4.2.1. Kè mái nghiêng
a. Đỉnh kè.
- Cao trình đỉnh tường +6,6m. - Cao trình đỉnh kè +5,5m.
- Khóa mái đỉnh kè bê tông M250 . - Chiều rộng mặt đường 5,5m. - Chiều rộng vỉa hè 1,0m.
- Độ dốc ngang mặt đường 1,5% về phía biển. - Kết cấu mặt đường bê tông M300 dày 24cm
- Trên toàn tuyến đường bố trí thoát nước mặt đường ra phía biển.
b.Mái kè.
- Mái kè lát kết cấu kiện Holhquader bê tông M250 đúc sẵn từ kích thước (1,35x1,35)m; trọng lượng 1,7 tấn. Hệ số mái m=3,0.
- Dưới là lớp đá đổ dày 60cm được xếp tạo phẳng 30cm lớp trên để lát cấu kiện.
- Lớp lót bằng đá dăm tiêu chuẩn dày 20cm.
- Dưới cùng là lớp vải địa kỹ thuật cường độ tối thiểu 15Kn/m
c. Chân kè
Chân kèđược giữ bằng cấu kiện bê tông M250 đúc sẵn, trên là lớp đá đổ có trọng lượng (0,3-:-1,0)T dày 2,5m; bề rộng chân 5,0m.
Hình 4.10. Cắt ngang tuyến kè mái nghiêng
4.2.2. Kè tường đứng
a. Đỉnh kè.
Đỉnh kè là tường chắn sóng cao 4,2m. Bản đáy tường kè rộng 4,0m. Tường đảm bảo khả năng ổn định bằng hệ thống 2 hàng cừ bản bê tông dự ứng lực cách nhau 2m. Phía biển là hàng cừ SW300 dài 15,0m. Phía đường là hàng cừ SW400 dài 13,0m
- Cao trình đỉnh kè +7,8m
- Khóa mái đỉnh kè bê tông M250 . - Chiều rộng mặt đường 5,5m. - Chiều rộng vỉa hè 1,0m.
- Độ dốc ngang mặt đường 1,5% về phía biển. - Kết cấu mặt đường bê tông M300 dày 24cm
- Trên toàn tuyến đường bố trí thoát nước mặt đường ra phía biển.
b. Chân kè.
- Chân kè đắp hoàn trả cát theo mái tự nhiên bờ biển.
CHƯƠNG 5: KIỂM TRA ỔN ĐỊNH KÈ MÁI NGHIÊNG
5.1. YÊU CẦU VÀ PHẠM VI TÍNH TOÁN5.1.1. Yêu cầu tính toán. 5.1.1. Yêu cầu tính toán.
Tính toán kiểm tra ổn định mái kè khi công trình đưa vào sử dụng.
5.1.2. Phạm vi tính toán.
Tiến hành tính toán kiểm tra cho 3 trường hợp:
-Trường hợp làm việc trong điều kiện bình thường: Mực nước phía biển là mực nước thiết kế (+1.03); chân khay hoạt động bình thường; không có áp lực sóng; mặt đường có xe 13T (TH1).
-Trường hợp làm việc trong điều kiện bình thường: Mực nước phía biển là mực nước thiết kế (+1.03); chân khay xói đến cao trình -3,50; không có áp lực sóng; mặt đường có xe 13T(TH2).
-Trường hợp làm việc trong điều kiện đặc biệt: Mực nước phía biển là mực nước triều kiệt chu kỳ 20 năm (-1.02); chân khay xói đến cao trình -3,50; không có áp lực sóng; mặt đường có xe 13T (TH3).
-Tiến hành tính toán kiểm tra cho mặt cắt D0.
5.2. NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ TÍNH TOÁN
5.2.1. Các tiêu chuẩn, tài liệu áp dụng:
Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển 2012.
1. Tài liệu địa hình
Theo hồ sơ khảo sát địa hình tuyến công trình.
2. Tài liệu địa chất.
a.Tài liệu địa chất đất nền.
Căn cứ báo cáo địa chất công trình tuyến công trình. Chỉ tiêu cơ lý cơ bản các lớp đất đất nền xem bảng 5-1. Bảng 5-1: Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền Lớp đất γsat (kN/m3) γunsat (kN/m3) ϕ (o) C (kN/m2) E (kN/m2) Lớp 1 18.3 16.4 32 4.5 10.6x103 Lớp 2 19.4 16.3 34 7 43.2x103 lớp 3 15.4 18.9 29 3.5 2.006x103
b. Tài liệu về cấu kiện bê tông đúc sẵn và các lớp gia cố.
Chỉ tiêu cơ lý cơ bản các cấu kiện bê tông đúc sẵn và các lớp đá được lấy như trong bảng 5-2.
Bảng 5-2: Bảng chỉ tiêu cơ lý cấu kiện BT đúc sẵn và các lớp đá
Loại vật liệu γsat
(kN/m3) γunsat (kN/m3) ϕ (o) C (kN/m2) E (kN/m 2) Hohlquater 16.5 11.27 41 1 4.0x104 Lớp đá lõi 20.8 17.23 32 1 3.35x104 Lớp đá giữa 20 15.9 35 1 3.35x104
3. Tài liệu mực nước
Tài liệu về mực nước xem cùng với báo cáo chính. -Mực nước thiết kế = +1.03.
-Mực nước trung bình = -0.41.
-Mực nước kiệt chu kỳ 20 năm = -1.02.
4. Tính toán quy đổi tải trọng xe.
Tính toán quy đổi theo 22TCN 262-2000.
Tải trọng xe được quy đổi tương đương thành tải trọng phân bố q được xác định như công thức (1-1): . 1, 2. . n G q B l = (5-1)
Trong đó: n – Số xe tối ta có thể xếp được trên phạm vi nền đường, n=2. G – Trọng lượng một xe, G=13 (tấn)
l – Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, l = 4.2 (m). B – Bề rộng phân bố ngang của các xe, với n = 2 B = 5.4(m) Thay số vào công thức (1-1) ta được:
. 2 13 2 1, 2. 1, 2 1,37( / ) . 5, 4 4, 2 n G x q x T m B l x = = = 5. Hệ số ổn định cho phép
Theo tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển - 2012 thì hệ số ổn định mái cho phép được xác định như trong bảng 5-3.
Bảng 5-3: Hệ số an toàn ổn định mái đê (kè)
Cấp công trình
Tổ hợp tải trọng I II III IV V
Cơ bản 1.15 1.10 1.10 1.05 1.05
5.2.2. Phần mềm và phương pháp tính toán
1. Phần mềm tính toán
Trên cơ sở tài liệu địa hình, địa chất việc tính toán ổn định mái kè được tính toán dựa trên phần mềm Plaxis V8.2.
Hiện nay việc ứng dụng PLAXIS trong tính toán địa kỹ thuật thuộc nhiều lĩnh vực là khá phổ biến ở nhiều nước trong đó có Việt Nam. PLAXIS cho phép phân tích ổn định địa kỹ thuật cho nhiều bài toán phức tạp, là công cụ hữu ích của kỹ sư thiết kế xây dựng dân dụng. Thực tế cho thấy trong nhiều trường hợp việc tính toán ổn định bằng Plaxis cho kết quá khá phù hợp có độ tin cậy cao trong thiết kế công trình.
2. Phương pháp tính toán
Các pha tính toán được thiết lập trên cơ sở phương pháp tạo ứng suất ban đầu (Initial stresses), ưu điểm của phương pháp này là ứng suất cân bằng trong mọi trường hợp, cụ thể các pha tính toán được thể hiện như sau:
- Phase 1: Phân tích đàn dẻo (Plastic calculation) - Staged Construction: Dựa trên điều kiện ban đầu ở Phase 1 được thực hiện cho các giai đoạn xây dựng công trình (các quá trình chất tải) mà không cần xét đến ảnh hưởng của quá trình cố kết nền. Tính toán đàn dẻo được dựa trên giả thiết biến dạng, chuyển vị nhỏ và có thể áp dụng phù hợp cho nhiều mục đích khác nhau của địa kỹ thuật công trình. Kết quả tính toán của bước này là cơ sở cho các bước tính toán tiếp theo. Tùy theo các giai đoạn xây dựng hoặc điều kiện bài toán mà có thể có một hoặc nhiều bước tính toán đàn dẻo.
- Phase 2: Tính toán ổn định (Phi - C reduction): Bước tính toán này là nhằm xác định các hệ số an toàn. Đây là bước tính toán độc lập trong PLAXIS có thể áp dụng cho nhiều giai đoạn xây dựng hoặc chịu tải của công trình. Phương pháp tính toán là giảm dần sức chịu tải của đất (góc ma sát trong và lực dính) cho đến khi hư hỏng của khối đất xảy ra (xảy ra mặt trượt). Tỷ số giữa sức chịu tải thực tế của đất và sức chịu tải lúc xảy ra hư hỏng chính là hệ số an toàn cần tìm.
Hệ số an toàn được xác định như sau: SF=
Trong đó S là khả năng kháng cắt.Tỉ số giữa sức kháng thực sự và sức kháng tính toán nhỏ nhất yêu cầu trong trạng thái cân bằng là hệ số an toàn được đưa ra sử dụng trong cơ học đất.Bằng việc đưa ra tiêu chuẩn Coulomb thì hệ số an toàn được sử dụng là :
tan tan c n SF cr n r σ ϕ σ ϕ − = −
Với c và φ là thông số kháng cắt đầu vào.σn là ứng suất pháp trung bình trên mặt tương ứng.Thông số cr và φr là các thông số đủ lớn để duy trì trạng thái cân bằng.Nguyên tắc được trình bày ở trên là nền tảng của phương pháp Phi/c reduction được sử dụng trong Plaxis để tính toán ổn định tổng thế. Sự chiết giảm lực dính và góc ma sát trong theo tỉ lệ sau:
tan tan c M sf cr r ϕ ϕ = =∑ (1-4)
Việc chiết giảm các thông số kháng cắt được điều chỉnh bởi bội tổng∑M sf
.Thông số này được chiết giảm trong từng bước cho đến khi sự phá hoại diễn ra. Hệ số an toàn khi đó được định nghĩa như là ∑Msf ở trạng thái phá hoại.
5.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
5.3.1. Kết quả tính toán ổn định mái kè.
Tính toán kiểm tra cho các trường hợp, kết quả tính toán hệ số ổn định trong bảng 5-4.
Bảng 5-4: Hệ số ổn định Kminmin trong điều kiện bình thường
TT TH tính toán Hệ số SF [K]
1 TH1 1.826 1.15
2 TH2 1.775 1.15
3 TH3 1.744 1.05
(Xem cùng hình ảnh kết quả kèm theo)
*Ghi chú: [K] là hệ số an toàn ổn định chống trượt mái cho phép.
5.4. KẾT LUẬN
Từ kết quả tính toán ở bảng 5-4 và hình ảnh kết quả cho thấy:
+ Ổn định mái kè
Mặt trượt nguy hiểm xuất hiện ở phần chuyển tiếp giữa áo kè và nền đê. Các trường hợp kiểm tra đều cho giá trị SF > [K] mái kè đảm bảo ổn định trượt.
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG ĐỨNG
6.1. YÊU CẦU VÀ PHẠM VI TÍNH TOÁN6.1.1. Yêu cầu tính toán 6.1.1. Yêu cầu tính toán
Tính toán ổn định hệ tường-cọc bê tông và kiểm toán sự làm việc của cọc bê tông dự ứng lực trong trường hợp bãi biển trước tường bị xói đến cao trình -1.50.
6.1.2. Phạm vi tính toán.
Tiến hành tính toán kiểm tra cho 02 trường hợp:
-Trường hợp làm việc trong điều kiện bình thường: Mực nước phía biển là mực nước thiết kế (+1.03); bãi biển trước tường bị xói đến cao trình (-1.50);có áp lực sóng tác dụng lên tường; mặt đường có xe 13T (TH1).
-Trường hợp làm việc trong điều kiện đặc biệt khi bão vừa đi qua: Mực nước ngầm phía dân cư là mực nước thiết kế (+1.03), mực nước phía biển là mực nước thấp (-0.41); bãi biển trước tường bị xói đến cao trình (-1.50);không có áp lực sóng tác dụng lên tường; mặt đường có xe 13T (TH2).
-Tiến hành tính toán kiểm tra cho mặt cắt D0.
6.2. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
6.2.1. Mặt cắt ngang tường kè
Theo hồ sơ thiết kế, mặt cắt ngang tường kè có các thông số như sau:
Tường bê tông cốt thép cao 4m (tính cao bản đáy), đỉnh tường có mũi hắt sóng. Bề rộng bản đáy tường B=3,5m. Móng được gia cố bằng 02 hàng cừ dự ứng lực: hàng cừ phía biển SW300 dài 15m, hàng cừ phía dân cư SW400 dài 13m.
6.2.2. Tải trọng
Tải trọng tác dụng lên tường bao gồm tải trọng xe 13T (tính toán quy đổi tải trọng xe ở chương 1) và tải trọng do sóng.
Ở đây chúng tôi sử dụng phương pháp tính toán áp lực sóng của Goda cho tường đứng xây dựng trong vùng nước nông và vùng sóng vỡ, được kiến nghị theo sổ tay hướng dẫn tính toán Kỹ thuật biển của Hải Quân Mỹ (Coastal Engineering Manual CEM - ASCE, 2002). Sơ đồ tính toán áp lực sóng thể hiện trong hình 6.1.
Hình 6-1: Sơ đồ tính toán áp lực sóng tác dụng lên tường đứng
Chiều cao sóng tính toán áp lực sóng Hmax được xác định theo:
(6.1)
Với các tham số:
(6.2)
*). Áp dụng cho bài toán đang xem xét
Chiều cao sóng nước sâu: H0' = 12,7 (m) Chu kỳ T1/3 = (0,9 ~0,95) Tp = 12,42 (s)
Chiều dài sóng nước sâu: 2
0 2 g L T π = = 240 (m) h/L0 = 6,5/240 = 0,027 Ks = 0,43 *). Xác định chiều cao sóng H1/3 Theo (3.1), {( ' ) ' '} 1/3 min 0. 0 1. ; max. 0; S. 0 H = β H +β h β H K H (6.1') ( ' ) 0,38 1,5 0 0,028. H0 /L0 exp 20.tan β = − θ= 0,11 [ ] 1 0,52.exp 4, 2.tan β = θ = 0,64 ( ) [ ] { ' 0,29 } ax ax 0,92;0,32. 0/ 0 exp 2, 4.tan m m H L β = − θ =max 0,92;0,85{ } = 0,92 Thay vào (3.1'): { } 1/3 min 4,02;7,94;3,80 H = = 3,80 (m)
*). Xác định chiều cao sóng Hmax
Theo (3.1), {( 0 1 ) ax } * * * ax min . 1/3 . ; m . 1/3;1,8. 1/3 m H = β H +β h β H H (6.1'') ( ) 0 0,38 * ' 1,5 0 0 0,052. H /L exp 20.tan β = − θ= 0,20 [ ] 1 * 0,63.exp 3,8.tan β = θ = 0,76 ( ) [ ] { } ax 0,29 * ' 0 0 ax 1,65;0,53. / exp 2,4.tan m m H L β = − θ =max 1,65;1, 42{ } = 1,65 Thay vào (3.1''): { } ax min 4,08;6, 27;6,84 m H = = 4,08 (m)
( ) * ax 0,75 1 cos( ) Hm η = + β =1,5.4,08 = 6.12 (m) *). Xác định các giá trị áp lực sóng Theo (3.2) (6.2') Với: [ ]2 1 0,6 0,5 2kh/ sinh 2kh α = + = 0,99 ( ) ( ) { 2 } 2 min hb d / 3hb Hmax /d ;2 /d Hmax α = − = 0 ( )[ ] 3 1 h h'/ 1 1/ coshkh α = − − = 0,99 Thay vào (3.2') :
p1 = 0,5(1+cosβ)(α1+α2+cos2β)w0.Hmax = 83.2 (KN/m2) p2 = p1/cosh kh = 76,1 (KN/m2) * * 4 Ru 1 p η p η − = = 20,5 (KN/m2)
Hình 6-2: Biểu đồ áp lực sóng tác dụng lên tường đứng
6.2.3. Mô hình hóa bài toàn vào Plaxis
Bài toán được mô hình hóa vào Plaxis để tính toán ổn định mái kè và kiểm, toán cọc bê tông dự ứng lực. Mô hình bài toán như trong hình 6-2.
x y B B A A B B B B B B B B 0 1 2 3 4 5 6 7 912 1011 8 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Hình 6-4: Mô hình hóa bài toán trong Plaxis
Chỉ tiêu cơ lý các lớp vật liệu trong mô hình được cho như trong bảng 6-1 và bảng 6-2.
Bảng 6-5: Chỉ tiêu cơ lý các lớp vật liệu
Bảng 6-6: Thông số tường và cọc cừ
6.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Kết quả tính toán hệ số ổn định mái kè được cho như trong bảng 6-3.
Bảng 6-7: Kết quả tính toán hệ số ổn định mái kè SF
TT TH tính toán Hệ số SF [K]
1 TH1 3.655 1.15
2 TH2 1.895 1.05
6.4. KẾT LUẬN
- Ổn định mái kè: Từ kết quả tính toán trong bảng 3-3 và hình ảnh kèm theo có thể thấy rằng:
Mặt trượt nguy hiểm là mặt trượt sâu, điều này hoàn toàn phù hợp với sự làm việc của cọc cừ.
Cả hai trường hợp trên đều cho giá trị hệ số ổn định SF > [K] trong
A-Kết quả ổn định trường hợp 1
B-Kết quả ổn định trường hợp 2
CHƯƠNG 7: DỰ TOÁN CHI PHÍ CÁC PHƯƠNG ÁN 7.1. CƠ SỞ LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƯ
Căn cứ vào hồ sơ thiết kế các phương án, biện pháp thi công và cơ chế chính sách hiện hành..
7.2. TỔNG MỨC ĐẦU TƯ CÁC PHƯƠNG ÁN:
TT Khoản mục chi phí
Kè mái nghiêng Tường đứng Giá trị sau thuế (đồng) Giá trị sau thuế (đồng)
1 Chi phí xây dựng 122.073.730.849 220.354.608.000 2 Chi phí đền bù 5.000.000.000 2.456.821.000 3 Chi phí quản lý dự án 1.603.604.919 2.726.387.468 4 Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng 6.292.548.076 7.457.186.274 5 Chi phí khác 2.218.623.510 4.086.364.332 6 Dự phòng phí 13.718.850.735 23.708.336.706
CHƯƠNG 8: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN 8.1. ĐÁNH GIÁ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN
8.1.1. Kè mái nghiêng kết hợp mỏ hàn
- Phương án mang tính truyền thống cho các công trình đê biển được áp dụng trên toàn quốc.
- Mái kè được gia cố bằng cấu kiện Holhquader với hệ số ổn định lớn KD = 8,50. Cấu kiện là loại rỗng nên khả năng hấp thụ sóng cao.