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

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