Nghiên cứu đặc điểm đcct, đề xuất và thiết kế giải pháp đảm bảo sự ổn định tuyến kênh dự án nâng cấp, mở rộng cống nam đàn và hệ thống kênh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ************* NGUYỄN KHÁNH THÀNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐCCT, ĐỀ XUẤT VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO SỰ ỔN ĐỊNH TUYẾN KÊNH DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG CỐNG NAM ĐÀN VÀ HỆ THỐNG KÊNH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Minh Tồn Hà Nội, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Khánh Thành MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH KÊNH DẪN NƯỚC VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO SỰ ỔN ĐỊNH CỦA KÊNH 1.1 Kênh vấn đề liên quan 1.2 Các vấn đề phát sinh thi công kênh 10 1.2.1 Mất ổn định mái kênh 10 1.2.2 Đất bị đẩy trồi đáy kênh 11 1.2.3 Bục đất đáy kênh 12 1.2.4 Cát chảy, đất chảy, xói ngầm 13 1.2.5 Xói lở tác dụng dòng chảy 15 1.2.6 Thấm kênh đào đắp đất 16 1.2.7 Mất ổn định mái kênh mực nước kênh rút nhanh 16 1.3 Các phương pháp tính tốn, đánh giá ổn định trượt mái kênh 17 1.3.1 Phương pháp giả thiết mặt trượt trụ tròn 17 1.3.2 Phương pháp tra bảng M.N Goldstein 18 1.3.3 Phương pháp xây dựng mặt nghiêng ổn định N.N Maxlov 20 1.4 Một số giải pháp đảm bảo ổn định mái kênh 21 1.4.1 Các giải pháp bảo vệ bề mặt mái kênh 21 1.4.2 Các giải pháp chống trượt mái kênh 28 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH TUYẾN KÊNH 38 2.1 Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực xây dựng tuyến kênh 38 2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 38 2.1.2 Đặc điểm địa chất địa chất thuỷ văn 38 2.2 Dự báo vấn đề ĐCCT tuyến kênh 46 2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật tuyến kênh 46 2.2.2 Dự báo vấn đề ĐCCT kiểm toán ổn định mái kênh 47 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH MÁI KÊNH 54 3.1 Bảo vệ bề mặt kênh 54 3.1.1 Mục đích 54 3.1.2 Nguyên tắc lựa chọn 54 3.1.3 Đánh giá ưu, nhược điểm khả ứng dụng giải pháp bảo vệ bề mặt kênh 55 3.1.4 Lựa chọn giải pháp 56 3.1.5 Thiết kế block trồng cỏ bê tông đúc sẵn cho mái nghiêng 57 3.2 Bảo đảm ổn định chống trượt 57 3.2.1 Mục đích 57 3.2.2 Nguyên tắc lựa chọn 58 3.2.3 Đánh giá ưu, nhược điểm khả ứng dụng giải pháp bảo đảm ổn định chống trượt 58 3.2.4 Luận chứng lựa chọn giải pháp thiết kế 62 3.3 Thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định mái đứng kênh Cụt (đoạn BC hình 2.2) cọc cừ bêtông cốt thép dư ứng lực 66 3.3.1 Lý thuyết phương pháp tính tốn cọc ván BTCT dư ứng lực 66 3.3.2 Thiết kế tường cừ BTCT dư úng lực cho mái kênh Cụt (đoạn BC hình 2.3) 69 3.3.3 Kiểm tra ổn định chung cho cơng trình 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC KÈM THEO 82 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tổng hợp chi tiêu lý lớp 39 Bảng 2.2: Tổng hợp tiêu lý lớp 40 Bảng 2.3: Tổng hợp tiêu lý lớp 42 Bảng 2.4: Tổng hợp tiêu lý lớp 43 Bảng 2.5: Tổng hợp tiêu lý lớp 44 Bảng 2.6: Kết phân tích mẫu nước 45 Bảng 2.7 Các thơng số kênh tính chất lý đất đưa vào tính tốn ổn định 50 Bảng 3.1 Kết tính tốn có neo 71 Bảng 3.2: Các thông số kênh tính chất lý đất tính tốn ổn định 74 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ ký hiệu mạng lưới kênh Hình 1.2: Một số hình dạng mặt cắt kênh Hình 1.3: Thành phố Venice, Ý Hình 1.4: Amsterdam, Hà Lan Hình 1.5: Kênh đào Panama, Trung Mỹ Hình 1.6: Hội An, Việt Nam Hình 1.7: Các hình thức mặt trượt 11 Hình 1.8: Sơ đồ minh họa tượng cát chảy, đất chảy 15 Hình 1.9: Mái kênh bị sạt nước rút nhanh, kênh Lam Trà, Nam đàn, Nghệ an 17 Hình 1.10: Sơ đồ trượt theo mặt trượt AC mái kênh 17 Hình 1.11: Sơ đồ xác định tâm trượt theo Goldstein 19 Hình 1.12: Sơ đồ xác định mặt nghiêng ổn định mái dốc theo N.N Maxlov 21 Hình 1.13: Kè bảo vệ mái đê biển đá lát khan Hải Hậu, Nam Định 22 Hình 1.14: Kè đá xây liền khối kênh Ngũ Huyện Khê, Từ Sơn, Bắc Ninh 23 Hình 1.15: Kè lát mái bê tông đổ chỗ Kênh Đào, Nghệ an 23 Hình 1.16: Trải vải địa kỹ thụât tầng lọc mái kênh Đức 24 Hình 1.17: Kết cấu thảm FS 25 Hình 1.18: Kè thảm túi cát bờ kênh Sài Gịn 25 Hình 1.19: Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 26 Hình 1.20: Các rồng đá túi lưới đơn 26 Hình 1.21: Thảm rồng đá túi lưới 26 Hình 1.22: Thảm đá bảo vệ bờ kênh Mỹ 27 Hình 1.23: Trồng cỏ Vetiver khung bê tông bảo vệ bờ kênh Anh 27 Hình 1.24: Kè kết hợp loại vải địa kỹ thuật thực vật Ý 28 Hình 1.24: Cọc đất xi măng cơng nghệ thi cơng 29 Hình 1.25: Công nghệ thi công cọc đất xi măng 30 Hình 1.26: Máy khoan tạo cọc đất xi măng 30 Hình 1.27: Bố trí trụ trộn khơ: Dải; Nhóm, Lưới tam giác, Lưới vng 31 Hình 1.28: Bố trí trụ trùng theo khối 31 Hình 1.29: Bố trí trụ trộn ướt mặt đất: Kiểu tường, Kiểu kẻ ô, Kiểu khối, Kiểu diện 32 Hình 1.30: Bố trí trụ trộn ướt biển: Kiểu khối, Kiểu tường, Kiểu kẻ ô, Kiểu cột, Cột tiếp xúc, Tường tiếp xúc, Kẻ ô tiếp xúc, Khối tiếp xúc 32 Hình 1.31: Bố trí trụ trùng trộn ướt, thứ tự thi công 32 Hình 1.32: Cừ bê tơng cốt thép dư ứng lực 33 Hình 1.33: Một số hình ảnh thi cơng cọc BTCT dư ứng lực 35 Hình 1.34: Bờ kè dọc sơng thành phố Biên Hịa - tỉnh Đồng Nai 36 Hình 1.35: Cơng trình bờ kề ven biển Nhật Bản 36 Hình 2.1: Mặt cắt đại diện 47 Hình 2.2: Mặt cắt kiểm toán kênh chưa đắp mái nghiêng 51 Hình 2.3: Mặt cắt kiểm toán kênh sau đắp mái nghiêng 52 Hình 3.1: Một block cấu kiện lắp ghép 57 Hình 3.2: Mặt cắt kênh đại diện 59 Hình 3.3: Mặt cắt kênh đại diện 60 Hình 3.4: Biểu đồ phân bố áp lực đất, mơmen biến dạng với độ sâu cắm cừ khác 68 Hình 3.5: Mơ ứng xử tổng thể cơng trình thân Cừ BTCT dư ứng lực 71 Hình 3.6: Thiết kế cọc bê tông dư ứng lực 72 Hình 3.7: Mặt trượt xẩy lớp cắt qua tường cừ 76 Hình 3.8: Mặt trượt xẩy mũi cọc cừ nằm lớp 77 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Cống Nam Đàn có nhiệm vụ lấy nước từ sơng Lam vào hệ thống kênh tưới, ngăn lũ cho khu dân cư phục vụ giao thông đường thủy Cống xây dựng từ năm 1936 đến 1939, khôi phục sửa chữa năm từ 1969 đến 1975 Hiện dự án WB đầu tư sửa chữa, nâng cấp số hạng mục cho cơng trình Theo thiết kế, cống có nhiệm vụ lấy nước tưới cho khoảng 30.000ha đất canh tác vùng Hiện tại, mực nước sông Lam mùa khô thấp, nhu cầu dùng nước phục vụ cho ngành kinh tế vùng mở rộng; việc nâng cấp, mở rộng cống Nam Đàn nhu cầu cấp bách cần thiết Tuyến kênh qua khu vực đất yếu, thi công xây dựng phát sinh vấn đề sạt lở mái kênh vấn đề ĐCCT khác Để đảm bảo cho ổn định tuyến kênh q trình thi cơng vào hoạt động, cần thiết phải lựa chọn giải pháp đảm bảo ổn định tuyến kênh Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm ĐCCT, đề xuất thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định tuyến kênh dự án Nâng cấp, mở rộng cống Nam đàn hệ thống kênh” vấn đề cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn quan trọng Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu luận văn làm sáng tỏ đặc điểm địa chất cơng trình tuyến kênh, đề xuất giải pháp khoa học, kinh tế, đại phù hợp với điều kiện địa phương để đảm bảo ổn định mái dốc hai bờ tuyến kênh Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu môi trường địa chất tự nhiên đoạn tuyến kênh dài 1100m, rộng 100m, chiều sâu đến 23m nằm vùng ảnh hưởng tuyến kênh - Phạm vi nghiên cứu vấn đề ổn định tuyến kênh, chủ yếu mái dốc tuyến kênh Nhiệm vụ luận văn Để đạt mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ luận văn cần làm sáng tỏ: - Đặc điểm địa chất cơng trình khu xây dựng tuyến kênh; - Phân tích ảnh hưởng đặc điểm địa chất cơng trình xây dưng tuyến kênh; - Phân tích, đề xuất phương án đảm bảo ổn định mái kênh Nội dung luận văn Để đạt mục tiêu, nhiệm vụ đề tài, nội dung nghiên cứu luận văn gồm: - Tổng quan vấn đề nghiên cứu (các vấn đề địa chất cơng trình phát sinh mái kênh giải pháp đảm bảo ổn định mái dốc tuyến kênh, giải pháp áp dụng khu vực giới vấn đề thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định mái kênh); - Nghiên cứu đặc điểm địa chất cơng trình khu xây dựng tuyến kênh; - Lựa chọn, thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định mái kênh Các phương pháp nghiên cứu Trong luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu: - Thu thập, nghiên cứu tổng hợp tài liệu: hố khoan địa chất cơng trình, đồ khu vực, số liệu điều tra kinh tế xã hội địa phương, số liệu thời tiết khí hậu khu vực, đơn giá nguồn vật liệu địa phương; - Khảo sát thực địa bao gồm: khoan lấy mẫu bổ sung nhằm xác định xác tính chất lý ranh giới lớp đất yếu đất tốt; - Thực nghiệm: tiến hành số thí nghiệm phịng ngồi trời để bổ sung tài liệu nghiên cứu; - Tính tốn: sử dụng để dự báo vấn đề ĐCCT, tính tốn ổn định thành mái kênh, tính tốn thiết kế giải pháp Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu tham khảo sử dụng để thiết kế thi công giải pháp đảm bảo ổn định cho tuyến kênh Dự án Nâng cấp, mở rộng cống Nam đàn hệ thống kênh - Đóng góp kinh nghiệm giải pháp đảm bảo ổn định mái dốc cho cơng trình khai đào khu vực Nghệ An khu vực khác có điều kiện tự nhiên tương tự 68 đất bị động trước cừ lợi dụng tồn bộ, đầu cừ có chuyển dich sang trái - Độ sâu cắm vào đất cừ tăng lên, lớn tmin (hình 3.1- b), áp lực đất bị động (Ep) phía trước cừ khơng phát huy lợi dụng tồn Khi đó, đầu cừ xoay góc nguyên vị trí khơng sinh tượng chuyển dịch, lúc này, áp lực đất mũi cọc không, áp lực đất bị động chưa phát huy, xem độ an tồn tăng lên Hình 3.4: Biểu đồ phân bố áp lực đất, mômen biến dạng với độ sâu cắm cừ khác - Độ sâu cắm vào đất cừ tiếp tục tăng lên, trước cừ, sau cừ xuất áp lực đất bị động, cừ cắm vào đất trạng thái ngàm chặt, tương đương với dầm siêu tĩnh: đầu gối khớp đầu ngàm chặt Mômen uốn giảm nhiều xuất mơ men âm dương hai chiều Trị tuyệt đối mô men 69 uốn ngàm M2 đầu nhỏ trị mô men nhịp M1, điểm không áp lực điểm không mô men giống (hình 3.1-c) - Độ sâu cắm vào đất cừ tăng lên thêm bước (hình 3.1-d), độ sâu cắm vào đất cừ bị xem sâu quá, đất bị động phía trước cừ sau cừ phát huy hết tác dụng, khơng tạo tác động lớn việc giảm bớt mô men nhịp Do đó, cừ mà cắm q sâu vào đất kinh tế Từ bốn trạng thái thấy độ sâu cắm vào đất trạng thái thứ sâu không kinh tế, không áp dụng thiết kế Trạng thái thứ ba thường áp dụng nay, nói chung lấy mô men dương 110% 115% mô men âm làm thiết kế, lấy mơ men dương mơ men âm để làm Vì theo trạng thái tường có tương đối dài, mơ men uốn q nhỏ, chọn loại mặt cắt nhỏ hơn, đồng thời, cắm vào đất sâu nên an toàn tin cậy Chiều sâu cắm tường vào đất từ lựa chọn phương án có nội lực chuyển vị nhỏ nhất, góp phần làm giảm giá thành cơng trình 3.3.2 Thiết kế tường cừ BTCT dư úng lực cho mái kênh Cụt (đoạn BC hình 2.3) a Lựa chọn chiều dài cọc cừ Kênh dẫn hạ lưu nối tiếp với cống lấy nước âu thuyền, kênh dài 1.110m, theo tuyến kênh Cụt qua Quốc Lộ 46 nhập vào kênh Thấp K2+500 Kênh xây dựng đất có tính chất lý trình bày Mặt cắt kênh: từ cao trình đáy -1.4m đến +3.0m kênh chữ nhật, đáy không gia cố, rộng 35.0m, cao trình đầu -1.4m, độ đốc dọc i = 4.5 x 10-5 Từ cao trình lớn +3.0m, mặt cắt hình thang, hệ số mái m = 2.0 Bố trí cao trình +3.0m Gia cố mái hai bên: chân mái cọc BTCT dư ứng lực đến cao trình +3.0m , hai bờ kênh đường quản lý Theo số liệu khảo sát địa chất cơng trình, địa tầng khu vực móng cơng trình phức tạp với nhiều lớp đất mềm yếu Theo độ sâu, phạm vi từ 2m đến 12m kể từ mặt đất hai lớp đất: sét pha chứa hữu cơ, màu xám nâu, xám đen, trạng thái chảy (lớp 3); bùn cát pha, chứa nhiều hữu cơ, màu xám ghi, xám đen (lớp 4) Đây hai lớp đất có thành phần tính chất đặc biệt, đất có độ ẩm lớn, 70 khối lượng thể tích thấp, hệ số rỗng lớn, tính nén lún lớn, lâu dài dễ gây tượng ổn định lún, trượt sạt, xói lở,… Trong khu vực việc giải phóng mặt di chuyển dân cư, đền bù đất nông nghiệp, di chuyển nghĩa trang khó khăn quỹ đất hạn hẹp chi phí đền bù lớn Với tính ưu việt cọc BTCT dư ứng lực phân tích trên, kết hợp với đặc thù địa chất khu vực nghiên cứu việc kè bờ kênh Cụt cọc BTCT dư ứng lực giải pháp lựa chọn tốt Trường hợp tính tốn mơ hình tính tốn: - Cắt ngang cừ có dạng hình chữ nhật có đặc trưng hình học tương ứng với hình dáng cừ thực tế (ở tác giả sử dụng loại cừ W400A) Căn vào điều kiện địa hình, địa chất thực tế, tác giả tính với loại cừ có chiều dài L1 =11m, L2 12m, L3= 13m, L4= 14 m - Trường hợp thi công (tải trọng ngắn hạn) trường hợp khai thác (tải trọng dài hạn) Với toán này, trường hợp thi cơng bất lợi so q trình khai thác trình khai thác mực nước kênh cao tạo áp lực nước vào cừ làm tăng khả ổn định cho cơng trình Vì vậy, tác giả phân tích tính tốn với sơ đồ q trình thi cơng - Bài tốn mơ phần mềm Plaxis Professional Vesion 8.5 Bài toán chia thành giai đoạn, tốn mơ ứng suất trường giai đoạn thứ mô ứng xử tổng thể cơng trình thân cừ BTCT dư ứng lực tác dụng tải trọng thi công giai đoạn thi cơng đào lịng kênh theo thời gian - Các giai đoạn thi cơng cơng trình tường cừ BTCT dư ứng lực: trình thi công mô qua giai đoạn Giai đoạn 1: thi công cừ BTCT dư ứng lực đồng thời kích hoạt tải trọng xe, máy thi cơng phân bố với tải trọng; Giai đoạn 2: đào đất phần đỉnh cừ đến độ sâu thiết kế thi công hệ tường neo; Giai đoạn 3: đắp đất hoàn thiện hạng mục phần đỉnh cừ hệ thống tường neo đến cao độ thiết kế; 71 Giai đoạn 4: thi cơng đào đất phía lịng kênh đến cao trình đáy kênh thiết kế Hình 3.5: Mơ ứng xử tổng thể cơng trình thân Cừ BTCT dư ứng lực Kết tính tốn: - Đối với cừ khơng có neo, với chiều cao cừ nằm căm cừ Hb = 7.5m giá trị chuyển vị ngang cho phép [Ux]=15cm [3] Kết tính tốn chuyển vị cừ với loại cừ L = 11m, 12m, 13m, 14m lớn giá trị cho phép Vì với sơ đồ nêu bắt buộc ta phải sử dụng neo - Trong trường hợp dùng neo, ta cần kiểm tra kết có neo đỉnh cọc: Bảng 3.1 Kết tính tốn có neo Lcừ (m) 11 12 13 14 Giá trị Neo đỉnh cọc Mmax(kNm/m) 540.67 Ux(cm) 15.89 Nneo(kN) 140.42 Mmax(kNm/m) 540.50 Ux(cm) 14.76 Nneo(kN) 140.31 Mmax(kNm/m) 540.52 Ux(cm) 13.66 Nneo(kN) 140.28 Mmax(kNm/m) 540.51 Ux(cm) 12.56 Nneo(kN) 140.24 72 Từ kết tính toán bảng ta thấy: - Với chiều dài cừ L = 11m có Ux > [Ux] = 15cm trường hợp khơng thoả mãn điều kiện chuyển vị cơng trình - Với trường hợp L = 12m; 13m; 14m cho ta giá trị Ux < [Ux] Mặt khác, ta tăng chiều dài cừ từ 13m lên 14m mơmen Mmax gần khơng giảm đi, ta tăng chiều dài lên độ sâu cắm vào đất cọc bị xem sâu quá, áp lực đất bị động phía trước tường sau tường phát huy tác dụng đầy đủ, khơng tạo tác động lớn việc giảm bớt mô men nhịp khơng có lợi mặt kinh tế Để đảm bảo mặt an toàn kinh tế, ta chọn chiều dài cừ L = 12m có chuyển vị ngang đầu cừ Ux = 14,7cm < [Ux] =15cm Vậy việc gia cố bờ kênh Cụt, ta chọn Lcừ = 12m, có neo hợp lý, đồng thời đảm bảo điều kiện chịu lực loại cừ W400A chọn để tính tốn b Thiết kế tường cừ BTCT dư ứng lực cho kênh Cụt Hình 3.6: Thiết kế cọc bê tơng dư ứng lực 73  Bố trí chung Nhìn vào hình vẽ 3.3 ta thấy: Đoạn AB mặt cắt kênh hình chữ nhật gia cố tường cừ từ cao độ +3m (đỉnh cừ) đến -9.4m (mũi cừ) Tại cao trình +3m có bố trí rộng 3m Phần từ cao trình lớn +3m mặt cắt kênh hình thang có hệ số mái m = 2, mái nghiêng trồng cỏ khung BTCT đúc sẵn Hai bên bờ kênh đường quản lý Tuyến kênh dài 1100m  Kết thiết kế cho phân đoạn cọc (Block) hình 3.6 Do địa hình cấu trúc địa chất tương đối giống toàn tuyến nên chọn thiết kế cho phân đoạn (block) điển hình Chọn cọc cừ W-400-A-1000 có tiêu chuẩn kỹ thuật sau: - Mô men cho phép: 19.1 (T.m) Mô men cho phép mô men uốn đảm bảo khơng xẩy vết nứt có bề rộng lớn 0.05mm bề mặt chịu kéo hay chịu nén cọc ván; - Trọng lượng thiết kế 1m dài 401.0 (kG/m); - Mô men quán tính: l = 248685 (cm4) Mơ đun mặt cắt: z = 12434 (cm3); - Bê tông chế tạo cừ bê tông đá 1x2 mác 60MPa, xi măng PCB40 Cường độ bê tông cừ phải đạt R > 650 kG/cm2; - Cốt thép chịu lực sợi cát chịu lực tạo ứng suất trước bê tông; - Ống nước áp lực cao đặt sẵn cừ phải ống thép; - Kích thước cừ trình bày vẽ Tường kè: Tuyến kè bảo vệ thiết kế theo dạng kết cấu tường mỏng hệ cọc ván BTCT dư ứng lực Hai đầu cạnh cọc có khớp nối âm dương Mỗi cọc bố trí ống áp lực d =11mm theo suốt chiều dài cọc để xói nước Chiều dài cọc 12m, đầu cọc mũ cọc Mũ cọc: - Mục đích : liên kết đảm bảo điều kiện làm việc đồng thời cho phân đoạn cọc, tăng cường độ cứng khả chịu lực cho kết cấu, tính thẩm mỹ cơng trình; 74 - Kết cấu mũ cọc vật liệu BTCT mác 30Mpa đá 1x2 thi công đổ chổ Ngồi mũ cọc cịn làm nhiệm vụ kết nối tường cọc với neo Bộ phận neo: Neo dầm bêtông cốt thép nối với tường neo với đất để đảm bảo ổn định cho tường Dầm neo bêtông cốt thép 30x30cm Tường neo bêtông cốt thép M200 Một Block tường cừ bố trí 13 cọc neo Chi tiết trình bày vẽ phần phụ lục 3.3.3 Kiểm tra ổn định chung cho cơng trình Kiểm tốn cho mặt cắt I-I sau sử dụng cọc cừ ván BTCT dư ứng lực mái kênh đắp, cho hai trường hợp: - Mặt trượt xẩy lớp cắt qua tường cừ; - Mặt trượt xẩy mũi cọc cừ nằm lớp Tác giả sử dụng phần mềm Geoslop tính tốn cho mái kênh có thơng số bảng 3.2 Bảng 3.2: Các thông số kênh tính chất lý đất tính tốn ổn định Mặt trượt xẩy lớp Mặt trượt xẩy mũi cắt qua tường cừ cọc cừ nằm lớp Chiều rộng kênh L1= 35m L2= 35m Chiều cao mái kênh H1= 7.4m H2= 7.4m Đáy kênh Nằm lớp (hình vẽ) Nằm lớp (hinh vẽ) Hn1 = 2.6m Hn2 = 2.6m Tại lớp với chiều cao Tại mũi cọc cừ, chiều cao khối khối trượt 10.4m trượt 15.4m Cọc bêtông cốt thép dư Cọc cắm với cao Cọc cắm với cao trình ứng lực có neo trình đỉnh cọc +3m, mũi đỉnh cọc +3m, mũi cọc - Thông số Chiều cao mực nước kênh Điểm xẩy mặt trượt 75 Thông số Mặt trượt xẩy lớp Mặt trượt xẩy mũi cắt qua tường cừ cọc cừ nằm lớp cọc -9.4m Mũi cọc cắm 9.4m Mũi cọc cắm vào lớp vào lớp 5(Sét, màu xám 5(Sét màu xám, xám xanh, vàng, xám xanh, trạng thái trạng thái nửa cứng nửa cứng) Lớp đất đắp: w = 1.78 (g/cm3) w = 1.78 (g/cm3) C = 0.430 (kG/cm2) C = 0.430 (kG/cm2)  = 30017'  = 30017' hđ = 3m hđ = 3m Lớp 3: Chỉ tiêu lý lớp đất Lớp đất đắp: Lớp 3: w = 1.78 (g/cm3) w = 1.78 (g/cm3) C = 0.063 (kG/cm2) C = 0.063 (kG/cm2)  = 302'  = 302' h3 = 3m h3 = 3m Lớp 4: Lớp 4: w = 1.70 (g/cm3) w = 1.70 (g/cm3) C = 0.060(kG/cm2) C = 0.060 (kG/cm2)  = 1038’  = 1038’ h4= 6.6m h4 =6.6m Lớp 5: Lớp 5: w = 2.03 (g/cm3) w = 2.03 (g/cm3) C = 0.390 (kG/cm2) C = 0.390 (kG/cm2)  = 15006’  = 15006’ h5 = 5.5m h5 = 5.5m 76 MẶT TRƯỢT XẨY RA TẠI LỚP VÀ CẮT QUA TƯỜNG CỪ Hình 3.7: Mặt trượt xẩy lớp cắt qua tường cừ 77 MẶT TRƯỢT XẨY RA NGAY TẠI MŨI CỌC CỪ NẰM TRONG LỚP Hình 3.8: Mặt trượt xẩy mũi cọc cừ nằm lớp 78 Kết tính tốn ổn định cho hai trường hợp: hệ số ổn định K1= 2,11 K2= 2; nhận thấy K1 K2 lớn K= 1.2 hệ số ổn định cần thiết để mái kênh ổn định Vì kênh Cụt đảm bảo ổn định lâu dài sau thi công cọc cừ BTCT dư ứng lực 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Cấu trúc địa chất suốt toàn tuyến kênh có lớp đất phạm vi phân bố chiều dày biến đổi không lớn, mặt cắt có hai lớp đất yếu (lớp lớp 4) Do ảnh hưởng ổn định tuyến kênh Trên mặt cắt kiểm tra ổn định có đắp khơng đắp cao thêm (chỉ đào), ổn định Tuyến kênh cấu tạo có hai phần: phần đắp cao với mái nghiêng có hệ số m = 2, phần đào với mặt cắt đào hình chữ nhật Đối với mái đắp ảnh hưởng mưa, bão, hoạt động người, phát sinh: bào mịn, xói, rửa trơi Để bảo vệ bề mặt chúng tơi kiến nghị sử dụng cấu kiện trồng cỏ bê tông đúc sẵn hợp lý Đối với phần đào kênh để tránh trượt lở cho phần đào tồn mái dốc kênh, chúng tơi kiến nghị sử dụng giải pháp tường cừ bê tông cốt thép dư ứng lực hợp lý Khi thiết kế giải pháp bảo đảm ổn định trượt tuyến kênh, kiến nghị sử dụng: - Cọc cừ W-400-A-1000; - Chiều sâu mũi cọc -9.4m, mũi cọc nằm lớp 5; - Cao độ đỉnh tường cừ +3m; - Nên bố trí thành phân đoạn thi công; - Sử dụng giải pháp làm ổn định neo: đóng cọc tre tường neo 80 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Văn Bát (1998), “Bài giảng cao học - Địa chất đệ tứ, tân kiến tạo chuyển động kiến tạo đại Việt Nam” [2] Đoàn Văn Cánh (2012),“Bài giảng cao học – Địa chất thủy văn xây dựng cơng trình ngầm”– Trường đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội Nguyễn Bá Kế (2003), “Thiết kế thi cơng hố móng sâu”, Nhà xuất [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] xây dựng - Hà Nội Lê Xuân Khâm (2013) “Nghiên cứu ứng dụng cừ BTCT dư ứng lực để bảo vệ bờ sông khu đô thị” Khoa học thủy lợi môi trường số 43 Đỗ Tấn Long (2004), “Nghiên cứu sử dụng hợp lý cọc ván BTCT dư ứng lực” (Lưu vực đồng sông Cửu Long) – ĐH BKTPHCM Đoàn Thế Mạnh, “Phương pháp gia cố đất yếu trụ đất – xi măng” – Trường đại học Thuỷ lợi Vũ Công Ngữ & Nguyễn Văn Thông (2003), “Cơ học đất” Nhà xuất Giáo dục Rattan Lal 1990 Nguyễn Huy Phương, PGS.TS Tạ Đức Thịnh (2005), “Bài giảng cao học Các phương pháp tính tốn cơng nghệ thi cơng móng” Trường đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội [10] Sách Thủy Công tập 1,2,3 – Đại học Thủy Lợi [11] Nguyễn Văn Quảng (2006), “Nền móng nhà cao tầng”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [12] Giáo trình Thủy cơng_Tập 2_Trường đại học Thủy Lợi_Hà Nội [13] Terzaghi Soil Mechanics in Engineering Practice [14] V.D Lomtadze Địa chất cơng trình - Thạch luận cơng trình - Hà nội, 1978 [15] Lê Trọng Thắng (2003), “Các phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất cơng trình”, Nhà xuất giao thơng vận tải Hà Nội [16] Đỗ Minh Toàn (2004), “Bài giảng Cao học - Sự hình thành đặc tính địa chất cơng trình đất phương pháp cải tạo”.Trường đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội [17] Trần Văn Tư, “Đặc điểm ĐCCT đê sông Hồng khu vực Hà Nội tai biến địa chất liên quan”, Viện địa chất, Tạp chí khoa học trái đất 81 [18] Phạm Văn Tỵ (1999), Bài giảng Cao học - Cơ sở phương pháp hệ nghiên cứu địa chất cơng trình Trường đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội [19] Hồng Phó Un - Viện thủy cơng - Viện khoa học thủy lợi Việt Nam [20] Các tiêu chuẩn xây dựng nay: TCVN: 2683-1991, TCVN: 4118-1986, TCXDVN, 22TCN219- 94 [21] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế: QCVN-05:2012/BNNPTNT 82 PHỤ LỤC KÈM THEO Sơ đồ mặt tuyến kênh Cụt Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến kênh Cụt Bảng tiêu lý Mặt cắt ngang kênh đại diện Hệ tường neo cấu kiện trồng cỏ Một block lắp ghép cấu kiện trồng cỏ Chi tiết hệ tường neo Chi tiết bố trí thép hệ tường neo Chi tiết cọc cừ bê tông cốt thép dư ứng lực ... cơng vào hoạt động, cần thiết phải lựa chọn giải pháp đảm bảo ổn định tuyến kênh Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu đặc điểm ĐCCT, đề xuất thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định tuyến kênh dự án Nâng cấp, mở. .. kênh giải pháp đảm bảo ổn định mái dốc tuyến kênh, giải pháp áp dụng khu vực giới vấn đề thiết kế giải pháp đảm bảo ổn định mái kênh) ; - Nghiên cứu đặc điểm địa chất cơng trình khu xây dựng tuyến. .. mái kênh, tính tốn thiết kế giải pháp Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu tham khảo sử dụng để thiết kế thi công giải pháp đảm bảo ổn định cho tuyến kênh Dự án Nâng cấp, mở rộng cống