Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới bảo vệ bờ tại khu vực công viên phú nhuận thành phố hồ chí minh

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Thuỷ lợi với giúp đỡ quý báu thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp gia đình nỗ lực thân đến tơi hồn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài " Nghiên cứu ứng dụng vật liệu bảo vệ bờ khu vực cơng viên Phú Thuận- Thành phố Hồ Chí Minh " Trước hết, xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thuỷ lợi đặc biệt thầy khoa Cơng trình nhiệt tình giảng dạy, tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập, nghiên cứu trường Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ thầy giáo GS.TS Ngơ Trí Viềng hướng dẫn tận tình giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Đồng thời, xin cảm ơn ban lãnh đạo anh, chị viện khoa học Thuỷ Lợi Miền Nam tạo điều kiện cho thu thập liệu, để thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người hỗ trợ, chia sẻ, động viên suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Do trình độ, kinh nghiệm thời gian nghiên cứu cịn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô bạn bè Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2014 Tác giả luận văn Phan Văn Quy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn sản phẩm nghiên cứu riêng cá nhân Các số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố tất cơng trình nghiên cứu trước Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2014 Tác giả luận văn Phan Văn Quy MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài .1 III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu IV Kết đạt V Nội dung luận văn: CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN- KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Đặc điểm khí tượng 1.3 Đặc điểm thủy văn .5 1.3.1 Mạng lưới sơng ngịi .6 1.3.2 Đặc điểm dòng chảy 1.4 Đặc điểm địa hình 10 1.5 Đặc điểm địa chất 11 1.6 Đặc điểm dân sinh kinh tế 12 1.7 Đặc điểm diễn biến lịng sơng Ngã ba Đồng Nai – Nhà Bè 13 1.7.1 Sự thay đổi chiều rộng lịng sơng 13 1.7.2 Sự biến đổi tuyến lạch sâu 13 1.7.3 Sự dịch chuyển hố xói 13 1.8 Sự cần thiết nghiên cứu,đề xuất giải pháp bảo vệ ổn định bờ sông khu vực công viên Phú Thuận- Thành Phố Hồ Chí Minh .14 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU MỚI SỬ DỤNG TRONG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 16 2.1 Tổng quan loại vật liệu – công nghệ sử dụng cơng trình bảo vệ bờ ngồi nước 16 2.1.1 Ứng dụng vật liệu 16 2.1.2 Cải tiến cấu kiện kết cấu cơng trình 20 2.1.3 Sử dụng loại thực vật thân thiện với môi trường (kỹ thụât mềm) 27 2.1.4 Kết hợp công nghệ cứng vật liệu mềm 29 2.1.5 Công nghệ gia cố mái bờ chân bờ 29 2.1.6 Cải tiến giải pháp thi công 31 2.2 Phân tích ưu nhược điểm loại vật liệu cơng trình bảo vệ bờ trước .32 2.2.1 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ nay: 32 2.2.2 Đánh giá ưu nhược điểm khả ứng dụng giải pháp truyền thống 33 2.3 Nghiên cứu đề xuất loại vật liệu cơng nghệ cơng trình bảo vệ bờ sông 33 2.3.1 Các loại vật liệu công nghệ .33 2.3.2 Nhận xét vật liệu mới, công nghệ ứng dụng .40 2.3.3 Phạm vi ứng dụng loại vật liệu .41 2.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẠI KHU VỰC CÔNG VIÊN PHÚ THUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” 44 3.1 Cơ sở khoa học giải pháp 44 3.1.1 Đặc điểm địa hình khu vực ngã ba Đèn đỏ .45 3.1.2 Đặc điểm địa chất khu vực ngã ba Đèn đỏ 45 3.2 Các phương án đề xuất: 50 3.3 Phân tích lựa chọn phương án hợp lý .51 3.4 Công nghệ thiết kế cừ bê tông cốt thép dự ứng lực 51 3.4.1 Tính nội lực chiều dài cừ ( Bước 1) .52 3.4.2 Thiết kế cừ bê tông cốt thép dự ứng lực ( Bước 2) 68 3.4.3 Thiết kế neo , phận giữ neo dầm ốp tường cừ ( Bước 3) 69 3.4.4 Tính tốn ổn định hệ tường cừ BTCT dự ứng lực đất nền(Bước 4) 71 3.4.5 Kết luận ( Bước ) 75 3.5 Thiết kế sơ cừ BTCT dự ứng lực cho khu vực công viên Phú Thuận 75 3.5.1 Các số liệu tính tốn ban đầu 75 3.5.2 Xác định thơng số kích thước mặt cắt cừ .77 3.6 Công nghệ chế tạo thi công 80 3.6.1 Chế tạo cừ 80 3.6.2 Chuẩn bị mặt bằn cơng trình thiết bị thi cơng 81 3.6.3 Vận chuyển : 82 3.6.4 Thiết bị thi công : Thiết bị thi công chủ yếu bao gồm : .83 3.6.5 Định tuyến cơng trình,lắp đặt hệ thống giá đỡ để neo định vị tuyến tường cừ 83 3.6.6 Lắp đặt định vị cừ giá đỡ, chỉnh cừ theo phương đứng phương ngang 84 3.6.7 Hạ cừ búa rung + bơm nước cao áp .84 3.6.8 Thi công dầm ốp đầu cừ .86 3.6.9 Thi công chân khay gia cố mái kè 87 3.7 Kết luận chương .87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Khu vực cơng viên Phú Thuận Hình 1-2: Đặc trưng nhiệt độ khơng khí trung bình Hình 2-1: Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè .17 Hình 2- 2: Một số loại thảm bêtông túi khuôn 17 Hình 2-3: Kết cấu thảm FS 18 Hình 2-4 : Thảm túi cát kè thảm túi cát bờ sơng .18 Hình 2-5: Kè GeoTube .19 Hình 2-6: Một loại túi địa kỹ thuật 19 Hình 2-7 Kè cừ nhựa UPVC 20 Hình 2-8 Thảm bê tơng liên kết dây nilon chống xói đáy 21 Hình 2-9: Kè lát mái thảm bêtông 21 Hình 2-10: Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 22 Hình 2-11:Các rồng đá túi lưới đơn 22 Hình 2-12: Thảm rồng đá túi lưới 22 Hình 2-13: Thảm đá bảo vệ bờ sông 23 Hình 2-14: Khối Amorloc 23 Hình 2-15: Cấu tạo khối Hydroblock 24 Hình 2-16: Cọc ván BTCT dự ứng lực 24 Hình 2-17: Kè mỏ hàn hai hàng cọc ống BTCT sông Brahmaputra Jamuna - Băngladet 25 Hình 2-18: Cơng trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) hệ thống công trình hồn lưu 26 Hình 2-19: Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng 26 Hình 2-20: Kè mỏ hàn rọ đá 27 Hình 2-21: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sơng 28 Hình 2-22: Kè kết hợp loại vải địa kỹ thuật thực vật 28 Hình 2-23:Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn sợi đai giữ ổn định phát triển thực vật 29 Hình 2-24: Hệ thống ngăn cách cơng nghệ NeowebTM .30 Hình 2-25 : Thả khối vật liệu hộ chân thùng chứa 32 Hình 2-26: Sản xuất thi công cọc ván BTCT- DUL 34 Hình 2-27: Sản xuất lắp ghép cấu kiện TSC-178 35 Hình 2-28: Thi cơng lắp ghép thảm P.Đ.TAC-M 36 Hình 2-29: Cấu kiện ACCROPODE 38 Hình 2-30: Thiết bị thi cơng trải vải lọc 39 Hình 2-31: Hình minh họa cơng nghệ thi cơng thảm đá 40 Hình 3-1: Các hố khoan địa chất khu vực nghiên cứu 46 Hình 3-2: hình minh họa phương án 50 Hình 3-3: hình vẽ minh họa phương án 50 Hình 3-4: Sơ đồ tính tốn tường cừ khơng neo 53 Hình 3-5: Tường cừ khơng neo đóng vào đất cát .54 Hình 3-6: Tường cừ khơng neo đóng vào đất sét .56 Hình 3-7: Tường cừ có neo .58 Hình 3-8: Tường cừ có neo, đầu tự đóng vào đất cát 59 Hình 3-9: Tường cừ có neo đầu tự đóng vào đất sét .60 Hình 3-10: Tường cừ có neo đầu ngàm đóng vào đất cát 61 Hình 3-11: Sơ đồ giải cừ tự phương pháp đồ giải .62 Hình 3-12: Sơ đồ giải cừ neo phương pháp đồ giải 63 Hình 3-13: Tốn đồ để tìm chiều sâu chơn cừ 63 Hình 3-14: Sơ đồ tính tốn coi cừ có độ cứng hữu hạn 67 Hình 3-15: Sơ đồ tính chiều dài neo .70 Hình 3-16: Sơ đồ tính tốn ổn định lật tường cừ 72 Hình 3-17 : Sơ đồ tính tốn ổn định trượt phẳng tường cừ 73 Hình 3-18 : Sơ đồ tính tốn ổn định cung trượt trụ trịn 74 Hình 3-19: Mặt cắt ngang SW400A 79 Hình 3-20: Lắp đặt cốt thép chế tạo cừ BTCT dự ứng lực nhà máy .81 Hình 3-21: Đổ bê tơng chế tạo cừ BTCT dự ứng lực nhà máy .81 Hình 3-22 :Vận chuyển cừ BTCT dự ứng lực đến cơng trình sà lan 400T 82 Hình 3-23: Bốc xếp cừ BTCT dự ứng lực công trường 83 Hình 3-24: neo giữ định vị tuyến tường cừ 84 Hình 3-25 : Cẩu cừ BTCT dự ứng lực vào hệ thống khung định vị đóng cừ 85 Hình 3-26 : Thi cơng đóng cừ BTCT dự ứng lực 85 Hình 3-27 : Cừ BTCT dự ứng lực hạ đến cao trình thiết kế .86 Hình 3-28: Lắp đặt ván khn cốt thép dầm ốp tường cừ 86 Hình 3-29 Chế tạo cấu kiện bê tơng Tsc-178 87 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Sự thay đổi chiều rộng lòng sơng Sài Gịn Sơng Nhà Bè mũi Đèn Đỏ 13 Bảng 1.2: Biến đổi chiều sâu hố xói khu vực hợp lưu Đồng Nai- Nhà Bè mũi Đèn đỏ .14 Bảng 2.1: Phạm vi ứng dụng vật liệu mới, công nghệ bảo vệ bờ cửa sông bờ biển hải đảo 41 Bảng 3.1: Chỉ tiêu lý đặc trưng lớp đất 47 Bảng 3.2 Tổng hợp trường hợp giải toán tường cừ theo phương pháp Blumn 65 Bảng 3.3: Các thông số địa kỹ thuật dùng tính tốn ổn định biến dạng kè 76 Bảng 3.4: Thông số kết cấu bê tông bê tông dự ứng lực .76 Bảng 3.5: Kết tính nội lực, chuyển vị biến dạng - cừ 22 m 77 Bảng 3.6: Kết tính nội lực, chuyển vị biến dạng - cừ 25 m 78 Bảng 3.7: Kết tính ổn định trượt tổng thể 78 Bảng 3.8: Bố trí cừ kết cấu kè 79 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Thành phố Hồ Chí Minh tỉnh có mật độ sơng kênh rạch dày Tuy bên cạnh mặt lợi mà hệ thống sông, rạch đem lại, thảm họa không nhỏ mà thành phố Hồ Chí Minh phải đối mặt là: Tình trạng ngập lụt hàng năm, tình trạng sạt lở bờ sông, kênh rạch Đặc biệt thời gian gần với thay đổi khí hậu tồn cầu với phát triển nhanh, mạnh kinh tế , xã hội dẫn đến tượng xói bồi biến hình lịng dẫn diễn phức tạp Vấn đề xói lở khu vực cơng viên Phú Thuận gây nên tổn thất lớn, mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản nhân dân nhà nước.Vì nghiên cứu tìm kết cấu giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm bảo vệ thiệt hại xói lở gây cấp bách Xây dựng tường kè bảo vệ chống xói lở áp dụng nhiều loại kết cấu : tường kè gỗ, tường kè thép tường bê tơng cốt thép, tính chịu lực tuổi thọ kết cấu khơng cao gỗ chịu lực bị mục, cừ thép bị hoen rỉ, bị ăn mòn bê tông cốt thép bị xâm thực môi trường chua mặn Do cần nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ để khắc phục nhược điểm II Mục đích đề tài Tập trung nghiên cứu ứng dụng vật liệu vào xây dựng cơng trình tường kè bảo vệ bờ khu vực công viên Phú Thuận III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Để thực yêu cầu đặt ra, công tác nghiên cứu cần tiếp cận theo hướng sau: - Về thực tiễn: Qua báo cáo đánh giá năm đơn vị quản lý sơ đánh giá mức độ xói lở bờ sơng giải pháp cơng trình đưa để phịng chống tượng xói lở bờ sơng PHỤ LỤC 3-5 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHUYỂN VỊ , NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỌC SW400A Chiều dài cọc 22 m – Trường hợp đặc biệt PHỤ LỤC 3-6 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHUYỂN VỊ , NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỌC SW400A Chiều dài cọc 25 m – Trường hợp PHỤ LỤC 3-7 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHUYỂN VỊ , NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỌC SW400A Chiều dài cọc 25 m – Trường hợp đặc biệt PHỤ LỤC 3-7 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI KÈ Chiều dài cọc 25 m – Trường hợp PHỤ LỤC 3-8 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI KÈ Chiều dài cọc 25 m – Trường hợp đặc biệt PHỤ LỤC 3-2 :CỌC VÁN BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC W400A S 776 25000 996 220 440 Lổ Þ45 800 800 400 120 200 280 100 400 4750 120 15000 5250 280 400 25000 400 400 220 100 996 370 776 Lổ Þ45 800 MẶT CẮT GIỮA COÏC 370 220 556 996 220 130 278 130 148 40 30 30 40 30 30 40 120 200 40 440 130 280 280 148 220 556 996 220 440 278 40 400 278 148 30 30 40 278 130 120 440 130 400 278 148 MẶT CẮT MŨI CỌC 400 MẶT CẮT ĐẦU CỌC 72 130 296 848 130 220 GHI CHÚ : - Cọc ván BTCTƯST, tiết diện chữû V, L= 15.00m loại cọc ván cải tiến gồm 12 cáp 12.7mm - Cường độ chịu nén bêtông 28 ngày: Đối với mẫu trụ 600 Kg/cm2 Đối với mẫu lập phương 725 Kg/cm2 - Cáp tiền áp hạng 270K Đường kính 12.7 mm Cường độ tới hạn 18900 Kg/cm2 - 270000 psi - Trọng lượng cọc ván 6.28 T - Kích thước vẽ dùng mm PHỤ LỤC 3.1 : CẮT NGANG ĐẠI DIỆN MỘT ĐOẠN KÈ BỜ SÔNG TỶ LỆ: 1/100 Tim công trình 200 m = 475 +2.40 +2.00 C +2.50 i =1% 80 2.0 852 Bê tông đúc sẵn m = Mực nước sông max 120 50 mặt đất tự nhiên Vải địa kỹ thuật Cọc BTCT 35x35, L=12.0m MẶT BẰNG PHÂN ĐOẠN 10.0M Cọc ván BTDƯL W600-B, L =25m i=1% +2.50 VỈA HÈ Gạch khía đá mài 30x30cm m =3 m =3 Dầm mũ Trồng +0.00 m =3 +2.40 1000 100 100 100 Trồng 100 Khối nhà 100 Khối nhà +2.00 100 100 100 100 100 TỶ LEÄ: 1/100 +0.00 ... Chương : Tổng quan loại vật liệu sử dụng cơng trình bảo vệ bờ ngồi nước - Ứng dụng, đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bờ khu vực công viên Phú Thuận, Thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM... thiết nghiên cứu, đề xuất giải pháp bảo vệ ổn định bờ sông khu vực cơng viên Phú Thuận- Thành Phố Hồ Chí Minh .14 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU MỚI SỬ DỤNG TRONG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ... mặn Do cần nghiên cứu ứng dụng công nghệ để khắc phục nhược điểm II Mục đích đề tài Tập trung nghiên cứu ứng dụng vật liệu vào xây dựng cơng trình tường kè bảo vệ bờ khu vực công viên Phú Thuận