Đề xuất giải pháp gia cố hạ lưu cầu lrb06 tuyến cao tốc đà nẵng quảng ngãi

Việc xây dựng đường cao tốc Đà Nẵng Quảng Ngãi làm cản trở dòng chảy thượng lưu về hạ lưu nhằm làm giảm mực nước lũ phía thượng lưu người ta phải mở rộng thêm khẩu độ cầu tại các vị trí sông suối mà đường cao tốc đi qua cầu LRB06 là một trường hợp điển hình Do mở rộng khẩu độ cầu đã làm tăng thêm lưu lượng qua cầu điều này gia tăng xói lở bờ sông Bầu Phong Thử phía bờ lỏm hạ lưu cầu LBR06 Luận văn phân tích các nguyên nhân gây ra xói lở tại đoạn sông cong sau khi xây dựng cầu LRB06 đề xuất giải pháp thiết kế bảo vệ bờ lỏm đoạn song cong này phân tích ưu và nhược điểm của các giải pháp gia cố mái Thiết kế kết cấu phù hợp gia cố mái ứng dụng phần mềm goeslope kiểm tra thấm và ổn định mái bời sông Luận văn đề xuất thiết kế theo 4 phương án rọ đá đá học xây vữa bê tông cốt thép tấm lát bê tông tính toán và so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các giải pháp luận văn đã chọn được phương án gia cố mái bờ sông bằng tấm lát bê tông

TR I H C À N NG NG I H C BÁCH KHOA TT LÊ TRUNG HI U H L va XU T GI I PHÁP GIA C H L U C U LRB06 TUY N CAO T C À N NG QU NG NGÃI TT Chuyên ngành: K thu t Xây d ng Cơng trình th y Mã s : 60.58.02.05 TÓM T T LU N V N TH C S K THU T N ng N m 2017 Cơng trình TR Ng ih NG c hồn thành t i I H C BÁCH KHOA ng d n khoa h c: GS.TS Nguy n Th Hùng Ph n bi n 1: TS Nguy n V n H ng Lu n v n s c b o v tr cH i TT Ph n bi n 2: TS Lê V n Th o ng ch m Lu n v n t t nghi p th c s ng i h c Bách khoa vào ngày tháng n m 2017 H L Tr va K thu t, Chuyên ngành K thu t Xây d ng Cơng trình th y, h p t i TT Có th tìm hi u lu n v n t i: Trung tâm H c li u Truy n thông, Tr H N Th vi n Khoa Xây d ng C u H N ng, Tr ng ng i h c Bách khoa, i h c Bách khoa TT H L va TT U LÝ DO CH N TÀI c xây d ng c u qua sông s gây bi n i ph c t p c a dịng ch y, làm xói l h l u c u, gây m t an toàn cho c u h dân T i v trí KM14+26,5 c a ng cao t c N ng Qu ng Ngãi có b trí c u LRB06 Tuy nhiên, t i v trí khơng b trí ph n gia c kè, t ng ch n m b o ch ng xói l b l m sơng Phong Th , h l u c u LRB06 Phía b l m h l u c u LRB06 có nhà dân sinh s ng có nguy c xói l s p r t l n Tr c ây, h dân có tr ng tre gia c c c c tránh xói l ph n móng nhà, nh ng xây d ng c u, bi n pháp gia c khơng cịn hi u qu Ngồi cịn nh h ng n n ng liên xã T.609 i B n H c Do ó tài lu n v n s i tính chi u sâu h xói phân tích tr ng h p xói, nh h ng c a xói n b sông Phong Th , o n h l u c u LRB06; xu t bi n pháp gia c h l u c u LRB06, nh m m b o an toàn, n nh c u an toàn cho nhà c a nhân dân bên b l m sông Phong Th , h l u c u LRB06 mùa m a l M C TIÊU NGHIÊN C U Nghiên c u xói l bên b l m o n sông Phong Th h l u c u LRB06 a gi i pháp gia c mái h l u c u h p lý Ch n c k t c u b o v mái h l u c u b l m o n sông cong, h l u o n sông Phong Th IT NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U * i t ng nghiên c u o n sông sông Phong Th , h l u c u LRB06 * Ph m vi nghiên c u o n sông cong, h l u c u LRB06 c xây d ng t i KM14+26,5 n ng cao t c n i N ng n Qu ng Ngãi TT H L va TT ác d ng k t c u cơng trình kè b o v b kh thi áp d ng cho c u LRB06 sau xây d ng gây xói l t i h l u dịng ch y gây PH NG PHÁP NGHIÊN C U Thu th p tài li u a hình, th y v n khu v c th ng h l u c u LRB06; K th a k t qu tính tốn dịng ch y l h l u c u LRB06, ph i h p v i công th c bán th c nghi m tính xói, mơ hình tốn tính th m, n nh tr t b sông xu t gi i pháp ch nh tr o n sông b l m h l u c u LRB06 Ý NGH A KHOA H C VÀ TH C TI N C A TÀI * Ý ngh a khoa h c Phân tích tr ng h p gây xói, tính tốn chi u sâu h xói bi n pháp ch nh tr hi u qu * Ý ngh a th c ti n Tính toán c th c gi i pháp gia c h l u c u c th LRB06 hi u qu nh t nh m ch ng xói l có l l t D KI N C U TRÚC C A LU N V N Lu n v n g m có ph n m u, k t lu n & ki n ngh , 03 ch ng t p ph l c NHIÊN C A CƠNG TRÌNH TT Ch ng I - I U KI N T 1.1 T ng quan cơng trình 1.1.1 V trí cơng trình TT H L va Hình 1.1 V trí a lý c a cơng trình c u LRB06 C U LRB06 c xây d ng t i i n Th , i n Bàn, Qu ng Nam, Vi t Nam Theo h s thi t k b n v thi công ã c phê t, t i v trí KM14+26,5 c a ng cao t c d nh s xây song song v i ng cao t c i N ng Qu ng Ngãi có b trí thi cơng C u LRB06 Tuy nhiên, t i v trí khơng b trí ph n gia c kè, t ng ch n m b o ch ng xói l khu v c h l u c u LRB06 phía h l u c u có h dân sinh s ng có nguy c xói l s p r t l n Ngồi cịn nh h ng n n ng liên xã T.609 i B n H c Các h khu v c h l u C u LRB06 không n m ph m vi gi i phóng m t b ng nh ng xây d ng c u h dân b nh h ng nghiêm tr ng, h ng n m m c n c l dâng cao, dòng n c ch y xi t ngh n v liên quan h tr ph n kinh phí gia c móng cho h khơng gi i phóng m t b ng mb o tính m ng nhà c a nhân dân mùa m a l s p n TT H L va TT 1.1.2 H th ng sông a) Sông Vu Gia Thu B n L u v c sông Vu Gia Thu B n bao g m vùng r ng l n thu c a ph n t nh Qu ng Nam m t s vùng thu c N ng, Qu ng Ngãi, Kontum H th ng sông Vu Gia Thu B n b t ngu n t s n phía ơng dãy Tr ng S n v i t ng di n tích l u v c 10.350km2, sông Vu Gia dài 204km bi n N ng Các nhánh sông Vu Gia g m sông Dak Mi, sông Bung sông Con Sông Thu B n dài 152 km b t ngu n t cao h n 2000m Núi Ng c Linh ( 2.598m) i m cao nh t l u v c sông, d c 0 thay i t 20 n 30 Sau i qua dãy núi, sông Thu B n ch y qua vùng cao, vùng ng p b bi n i m th p nh t t i vùng b bi n C a i (0-1m) Vùng t th p ven bi n khu v c t nông nghi p c dân dày c Có s thay i k v phân b l ng m a theo không gian l u v c sông L ng m a t ng ng v i t n su t 1% t i tr m c a l u v c 533 mm/ngày ( N ng), 539 mm/ngày (Câu Lâu), 515 mm/ngày (Tam K ) 637 mm/ngày (Trà My) i n Th t Km008 - Km015, ch u nh h ng l t sông Vu Gia Thu B n b) Sông Tam K Sông Tam K b t ngu n t h ch a n c Phú Ninh có t ng di n tích b m t 33,4 km2 H ch a n c Phú Ninh c p n c cho khu v c phía ông dãy Tr ng S n T i khu v c h ch a n c các p kh ng ch dịng ch y vào sơng Tam K Di n tích l u v c sơng Tam K n ng cao t c 267 km2 L ng m a phân b theo không gian c a l u v c sơng có s thay i k L ng m a ng v i t n su t 1% c a sông Tam K 515 mm/ngày c a sông Trà My 637 mm/ngày TT H L va TT 1.2 Tính tốn th y v n 1.2.1 Khí h u 1.2.2 L ng m a ng 1.5 Tr m o m a khu v c d án Tr m Khu v c V (N) Kinh (E) Th i gian o N ng N ng 16 02' 108 11' 1947-2010 Câu Lâu Qu ng Nam 15 51' 108 17' 1977-2010 Tam K Qu ng Nam 15 34' 108 28' 1977-2010 Trà My Qu ng Nam 15 21' 108 14' 1978-2010 1.2.3 Phân tích t n su t m c n c l n nh t 1.2.4 Phân tích t n su t l u l ng l n nh t 1.3 Mô hình th y l c Mơ hình th y l c c tham kh o theo tài li u [9] Xác nh m c n c v n t c phía mái h l u c u 1.3.1 Ph ng pháp ti p c n trình t b c tính tốn 1.3.2 Tính tốn thu l c cho s VG-TB 1.4 Mô ph ng ng p l t kè khu v c nghiên c u 1.4.1 C s ph ng án thi t k thi t l p l i tính tốn 1.4.2 T h p l gi a th ng ngu n h du xây d ng biên mơ hình 1.4.3 Mơ ph ng k t qu tính tốn 1.4.4 T ng h p k t qu dùng thi t k t i c u LRBO6 Cao m c n c tính tốn d c theo su i ký hi u: T1 v trí th ng l u c u LRBO6; ký hi u: T2 v trí h l u c u LRBO6 ( Xem t i hình 1.10) L t n su t 1% , T i T1 : cao trình m c n c l 8.93 mét T i T2 : cao trình m c n c l 8.86 mét L t n su t 5% : T i T1 : cao trình m c n c l 8.90 mét T i T2 : cao trình m c n c l 8.84 mét TT H L va TT Ch ng II PHÂN TÍCH XĨI VÀ BI N PHÁP CH NH TR 2.1 Ngun nhân gây s t l , xói mịn ven b sơng 2.2 Các gi i pháp ch ng xói l b sơng h l u c u LRB06 ó 02 bi n pháp b o v b l m sơng ó là: (i) Xây d ng h th ng m hàn; (ii) Gia c mái b l m sông V i sông Phong Th sơng nh , lịng sơng h p, cong (bán kính cong l n), nên ch n bi n pháp b o v b sông gia c mái b l m sông Bi n pháp gia c mái kè nh gia c mái b ng cách lát r á, tr ng c mái ta luy, h c lát khan không mi t m ch, h c lát khan có mi t m ch, lát t m bê tông l p ghép vv 2.2.1 R Hình 2.1 Hình nh c a r 2.2.2 h c xây v a gia c Hình 2.2 Gia c b ng h c xây v a 2.2.3 Gia c b ng bê tông c t thép H L va TT Hình 2.3 Gia c mái bê tông dùng c t pha tr t 2.2.4 Gia c b ng lát t m bê tông l p ghép có l gi a TT Hình 2.4 Gia c mái b ng t m lát bê tông úc s n 2.3 Các s li u dùng thi t k gia c h l u c u LRB06 2.3.1 Tính ch t c lý c a v t li u * V t li u bao g m: - t p: K 10-4 m/s; bh= 20kN/m3; C 0.08kG/cm2(7.845kPa); 270 - Cát l n b i xám k t c u r i r c n ch t v a: K 2*10-4m/s; bh= 19.8 kN/m3; C 0.06 kG/cm2(5.884kPa); 270 - R á: 350 K 2*10-3m/s; 18kN/m3; C 200 kPa; - h c x p khan: K 0.05 m/s; 23 kN/m3; C - d m m: K 2.5*10-3 m/s; 50 kPa; 18 kN/m3; C - V i a k thu t: K 0.001 m/s - h c xây v a K 2*10-10 m/s; 23 kN/m3; C - Bê tông K 2*10-15 m/s; 24 kN/m3; C 400 20 kPa; 350 300 kPa; 400 500 kPa; 450 TT H L va TT 2.3.2 Tính xói o n sơng cong a) Các hình th c xói t i m t c t c a o n sông cong h l u c u LRB06 b) Tính tốn xói o n sơng cong * Cách tính sâu xói c a o n sông cong v i s li u cho tr c hình sau Hình 2.5 Các thơng s c n thi t tính tốn xói c a sơng cong W r ng c a sông yu chi u sâu t nhiên c a sông ( sâu c a sông ko b u n cong) rc bán kính ch nh tr ybs sâu xói va TT nh kè bao g m: - T ng bê tơng có cao trình 8.5 m T ng ch n bê tơng C20, có bê tơng lót C10 dày 10 cm.Tác d ng c a t ng bê tông ng n dịng ch y tràn, ng n sóng, b o v vùng c dân phía sau kè T ng ch n sóng ph i b trí khe bi n d ng Kho ng cách gi a hai khe bi n d ng nên t 10 m n 20 m i v i t ng bê tông c t thép Kích th c chi ti t c a t ng ch n c trình bày nh sau: TT H L Hình 2.9 C u t o t ng ch n ng n n c tràn b - h c x p khan gia c t i nh kè có chi u dày 30 cm bên d i có t ng d m m có chi u dày 10cm - T ng chân khay ti p n i gi a mái v i nh là: bê tơng C20, có bê tơng lót C10 dày 10cm Tác d ng c a t ng chân khay giúp gi n nh l p h c x p khan b o v nh kè Kho ng t chân khay n t ng ch n 4m Kích th c chi ti t h c x p khan t ng chân khay ti p n i gi a mái v i nh c trình bày nh sau: nh p chân khay va TT Hình 2.10 C u t o chi ti t l p b o v b) C u t o mái kè TT H L Hình 2.11 C u t o mái chân kè gia c b ng r k t h p t ng ch n s mái m= 1.25 T ng d i c tr i v i a k thu t có tác d ng làm t ng l c, tránh tr ng h p mái p b xói l dịng ch y th m Trên t m v i a c tr i l p d m m có chi u dày 10cm T ng mái c gia c b ng r có kích th c 2mx1mx0.5m R c làm b ng thép Các b c thang dùng t r gia c có chi u r ng chi u cao 0.5x0.5m Vì có t ng d m m nên r x p ch ng 0.4m Link liên k t có tác d ng t ng ma sát gi a r á, v y ng n cho r khơng b tr t Hình nh chi ti t v kích th c cách b trí c a mái p ph ng án c trình bày nh hình sau : TT H L va TT Hình 2.12 Chi ti t mái kè gia c b ng r c) C u t o chân kè è vùng xói c gia c b ng l p h c x p khan, chi u dày gia c c a l p h c x p khan 2xhr = 1m Vùng chân mái c gia c b ng r x p ch ng L p d m d i hai r có chi u dày 10 cm Hình nh chi ti t v kích th c cách b trí c a chân kè ph ng án c trình bày nh hình sau : Hình 2.13 Chi ti t chân kè gia c b ng r 2.4.2 Ph ng án gia c b ng h c xây v a k t h p t ch n 2.4.3 Ph ng án gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t ch n 2.4.4 Ph ng án gia c b ng t m bê tông lát k t h p v i t ch n ng ng ng ng III KI M TRA AN TỒN VÀ TÍNH TỐN KINH T 3.1 Ki m tra th m n nh cung tr t 3.1.1 Tính th m s gradient cho phép t i TCVN 4253:2012 v i lo i t sét cơng trình c p IV v y gradient cho phép [J] = 1.08 Khi J v t m c cho phép s gây xói, tr ng h p kh c ph c b ng thi t k t ng l c ng c a) Tính tốn th m PA1 gia c b ng r k t h p t ng ch n t i c c DD L va TT Ch TT H Hình 3.10 Hình nh tốn th m t i ph ng án L u l ng th m Q= 0.0015843 m3/s V i K t p = 1.10-4 m/s, Ht ng th m = H nh kè Hgia c nh - Ht ng không th m = 6.3 0.5 (-5) = 10.8 m V y Jra = 0.0015843/ (10.8*1.10-4 ) = 1.467 Gradient l n h n gradient cho phép [J] = 1.08 C n thi t k t ng l c ng c ng n xói t mái L u l ng th m tr ng h p gia c b ng r l n nh t, v t li u b ng r không ng n c n n c ch y kh i mái gia c Vì v y, bi n pháp gia c b ng r thân thi n v i thiên nhiên, n c không gi l i bên mái làm gi m áp l c n c phía sau mái, giúp mái n nh t t b) Tính tốn th m PA2 gia c b ng h c xây v a v i t t i c c DD ng ch n TT H L va TT Hình 3.12 K t qu toán th m t i ph ng án ng th m Q= 0.0011729 m3/s V i K t p = 1.10-4 m/s, H = 10.8 m V y Jra = 0.0011729/ (10.8*1.10-4 ) = 1.086 Gradient l n h n gradient cho phép [J] = 1.08 C n thi t k t ng l c ng c ng n xói t mái L u l ng th m tr ng h p th p h n tr ng h p gia c b ng r dù có ng nh a n c h c xây v a có h s th m th p, ng nh a phân b xa Tuy v y, tr ng h p h sinh thái t nhiên t i công trình s b nh h ng, áp l c n c sau mái cao c) Tính tốn th m PA3 gia c b ng bê tông c t thép v i t ch n t i c c DD ng TT H L va TT Hình 3.14 Hình nh toán th m t i ph ng án ng th m Q= 0.0012925 m3/s V i K t p = 1.10-4 m/s, H = 10.8 m V y Jra = 0.0012925/ (10.8*1.10-4 ) = 1.197 Gradient l n h n gradient cho phép [J] = 1.08 C n thi t k t ng l c ng c ng n xói t mái d) Tính tốn th m PA4 gia c b ng t m bê tông v i t ng ch n t i c c DD Hình 3.16 Hình nh tốn th m t i ph ng án L u l ng th m Q= 0.0013704 m3/s V i K t p = 1.10-4 m/s, H = 10.8 m V y Jra = 0.0013704/ (10.8*1.10-4 ) = 1.269 Gradient l n h n gradient cho phép [J] = 1.08 C n thi t k t ng l c ng c ng n xói t mái L u l ng th m tr ng h p cao, t m bê tơng có l r ng gi a giúp thoát n c t t, gi m áp l c n c sau mái kè TT H L va TT 3.1.2 Tính n nh * T i v trí m t c t h s n nh có kh n ng nh nh t ó là: m t c t t i c c s (t i c c DD ) i v trí m t c t s chênh l ch ô cao mái l n nh t : H = 6.25-(-1.75) = +8.00m chân kè có m t t t ng i th p nh t * Tr ng h p tính n nh b t l i nh t ó là: + Mùa ki t, m c n c sông xu ng th p nh t, ngang chân kè có m a rào làm mái kè b o hịa n c, áp l c th m y kh i t v phía lịng sơng l n nh t + Khơng tính tr ng h p có ho t t i, b i l tr ng h p khơng b t l i, thi cơng mái t khơng b o hịa n c; v n hành có tr ng tre b o v b sông ng n c n l tràn vào khu làng m c nhà dân, nên ho t t i v n hành n m l ng th tr t Qua tính tốn cho th y m t c t t i c c s có h s n nh bé nh t; k t qu tính n nh có h s an tồn nh nh t t i m t c t t i c c s u c m b o l n h n h s an toàn n nh cho phép: [Kod ]=1,10 a) Tính tốn n c c DD nh PA1 gia c b ng r ák th pt ng ch n t i TT H L va TT Hình 3.23 K t qu c a tốn tính n nh ph ng án  ✁✂ = 1.868 b) Tính tốn n nh PA2 gia c b ng h c xây v a v i t ng ch n t i c c DD Hình 3.25 K t qu c a tốn tính n nh ph ng án Kmin = 1.540 Kmin tr ng h p th p h n gia c b ng r c a tr ng h p h c xây v a b n ch u l c khơng cao, v a khơng có c u trúc b c thang nh c a r á, v y c u trúc mái s d b phá h ng nh t tr ng h p c) Tính tốn n nh PA3 gia c b ng bê tông c t thép v i t ch n t i c c DD ng TT H L va TT Hình 3.27 K t qu c a tốn tính n nh ph ng án ✄☎✆ = 1.836 Ki n trúc mái c gia c b ng bê tông c t thép ch u l c t t ng n mái không b tr t m c n c th m qua mái d) Tính tốn n nh PA4 gia c b ng t m bê tông lát v i t ng ch n t i c c DD Hình 3.29 K t qu c a tốn tính n nh ph ng án Kmin = 1.650 3.1.3 K t lu n ph ng án có l u l ng th m qua kè u l n, gradient v t m c an tồn, v y kh c ph c b ng thi t k t ng l c ng c, ng n t xói ác ph ng án u có Kmin n m n nh cho phép L a ch n ph ng án thi cơng nên an tồn, th i gian s a d ng lâu, thân thi n v i môi tr ng sinh thái V i PA1 gia c b ng r r ti n có h s n nh l n h n, m t khác tính m m d o có th d dàng áp ng có lún c c b , nên ki n ngh ch n PA1 3.2 Tính tốn kinh t D tốn kinh phí ph ng án B ng 3.5 B ng d tốn kinh phí xây d ng ph ng án PH N S Section D12-2 Á 3200 0320001 12800 th uc th uc Gabions - R UNIT PRICE AMOUNT m3 1110 61,087 67,862,770 295 991,854 292,596,930 m3 162.3 774,331 125,689,408 m3 31.03 332,305 10,311,424 m2 573.6 19,330 11,087,881 60,927,985 60,927,985 L Section QUA NTIT Y TT NG ÁN DÙNG R UN IT va TT PH H NG M C CÔNG VI C H NG M C Section D3-8 H R b o v lịng sơng (2.0m*1.0m*0.5 m) TT D11-8 1280003 12950 1295001 h c x p khan Section D12-2 D11-8 0320008 1240011 TT Sum - T ng c ng h c x p khan Other - Khác 3200 12400 Blinding stone ád m m V i a k thu t (không d t) n giá ph c v thi cơng 568,476,398 D tốn kinh phí ph ng án ng 3.6 B ng d toán kinh phí xây d ng ph H NG M C CÔNG VI C ITEM PH N S TT H NG M C D11-8 12400-04 Section 12950-01 12400 12950 03200-08 TT Sum - T ng c ng th u 1034.19 Gia c mái taluy h c xây gia c mái ta luy p h c xây gia c chân mái ta luy 61,087 63,175,565 m3 171.94 946,642 162,765,625 m3 41.88 897,298 37,578,840 m3 178.87 774,331 138,504,586 m3 79.19 332,305 26,315,233 77,281,224 77,281,224 áh cx p khan áh cx p khan Other Khác Section D12-2 c va 12400-03 th u L D11-8 c TT 3200 03200-01 Section D3-8 m3 THÀNH TI N H Section D12-2 N GIÁ NG ÁN DÙNG Á Á H C XÂY V A TT PH N V KH I L N G ng án 3200 ád m m n giá ph c v thi cơng 505,621,073 D tốn kinh phí ph ng án ng 3.7 B ng d tốn kinh phí xây d ng ph BI U PH N S TT H NG M C D12-2 th uc th uc h c x p khan h c x p khan 7500 C t thép 07500-02 Reinforcing steel (10