.46*10-3 m LUẬN VĂN THẠC SĨ 0.000 137 5.000 10.000 15.000 30.000 20.000 25.000 A 30.000 35.000 40.000 A m 1 25.000 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2 0.060 0.040 3 3 3 3 3 -0.000 3 0.020 3 20.000 3 -0.020 3 3 3 15.000 3 3 -0.040 -0.060 3 3 3 3 -0.080 3 3 3 3 -0.100 10.000 2 2 2 4 4 2 2 4 2 2 4 -0.120 2 5.000 2 -0.160 4 -0.140 2 4 -0.180 4 0.000 Horizontal displacements -3 Extreme horizontal displacement -176.21*10 m Hình 6.20 – Chuyển vị đất theo phương ngang -176.21*10-3 m 0.000 5.000 10.000 15.000 30.000 20.000 25.000 A 30.000 35.000 40.000 A m 1 25.000 1 1 1 1 1 1 1 1 0.025 2 0.000 -0.025 -0.050 3 3 3 3 -0.100 3 -0.075 3 20.000 3 -0.125 -0.150 3 3 3 -0.200 -0.225 15.000 3 -0.175 3 3 -0.250 3 -0.275 3 3 3 3 -0.300 3 3 10.000 -0.325 -0.350 2 2 2 2 5.000 2 4 2 2 -0.400 2 -0.375 2 2 -0.425 -0.450 -0.475 4 4 4 4 4 4 4 -0.500 0.000 Vertical displacements -3 Extreme vertical displacement -479.30*10 m Hình 6.21 – Chuyển vị đất theo phương đứng -497.3*10-3 m LUẬN VĂN THẠC SĨ 138 Biểu đồ Moment tường cọc bản, dầm neo cọc neo 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 Cọc neo -8.34 KNm Dầm neo -741.65 KNm Tường cọc 100.01 KNm LUẬN VĂN THẠC SĨ 139 V NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ CHÊNH MẶT ĐẤT TRƯỚC VÀ SAU TƯỜNG ĐẾN CHIỀU DÀI TƯỜNG CỌC BẢN CÓ NEO VÀ KHÔNG NEO : Chênh lệch độ cao trước sau tường (H) phần : - Do thay đổi chiều cao đất đắp đường phía sau tường cọc BTCT gọi Hđắp - Do chênh lệch mép mép bờ sông phía trước tường, nơi bị sụt lở, gọi Hmép bờ → H = Hđắp + Hmép bờ Ở đây, ta xem xét chênh lệch chiều cao mặt đất trước sau tường khoảng làm neo cho kinh tế.Để đơn giản ta xét mực nước ngầm ngang mặt nạo vét Ta dùng phương pháp tính toán trình bày để tính toán chiều dài tường cọc BTCT không neo có neo tương ứng chênh lệch chiều cao mặt đất trước sau tường Phương án tính toán chênh lệch mặt đất trước sau tường cọc BTCT đất đắp Hđắp (cao độ mặt nạo vét mặt đất thiên nhiên) Đất đắp cao 2m Đất đắp cao 3m Đất đắp cao 4m Đất đắp cao 5m A Mặt trước tường Hđắp MNTT Mặt nạo vét B 16.52 KN/m2 ĐẤT ĐẮP Mặt sau tường γ =18 KN/m3 ϕ =30 độ c =0.01 KN/m2 R Đất sét lẫn bột, màu xám đậm độ dèo cao, mềm γ =14.5 KN/m3 ϕ =3.43 độ c =5 KN/m2 15m C 5m LDE D E độ dèo cao, cứng γ =19.99 KN/m3 ϕ =15.65 độ c =56.8 KN/m2 Cát to đến nhuyễn lẫn bột màu xám, chặt γ =19.82 KN/m3 ϕ =29.77 độ c =16 KN/m2 Hình 6.22 – Sơ đồ tính toán ảnh hưởng chiều cao đất đắp đường đến chiều dài cọc tiết diện cọc mặt nạo vét ngang mặt đất tự nhiên LUẬN VĂN THẠC SĨ 140 Dùng phương pháp tính toán theo giải tích trình bày để tính toán chiều dài tường cọc BTCT cho phương án nêu cho kết bảng 6.6 Chiề u cao Tườ ng cọ c bả n khô ng neo Tườ ng cọ c bả n có neo đấ t đắ p Chiề u dà i Mmax Chiề u dà i R Mmax Hđắp(m) (m) 23.75 27 30 32.9 (KNm) 4730.17 6918.73 12988.14 16587.87 (m) 17.95 19.4 20.87 22.37 (KN) 180.86 325.86 478.21 635.48 (KNm) 1082.6 1043.9 1008.5 Bảng 6.6 – Kết tính toán chiều dài cọc Lcọc Mmax (mặt nao vét ngang mặt đất thiên nhiên) Độ chênh mặt đất trước sau tường cọc độ chênh mặt đất thiên nhiên mặt nạo vét dó ta xét thêm số phương án sau : A Hđắp Mặt trước tường B Hmép bờ Mặt nạo vét MNTT 16.52 KN/m2 ĐẤT ĐẮP γ =18 KN/m3 Mặt sau tường ϕ =30 độ c =0.01 KN/m2 Đất sét lẫn bột, màu xám đậm độ dèo cao, mềm γ =14.5 KN/m3 ϕ =3.43 độ c =5 KN/m2 15m C 5m LDE D E Đất sét lẫn bột cát, màu xám vàng γ =19.99 KN/m3 độ dèo cao, cứng ϕ =15.65 độ c =56.8 KN/m2 Cát to đến nhuyễn lẫn bột màu xám, chặt γ =19.82 KN/m3 ϕ =29.77 độ c =16 KN/m2 Hình 6.23 – Sơ đồ tính toán ảnh hưởng chênh lệch cao độ mặt đất trước sau tường đến chiều dài cọc & tiết diện cọc LUẬN VĂN THẠC SĨ 141 Để tính toán nhanh sai xót, ta tính toán phương án phần mềm Excel, kết thống kê bảng 6.7 H = Hđắ p + Hmé p bờ (m) Chiề u cao Cao độ mặ t ườ ng cọ c bả n khô ng ne Tườ ng cọ c bả n có neo đấ t đắ p nạ o vé t Chiề u dà i Mmax Chiề u dà i Hđắp (m) 3.00 3.00 3.00 3.00 (m) -1.00 -2.00 -3.00 -4.00 (m) 28.7 31.2 33.6 35.9 (KNm) 6560.85 7990.59 9232.99 10301.64 (m) 19.98 20.9 21.9 22.95 R (KN) (KNm) 395.34 957.23 435.78 988.49 501.02 1139.15 546.18 1271.22 Baûng 6.7 – Kết tính toán chiều dài cọc Lcọc Mmax (mặt nao vét chênh lệch với mặt đất thiên nhiên) Nhận xét Từ bảng 6.6 6.7 ta nhận thấy : - Với tải trọng đường ôtô H30 (tải trọng tính toán q = 16.52 KN/m2), độ chênh lệch mặt đất trước & sau tường cọc tăng tường neo chiều dài tường cọc tăng nhanh (bình quân Hđắp tăng 1m chiều dài tường cọc tăng 3m) - Đặc biệt Mmax Mmax b.h tăng lớn ( → làm cho W = lớn → tiết diện cọc to → không khả thi) - Từ đề nghị chênh lệch độ cao trước sau tường (H = Hđắp + Hmép bờ), H ≥ 3m nên nghiên cứu làm neo để giảm chiều dài tường cọc BTCT giảm Mmax / LUẬN VĂN THẠC SĨ 141 CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 CÁC NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN: Qua kết nghiên cứu từ chương đến chương 6, cho phép rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau : Các công trình xây dựng từ trước kè Bạc Liêu, bờ kè trung tâm thương mại Hà Tiên … dã bị cố nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan Một số công trình công trình kênh dẫn nước vào nhà máy điện Phú Mỹ I, công trình bờ kè công viên ven sông Đồng Nai Nhưng vấn đề địa chất đáng quan tâm, đáng ý trường hợp Chọn cấu tạo tường cọc chương đoạn đường dọc sông có đoạn lý địa hình, địa thế, địa chất …, mà ta di dời đường vào bên được, Taluy đường, bên dọc sông, m = 13 , m = , m = tránh cản dòng chảy bắt buộc phải chọn cấu tao đường đưọc bảo vệ tường cọc BTCT dự ứng lực sát lề đường bên dọc sông Ngoài tường cọc chống xói lở bảo vệ công trình ổn định lâu dài Việc đánh giá, tính toán xác ổn định cho công trình tường cọc BTCT để bảo vệ công trình đường ven sông quan trọng Đặc biệt tính toán xác định tường cọc BTCT phức tạp tính toán giải tích để xác định chiều dài – kích thước tường cọc phải dùng nhiều phương pháp khác để kiểm tra, tác giả kiến nghi sử dụng phần mềm Slope Plaxis để kiểm tra Đối với công trình đường ven sông có lớp đất yếu dày (>10m) phương án thích hợp dùng tường cọc BTCT có neo nhằm hạn chế chiều dài kích thước cọc Trường hợp đường bị ngập lũ nước rút cho ta chiều dài cọc lớn – gây bất lợi Nghiên cứu ảnh hưởng độ chênh lệch cao trình mặt đất trước sau tường ta nhận thấy với tải trọng đường ôtô H30, cao độ mặt đất trước sau tường ≥ 3m kiến nghị phải dùng neo LUẬN VĂN THẠC SĨ 142 Dầm neo nên bố trí sát mực nước ngầm để thuận lợi cho thi công giảm chiều dài tường cọc BTCT Cọc neo phải bố trí nằm mặt trượt trụ tròn để tăng khả chịu lực cọc neo giảm chiều dài cọc neo Tính toán độ lún đất sau tường quan trọng Phải khảo sát đầy đủ xác tính toán, kiểm tra lún cẩn thậnđể tránh cho công trình bị phá hoại lún công trình cầu đường Điện Biên Phủ, công trình hầm chui Văn Thánh … Tính lún công trình đường ven sông tính theo phương pháp cộng lớp tim đường hay phương pháp tính lún theo đường quan hệ e-logσ’, ta nên tính lún theo từ biến để so sánh, xem xét, đánh giá đủ 7.2- KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP: Luận văn chưa nghiên cứu kỹ : - Tải trọng động tác dụng lên tường - Tải trọng động sóng va tác dộng lên tường trường hợp cụ thể thực tế - Các phần mềm tính toán phương pháp tính Mohr - Coulomb nhiều vấn đề chưa lý giải giá trị tính chuyển vị, lực cắt moment… TÀI LIỆU THAM KHẢO JOHN ATKINSON, An introduction to the mechanic of soil and foudations, McGRAW-HILL CHÂU NGỌC ẨN, Nền Móng, NXB ĐHQG TP HCM, 2002 CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học: “ Ổn định nền”, ĐH BK TP HCM CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học: “ Áp lực đất lên tường chắn”, ĐHBK TP HCM CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học:“ Giải pháp móng hợp lý 1”, ĐHBK TP HCM N.I BÊDUKHỐP, Cơ sở Lý thuyết đàn hồi – Lý thuyết dẻo – Lý thuyết từ biến, NXB ĐH THCN, 1978 BRAJA M DAS, Principples of Foudation Engineering, PWSKENT_BOSTON, 1984 A.B FADEEV, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trong Địa Cơ Học, NXB Giáo Dục, 1995 TRẦN THANH GIÁM, Địa kỹ thuật thực hành, NXB Xây Dựng, 1999 10 NGUYỄN BÁ KẾ, Thiết kế Thi công Hố móng sâu, NXB Xây Dựng, 2002 11 LÊ BÁ LƯƠNG số tác giả, Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam, NXB ĐHQG TP HCM 12 LÊ BÁ LƯƠNG, Tập giảng cao học: “ Tường cọc bản”, ĐHBK TP HCM 13 RALPH B PECK - WALTER E HANSON –THOMAS H THORNBURN, Kỹ thuật Nền móng tập 1,2, NXB Giáo Dục, 1997 14 PHAN TRƯỜNG PHIỆT, Tính toán áp lực đất tường chắn đất, NXB Nông Nghiệp, 1980 15 NGUYỄN VĂN QUẢNG, Nền Móng Nhà Cao Tầng, NXB KH&KT, 2003 16 Bùi Công Thành, Cơ Kết Cấu Nâng Cao, NXB ĐHQG TP HCM, 2002 17 CHU QUỐC THẮNG, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn, NXB KH&KT, 1997 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : NGUYỄN QUÝ HẢI Sinh ngày : 23 – 03 – 1977 Nơi sinh : Hà Nội Địa đăng ký hộ thường trú : 54 Lê Hồng Phong phường 2, quận Hồ Chí Minh Cơ quan công tác : chi nhánh Công ty tư vấn khảo sát thiết kế – xây dựng Bộ Quốc Phòng TP HCM Quá trình đào tạo : - Từ nhỏ → 1995 : học phổ thông ,trung học - 1995 → 2001 : Sinh viên trường đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh Ngành xây dựng dân dụng công nghiệp - 2002 → 2004 : Học viên cao học ngành Công Trình Trên Đất Yếu khóa 13 – Trường Đại Học Bách Khoa T.P Hồ Chí Minh Quá trình công tác : 2002 → : chi nhánh Công ty tư vấn khảo sát thiết kế – xây dựng Bộ Quốc Phòng TP HCM Địa liên lạc : 156/35 Tô Hiến Thành ,phường 15 ,quận 10 ,T.P Hồ Chí Minh ĐT : 08 – 8.625.146 DĐ : 0918.330.654 PHẦN A NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHẦN I NGHÊN CỨU TỔNG QUAN PHẦN II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU & PHÁT TRIỂN PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ PHẦN B ĐỀ CƯƠNG TÁC NGHIỆP ... BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BTCT BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN SÔNG SÀI GÒN TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU TẠI TP HỒ CHÍ MINH II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng hệ tường. .. tường cọc BTCT bảo vệ công trình đường ven sông Sài Gòn điều kiện đất yếu thành phố Hồ Chí Minh 2.NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương : Nghiên cứu tổng quan công trình tường cọc bảo vệ công trình đường. .. ổn định cho công trình tường cọc bảo vệ công trình đường cấp ven sông Sài Gòn điều kiện đất yếu Chương 5: Nghiên cứu tính toán biến dạng lún đất yếu sau lưng tường cọc vùng ven thành phố Hồ Chí