Hình 3.1 Phương án 1
Kết cấu kè với dạng consol BTCT (bê tơng cốt thép) trên nền cọc, mái dốc kè với hệ số m = 4.5
Phần kết cấu chính của kè là hệ kè tường gĩc BTCT M250, bản đáy dày 35- 40cm. Mỗi phân đoạn kè dài 20m. Nền cọc BTCT M350 kích thước 30x30cm với bước cọc theo phương ngang 0.8-0.9m và theo phương dọc kè là 2m.
Bảo vệ mái kè là tấm BTCT dày 15cm, phía dưới là tầng lọc ngược cĩ cấu tạo là lớp đá dăm 2x4cm dày 20cm, lớp vải địa kỹ thuật trải trên mặt đất tự nhiên sau khi nạo vét. Phần chân khay là dầm BTCT 50x50cm và thảm rọ đá chĩng xĩi bọc PVC kích thước 100x200x30cm và 200x500x30cm. Phạm vi gia cố thảm đá bắt đầu từ chân khay tới vị trí bờ sơng cĩ mái dốc m1.52
Phần vỉa hè rộng trung bình 5m được lát bằng gạch xi măng tự chèn trên nền cát đầm chặt, làm sân chơi, hành lang đi bộ kết hợp với vườn hoa, cây cảnh phù hợp từng khơng gian từng đoạn bờ kè.
tường cừ thép
Hình 3.2 Phương án 2
Kết cấu kè với dạng consol BTCT (bê tơng cốt thép) trên nền cọc, mái dốc kè với hệ số m = 1.5
Phần kết cấu chính của kè là hệ kè tường gĩc BTCT M250, bản đáy dày 35- 40cm. Mỗi phân đoạn kè dài 20m. Nền cọc BTCT M350 kích thước 30x30cm với bước cọc theo phương ngang 0.8-0.9m và theo phương dọc kè là 2m.
Bảo vệ mái kè là tấm lát mái dày 15cm, phía dưới là tầng lọc ngược cĩ cấu tạo là lớp đá dăm 2x4cm dày 20cm, lớp vải địa kỹ thuật trải trên mặt đất tự nhiên sau khi nạo vét. Phần chân khay là tường cừ thép.
Phần vỉa hè rộng trung bình 5m được lát bằng gạch xi măng tự chèn trên nền cát đầm chặt, làm sân chơi, hành lang đi bộ kết hợp với vườn hoa, cây cảnh phù hợp từng khơng gian từng đoạn bờ kè.
3.1.3. Phương án 3: Phương án tuyến
Tuyến cơng trình được chọn phải đảm bảo điều kiện kỹ thuật và kinh tế trên cơ sở các nguyên tắc sau:
Hạn chế đền bù, giải tỏa, tạo được quỹ đất cho thành phố.
đặc biệt là điều kiện ổn định lâu dài của cơng trình được xây dựng trên nền đất yếu. Đối với những con sơng chảy trong thành phố như sơng Ngang Dừa thì phương án tuyến cơng trình lấn ra sơng để tận dụng khơng gian, nhằm giảm bớt chi phí đền bù giải tỏa là một sự lựa chọn phù hợp. Trên cơ sở khống chế điều kiện an tồn giao thơng thủy và điều kiện thốt lũ cho thấy, tuyến càng lấn ra ngồi sơng, tổng giá thành cơng trình càng nhỏ, do giá đất đền bù khá cao. Chính vì vậy, phương án chính cơng trình được chọn là phương án lấn ra sơng tối đa, nhưng phải đảm bảo tuyến cong trơn và nối tiếp thuận lợi với các cơng trình kiên cố hiện hữu khơng thuộc diện giải tỏa, di dời.
Tùy theo điều kiện địa hình, khu vực tuyến kè chủ yếu là bài bồi, chiều rộng cơng trình lấn ra xa khoảng từ 0-8 m.
3.2. Phân tích lựa chọn phương án
Ngồi yếu tố kỹ thuật các phương án cịn phải đảm bảo theo quy trình quy phạm quy định, thì yếu tố kinh tế và thẩm mỹ sẽ quy định việc lựa chọn phương án kết cấu kè. Một số ưu, nhược điểm của các phương án sẻ được phân tích cụ thể dưới đây. 3.2.1.1. Phương án 1
Ưu điểm.
Phương án này khắc phục được tình trạng động rác trên mái kè khi mực nước xuống thấp nhất, làm giảm thiểu tác động xấu đến mơi trường cảnh quan khu vực cơng viên.
Nhược điểm
Bố trí cầu thang lên xuống tương đối khĩ khăn, đồng thời khơng đảm bảo về mặt mỹ quan tuyến kè khi nhìn từ sơng vào bờ.
Kè cĩ mái nghiêng dưới gầm và cĩ các hàng cọc đan xen, vì thế rác dễ bị dữ lại trên mái nghiêng khi mực nước sơng xuống thấp.
Trường hợp mái dốc gầm kè cĩ hư hỏng cục bộ sẻ rất khĩ sửa chữa.
Thi cơng khĩ khăn và tốn kém chi phí 3.2.1.2. Phương án 2
nước xuống thấp nhất, làm giảm thiểu tác động xấu đến mơi trường cảnh quan khu vực cơng viên.
Bố trí cầu thang lên xuống, các cửa xả thuận lợi và hợp lý trong việc phối hợp các chi tiết kiến trúc với nhau.
Ổn định cơng trình cao và đảm bảo cơng trình khơng bị xĩi ngầm
Nhược điểm
Kết cấu phức tạp nên phải thi cơng tường đứng khá cao, tải trọng tác dụng lên thân kè cũng khá lớn.
Khối lượng san lấp lớn, trong trường hợp nền cát dưới bản đáy khơng được xử lí tốt nếu bị lún sẻ rất khĩ khăn để khắc phục sửa chữa.
Giá thành đầu tư xây dựng tương đối lớn 3.2.1.3. Phương án 3
Ưu điểm
-Tính ổn định của cơng trình tương đối cao -Tính mỹ quan cao
Nhược điểm
-Chi phí bồi thường giải tỏa cao
-Xĩi ngầm cĩ thể ảnh hưởng đến cơng trình
3.2.2. Lựa chọn phương án.
Căn cứ vào những đánh giá ưu nhược điểm của từng phương án. Ta chọn phương án 1 làm phương án thực hiện dự án kè bảo vệ bờ sơng Ngang Dừa. Lý do là phương án 1 vừa đảm bảo các mặt về kỹ thuật, mỹ quan, bảo vệ mơi trường và dễ thi cơng hơn.
3.3. Kết cấu lan can
Lan can kè vừa cĩ tác dụng bảo đảm an tồn cho người đi bộ, du khách, vừa làm tăng thẩm mỹ cho cơng trình. Sau đây là một số loại lan can cĩ khả năng sử dụng cho kè.
Lan can kè được cấu tạo bởi ống thép tráng kẽm, đặt trên các trụ gang đúc cao 1m. Trụ gang đúc được chơn vào đỉnh tường kè, khoảng cách giữa các trụ là 2m.
4.1. Chọn phương án xử lí mĩng
4.1.1. Xử lý mĩng tường chắn bằng cọc cát
- Qua các chỉ tiêu cơ lý của đất nền ta nhận thấy mĩng tường chắn đặt trên nền đất yếu nên xử lý mĩng bằng cọc cát là thích hợp vì ít tốn kém. Nhưng lớp đất yếu ở đây lại nầm dưới mực nước bờ sơng, và là nơi cĩ mực nước thủy triều lên xuống thường xuyên, cho nên xử lý bằng cọc cát sẽ khơng ổn định. Chính vì vậy, việc xử mĩng bằng cọc cát là khơng khả thi.
4.1.2. Xử lý cọc tràm
- Cừ tràm là loại phương tiện gia cố mà hiện nay ở Đồng bằng sơng Cửu Long sử dụng rất rộng rãi, thơng dụng trong các cơng trình xây dựng nĩi chung. Về mặt kinh tế, cừ tràm cĩ rất nhiều và giá thành tương đối rẻ so với việc gia cố, xử lý bằng các phương pháp khác. Một ưu điểm nổi bật của cừ tràm đĩ là: Ở những nơi cĩ MNN cao, cừ tràm sẽ khơng bị mục khi nằm ngập trong nước và trong đất. Tuy nhiên, việc tính tốn khả năng chịu tải của cừ tràm là kém chính xác và vẩn chưa cĩ tiêu chuẩn tính tốn chính thức nào. Theo kinh nghiệm hiện nay sức chịu tải của cừ tràm từ 7-8 T/m2, ta cĩ thể bố trí 25 cây/m2. Hiện nay cừ tràm khơng được sử dụng phổ biến trong các cơng trình thuỷ, khả năng chịu tải khơng cao, thời gian sử dụng ngắn …nên ta khơng thể sử dụng cừ tràm trong trường hợp này.
4.1.3. Xử lý bằng cọc BTCT
- Cọc BTCT là loại cọc được sử dụng rất phổ biến hiện nay để xử lý mĩng cho cơng trình trên nền đất yếu. Dựa vào số liệu đại chất nơi xây dựng cơng trình, ta nhận thấy nền tự nhiên khơng chịu được tải trọng lớn nên ta chọn phương án đĩng cọc BTCT sâu xuống đất nền để tăng khả năng chịu lực cho mĩng.
4.2. Xử lý mĩng cho cơng trình 4.2.1. Phân đoạn M1, M2
4.2.1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Tính theo cơng thức: Pvl = kvl×m×(RnF+mctRctFct) - Trong đĩ:
kv_ hệ số đồng nhất của vật liệu, vật liệu BTCT chọn kv = 0.9 m_ hệ số diều kiện làm việc, m = 0.7
mct_ hệ số điều kiện làm việc của cốt thép, mct = 1.0
Rct_ cường độ tính tốn của cốt thép, với thép CII cĩ Rct = 2800 kG/cm2 Rn_ cường độ tính tốn của bê tơng, với bê tơng #350 cĩ Rn = 145 kG/cm2
4.2.1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
- Ta tính tốn cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất, phương pháp tĩnh học: Qu = Qs+Qp
Trong đĩ:
Thành phần ma sát: Qs = u∑𝑛 𝑓𝑠𝑖𝑙𝑖
𝑖=1 Thành phần chịu mũi: Qp = qpAp Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa = 𝑄𝑠
𝐹𝑆+𝑄𝑝 𝐹𝑆 Trong đĩ:
u: Chu vi tiết diện cọc
fsi: Áp lực ma sát chung quanh thân cọc
li: Chiều dài ma sát của đoạn cọc nằm trong lớp thứ i
FSs: Hệ số an tồn cho thành phần thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 – 2 FSp: Hệ số an tồn cho thành phần kháng mũi, lấy bằng 2 – 3
Qp: Cường độ ma sát của đất dưới mũi cọc Ap: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc
Bảng 4.1 Tính tốn sức chịu tải cọc theo vật liệu và đất nền
Cọc 25x25cm 30x30cm 35x35cm Pvl(T) 85,460 110,58 140,27 Độ sâu(m) Ptt (T) 0,000 0,000 0,000 0,000 11,500 3,818 4,657 5,521 29,000 45,093 54,792 64,718 32,500 56,625 68,780 81,212 36,500 74,843 90,850 107,204 40,000 86,641 104,894 123,456 - Ta vẽ được tốn đồ sau:
Hình 4.1 Tốn đồ chọn cọc và chiều dài cọc
Dựa vào tài liệu địa chất (biểu đồ SPT) và sức chịu tải của cọc theo khả năng chịu tải của đất nền, tốn đồ trên, cung trượt giải trên Geo slope ta chọn xử lý mĩng bằng cọc BTCT #350 cĩ tiết diện 30x30cm chiều dài cọc 14m, cấm qua lớp đất tốt (lớp 2). 4.2.1.3. Tính tốn phương án xử lý mĩng
* Sức chiệu tải của cọc theo vật liệu (cọc 30x30cm, dài 14m)
Tính theo cơng thức: Pvl = kvl×m×(RnF+mctRctFct)
Pvl = 0.9×0.7(145×900+1×2800×16.08) = 11058kg = 110,58T
* Sức chịu tải của cọc theo đất nền (cọc 30x30cm, dài 14m)
Ta tính tốn cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất, phương pháp tĩnh học: Qu = Qs+Qp
Trong đĩ:
Thành phần ma sát: Qs = u∑𝑛 𝑓𝑠𝑖𝑙𝑖
𝑖=1 Thành phần chịu mũi: Qp = qpAp Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa = 𝑄𝑠
𝐹𝑆+𝑄𝑝 𝐹𝑆 Trong đĩ:
u: Chu vi tiết diện cọc
fsi: Áp lực ma sát chung quanh thân cọc
Ap: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc u = 0.3×4 = 1.2m Ap = 0.3×0.3 = 0.09m2 Lớp 1: L1 = 9.68m fs1 = K0’ vtanφ + c K01 = 1-sinφ = 1- sin(2.350) = 0.959 ’v1 = [(2.27-0.45)+((11.5-(2.27-0.45))/2)]x(1.55-1)= 3.163(T/m2) fs1 = 0.959×3.163×tan(2.350) + 0.6 = 0.724(T/m2) Qs = 1.2×9.68×0.724= 8.41 (T) Lớp 2: L2 =4.32m. fs2 = K0’ vtanφ + c K02 = 1-sinφ = 1- sin(12.710) = 0.780 ’v2 = [(2.27-0.45)+(9.68-(2.27-0.45)] x (1.55-1)+(4.32/2) x(1.97-1)= 7.419(T/m2) fs2 = 0.780×7.419×tan(12.710) + 2= 3.305(T/m2) Qs = 1.2×((9.68×0.724)+(4.32×3.305)) = 25.543 (T) Qp = qpAp qp = dpN + ’vpNq + cNc
Trong đĩ N Nq, Nc, phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất. = 12.710
N Nq = 3.179 Nc = 9.656
c: áp lực dính của đất
: Trọng lượng riêng đất dưới mũi cọc dp: Cạnh mũi cọc
’vp: áp lực hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại đọ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân cọc.
Qp = 49.834 ×0.09 = 4.485 (T)
Qu = Qp + Qs = 4.485 + 25.543 = 30.028 (T) Qa = 50.407 /2= 15.014 (T).
- Dựa vào tải trọng và ứng suất gây ra dưới đáy mĩng tường chắn ta chọn trường hợp 3 là trường hợp nguy hiểm để tính tốn.
Tổng tải trọng thẳng đứng: ∑P =9.715 (T)
Tổng momen: ∑M=2.156 (T.m)
Độ lệch tâm: e=0.222 (m) Tổng lực ngang: ∑H=4.283(T) 4.2.1.4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc
Theo quy định đối với cọc xiên: Tại mặt phẳng đáy đài lc ≥ 1,5d Tại mặt phẳng mũi cọc lc ≥ 3d
Số lượng cọc trong mĩng được xác định sơ bộ theo cơng thức sau: n = × tt P P = 1.5× 014 . 15 715 . 9 = 0.97 cọc Trong đĩ:
- _ hệ số xét đến ảnh hưởng của lực ngang và momen, lấy ÷ - n _ số lượng cọc trong mĩng (tính trên 1m dài).
* Bố trí cọc:
Ta chọn n=2 cọc bố trí thành 2 hàng, bố trí 1 hàng đứng 1 cọc và 1 hàng xiên 1 ( =100) cọc (do độ lệch tâm nhỏ).
Sức chiệu tải của cọc trên 1 hàng cọc là
Ph = Pđ + Px = 15.014 + 15.014 = 30.028T. (Do gốc =100 tương đối nhỏ lấy Pđ = Px). Tổng tải trọng thẳng đứng: ∑P =9.715 (T) m P P L h 2.06 5 . 1 715 . 9 028 . 30
Vì khoảng cách càng lớn thì moment sinh ra trong cọc càng lớn nên ta khơng bố trí cọc quá xa. Chọn khoảng cách của 2 hàng cọc là 1.5m.
Hình 4.2 Sơ đồ mặt đứng bố trí cọc (kích thước ghi là mm)
Hình 4.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí cọc (kích thước ghi là mm) 4.2.2. Phân đoạn M3, M4, M5
4.2.2.1. Sức chịu tải cọc theo vật liệu
Tính theo cơng thức: Pvl = kvl×m×(RnF+mctRctFct) Trong đĩ:
kv_ hệ số đồng nhất của vật liệu, vật liệu BTCT chọn kv = 0.9 m_ hệ số diều kiện làm việc, m = 0.7
Rct_ cường độ tính tốn của cốt thép, với thép CII cĩ Rct = 2800 kG/cm2 Rn_ cường độ tính tốn của bê tơng, với bê tơng #350 cĩ Rn = 145 kG/cm2 Fct_ diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu lực của cọc, sơ bộ chọn
8ф18 cĩ Fct = 20.52 cm2
F_ diện tích tiết diện ngang của cọc, F=0.09m2 4.2.2.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
- Ta tính tốn cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất, phương pháp tĩnh học: Qu = Qs+Qp Trong đĩ:
+ Thành phần ma sát: Qs = u∑𝑛 𝑓𝑠𝑖𝑙𝑖
𝑖=1 + Thành phần chịu mũi: Qp = qpAp + Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa=(Qs+Qp)/Fs
Trong đĩ:
u: Chu vi tiết diện cọc.
fsi: Áp lực ma sát chung quanh thân cọc.
li: Chiều dài ma sát của đoạn cọc nằm trong lớp thứ i.
FSs: Hệ số an tồn cho thành phần thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 – 2. FSp: Hệ số an tồn cho thành phần kháng mũi, lấy bằng 2 – 3.
Qp: Cường độ ma sát của đất dưới mũi cọc. Ap: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc.
Bảng 4.4 Tính tốn sức chịu tải cọc theo vật liệu và đất nền
Cọc 25x25cm 30x30cm 35x35cm Pvl(T) 75,000 100,000 130,000 Độ sâu(m) Ptt (T) 0,000 0,000 0,000 0,000 13,500 5,388 6,554 7,751 16,000 15,494 19,206 23,122 18,000 20,389 25,146 30,132
Hình 4.5 Tốn đồ chọn cọc và chiều dài cọc
Dựa vào tài liệu địa chất (biểu đồ SPT) và sức chịu tải của cọc theo khả năng chịu tải của đất nền, tốn đồ trên, cung trượt giải trên Geo slope ta chọn xử lý mĩng bằng cọc BTCT #350 cĩ tiết diện 30x30cm chiều dài cọc 16m, cắm vào lớp đất tốt (lớp 2). 4.2.2.3. Tính tốn phương án xử lý mĩng (cọc 16m)
* Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Cọc 30x30cm, dài 16m
Sức chịu tải cọc được tính theo cơng thức: Pvl = kvl×m×(RnF+mctRctFct) Pvl = 0.9×0.7(145×900+1×2800×8.04) = 100285kG = 100.29T
* Sức chịu tải của cọc theo đất nền (cọc 30x30cm, dài 16m)
Ta tính tốn cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất, phương pháp tĩnh học: Qu = Qs+Qp Trong đĩ: Thành phần ma sát: Qs = u∑𝑛 𝑓𝑠𝑖𝑙𝑖 𝑖=1 Thành phần chịu mũi: Qp = qpAp 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Độ sâu đĩng cọc (m ) Sức chịu tải cọc Qa (T) Cọc 25x25cm Cọc 30x30cm Cọc 35x35cm
𝐹𝑆 𝐹𝑆 Trong đĩ:
u: Chu vi tiết diện cọc
fsi: Áp lực ma sát chung quanh thân cọc
li: Chiều dài ma sát của đoạn cọc nằm trong lớp thứ i
FSs: Hệ số an tồn cho thành phần thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 – 2 FSp: Hệ số an tồn cho thành phần kháng mũi, lấy bằng 2 – 3
Qp: Cường độ ma sát của đất dưới mũi cọc Ap: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc * Tính tốn thành phần ma sát u = 0.3×4 = 1.2m Ap = 0.3×0.3 = 0.09m2 Lớp 1: L1 = 11.65m fs1 = K0’ vtanφ + c K01 = 1-sinφ = 1- sin(1.830) = 0.968 ’v1 =1.85×0.7+0.5×11.65×(1.52-1)= 3.489(T/m2) fs1 = 0.968×3.489×tan(1.830) + 0.62 = 0.728(T/m2) Qs = 1.2×11.65×0.728= 10.177 (T) Lớp 2: L2 =4.35m. fs2 = K0’ vtanφ + c K02 = 1-sinφ = 1- sin(17.920) = 0.692