Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ neo trong đất để xử lý ổn định taluy nền đào sâu, từ đó đề xuất lựa chọn một phương pháp tính toán lý thuyết để áp dụng cho một công trì
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
ĐƠN VỊ: CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN
-ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2012 – 2013
TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NEO ĐẤT ĐỂ XỬ LÝ
ỔN ĐỊNH TALUY NỀN ĐÀO SÂU
Chủ nhiệm đề tài: GV KS Đồng Minh Khánh
Cán bộ tham gia: GV KS Đoàn Xuân Sơn
THÁI NGUYÊN – 2013
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
Đơn vị: Cơ sở đào tạo Thái Nguyên
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC: 2012 – 2013
I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1 Tên đề tài:
Ứng dụng công nghệ neo đất để xử lý ổn định taluy nền đào sâu.
2 Cán bộ thực hiện đề tài
Chức danh Họ và tên Học hàm, học vị Đơn vị Điện thoại Email
Chủ nhiệm
đề tài Đồng Minh Khánh GV.KS
Thái Nguyên 0985099767
dongminhkhanh 2002@gmail.com Cán bộ
tham gia Đoàn Xuân Sơn GV.KS
Thái Nguyên 0986314732
Xuasonpfiev
@gmail.com
II NỘI DUNG KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI
3 Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ neo trong đất để xử lý ổn định taluy nền đào sâu, từ
đó đề xuất lựa chọn một phương pháp tính toán lý thuyết để áp dụng cho một công trình cụ thể
4 Tổng quan tình hình nghiên cứu và luận giải về sự cần thiết phải nghiên cứu đề tài.
4.1 Ngoài nước
Từ rất sớm, năm 1874, neo đất đã được dùng để xây dựng bờ đê của kênh Birmingham
ở Luân Đôn Những năm đầu của thế kỷ XX (1911 – 1918) lần đầu tiên neo trong đất được dùng để xây dựng các công trình hầm lò khai thác khoáng sản ở Mỹ và đến năm 1934 neo đất đã được dùng để gia cố đập Chevenfas ở Algenria Từ năm 1950 đến nay, neo đất được dùng xây dựng các tầng hầm của các tòa nhà cao tầng ở nhiều nước Châu Âu như Đức, Pháp, Anh, Úc, Mỹ, v.v…
Đắc biệt từ sau thế chiến thứ II, neo đất được sử dụng rộng rãi để ổn định mái dốc nền đường đào sâu, đắp cao cho đường ô tô cấp cao, đường cao tốc, đường sắt, các đường hầm xuyên núi, đường hầm dẫn nước vào các công trình thủy điện, xây dựng các cảng biển, đường xe điện ngầm, đường xe điện trên cao trong các đô thị lớn của các nước công nghiệp phát triển
Ở Châu Á, công nghệ neo đất được sử dụng lần đầu tiên vào những năm 1950-1960 và phát triển mạnh mẽ từ cuối thế kỷ XX đến nay Ở Nhật, neo đất được sử dụng tại một đập phụ trong đập Jujihara để neo đá nhằm mục đích đưa lực dự ứng vào thân đập Neo PS được phát triển lần đầu tiên dựa trên ý tưởng của một người Pháp có tên là Meranu Neo
PS này được sử dụng với mục đích chịu phản lực khi thí nghiệm gia tải trong giai đoạn
Trang 3khảo sát nền móng khi xây dựng Cầu nối vùng Honshu và Shikoku Tiếp theo, công nghệ neo PS đã được cải tiến bằng cách sử dụng việc gia áp bằng ống cao su để tăng khả năng dính bám giữa thân neo và nền móng xung quanh
Năm 1958, ở Tây Đức xuất hiện công nghệ neo đất bơm vữa xi măng kiểu gia áp tạo tiền đề cho việc phát triển như ngày nay Tiếp theo đó là kiểu neo bơm vữa xi măng gia áp được phát triển nhanh và sử dụng phổ biến ở các nước Châu Âu và cả ở Châu Á
Năm 1961, công nghệ neo đất kiểu khoan mở rộng đa bậc ra đời và được sử dụng nhiều ở các vùng nền đất sét, đá phấn Luân Đôn và đưa vào sử dụng thi công neo kiểu bơm vữa xi măng ở Nhật như công trình tường chắn đất tại công đoạn khoan đào ở gói thầu Yoyogi của đường tàu điện ngầm số 9 thuộc sở hữu của Công ty tàu điện ngầm Tokio-Haneda; công trình tường chắn đất của tầng hầm thuộc công trình nhà cao tầng ở Haramachida (nay là thành phố Machida-Tokyo) Qua thức tế các công trình nêu trên và nhiều công trình kiến trúc cao tầng khác có nhiều tầng hầm quy mô lớn ở Nhật Bản cho thấy công nghệ neo đất đạt hiệu quả và độ tin cậy cao ở cả hai mặt kinh tế - kỹ thuật
Năm 1972, một mốc rất quan trọng là máy khoan xoay đập vạn năng sử dụng áp suất dầu được nhập vào từ Tây Đức, rồi các loại máy khoan xoay dùng búa “down the hole”, máy khoan đập dùng búa “top homer” được phát triển, cải tiến và sản xuất tại Nhật Bản để phù hợp với điều kiện nền móng cụ thể của Nhật Bản nên công nghệ neo đất được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng
Trên cơ sở các kinh nghiệm tích lũy được về ứng dụng công nghệ neo vĩnh cửu ở các kết cấu công trình kiến trúc, công trình xây dựng cầu đường, công trình thủy lợi, Hiệp hội nghiên cứu neo đất KCS, Hiệp hội nghiên cứu công nghệ neo vĩnh cửu STK, VSL và PTC
đã lần lượt được thành lập vào các năm 1985, 1986 và 1988 Sau đó các hiệp hội này đã thực hiện một loạt các thí nghiệm neo đất ở hiện trường trong khoảng 2 năm đã thu được một số kết quả tốt và cộng thêm kinh nghiệm có được từ Tổng công ty đường cao tốc Nhật Bản (1988), một ủy ban có liên quan đến công tác nghiên cứu biên soạn tiêu chuẩn kỹ thuật “ Lập đồ án và thiết kế công trình neo đất ổn định mái dốc” đã ra đời Các hoạt động của ủy ban này là tiến hành khảo sát, nghiên cứu các phương án thiết kế móng sử dụng công nghệ neo đất tại Trung tâm nghiên cứu của Bộ xây dựng Nhật Bản
Với trên 10 năm tích lũy kinh nghiệm về công tác lập đồ án và công tác thiết kế, thi công và quản lý khai thác neo đất trong các công trình thực tế ở Nhật Bản, năm 200, Hiệp hội nền móng Nhật Bản đã biên soạn Tiêu chuẩn “Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế và thi công neo đất - JGS 4101-2000” phục vụ cho công tác lập đồ án, khảo sát, thiết kế, thi công và quản
lý bảo dưỡng khi áp dụng công nghệ neo đất
4.2 Trong nước
Neo đất mới bắt đầu được sử dụng ở Việt Nam trong khoảng trên dưới 15 năm trở lại đây, bắt đầu từ năm 1994 do các nhà thầu nước ngoài thực hiện
Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng – các tầng hầm của các tòa nhà cao tầng:
+ 1994, cao ốc Sài Gòn Centre, 65 phố Lê Lợi, Quận 1, TP Hồ Chí Minh
+ 1996, Zenphaza (Southern Fortune), 56 đường Nguyễn Trãi, Quận 1, TP Hồ Chí Minh
Trang 4+ 1998, cao ốc VietcomBank Tower giai đoạn 2, đường Trần Nhật Duật, quận Ba Đình,
TP Hà Nội với 99 neo, chiều dài neo thay đổi từ 20-25m
+ 2007-2008, tòa tháp đôi EVN, 11 phố Cửa Bắc, Quận Ba Đình, TP Hà Nội, neo đất
160 cọc với chiều sâu từ 16-18m do liên danh Vinaconex JSC – Công ty Xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh – Công ty Bachy Soletanche Việt Nam (BSC) thực hiện
+ 5/2008, tòa tháp Keanang Nam Land Mark Tower, tòa nhà cao nhất Việt Nam (cho đến nay – 2012) tại lô 6, đường Phạm Hùng, TP Hà Nội do Samwoo Geotech thực hiện
Trong xây dựng các công trình Xây dựng Giao thông
+ Dự án sửa chữa hầm đường sắt Hải Vân thuộc đường sắt Bắc Nam
+ Xây dựng mới hầm đường bộ Hải Vân trên quốc lộ 1
+ Xây dựng mới hầm đường bộ Đèo Ngang trên quốc lộ 1
+ Đoạn Km511+640 – Km511+818 (L=178m) tại đèo Đã Đẽo, Quảng Bình trên đường
Hồ Chí Minh năm 2003 sử dụng 4 loại neo
+ Gói thầu 2A thuộc Dự án nâng cấp QL70 đoạn Bản Phiệt, Cầu Hồ Kiều II, từ Km194+410 – Km194+892 (L=482m)
Đầu năm 2012, Công ty TNHH Tư vấn xây dựng Việt Nhật (VIJEC) đã tiến hành khảo sát địa chất phục vụ cho dự án thiết kế gia cường mái dốc đường dẫn lên cầu Bãi Cháy QL18 bằng công nghệ neo đất của Nhật Bản bằng nguồn vốn JICA do cục đường bộ Việt Nam – Bộ giao thông vận tải làm Chủ đầu tư Dự án dự kiến hoàn thành vào cuối năm 12 Đây là công trình thực tế đầu tiên sử dụng công nghệ neo đất của Nhật Bản vào Việt Nam Theo TS Doãn Minh Tâm, Viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ GTVT – Bộ giao thông Vận tải Việt Nam nhận xét “Trong các biện pháp kiên cố hóa, xử lý đất sụt hiện nay
có thể đánh giá công nghệ neo là một trong những biện pháp kỹ thuật hiệu quả nhất và có
độ ổn định an toàn cao nhất Tính ưu việt của hệ thống neo tăng cường ổn định mái dốc là
ở chỗ: Lực căng cáp neo do căng kéo ứng suất trước đã chuyển thành nội lực làm tăng đáng kể sức kháng cắt của khối đất đá mái dốc, làm triệt tiêu các lực cắt, lực gây trượt xuất hiện trong khối đất đá đảm bảo sự ổn định bền vững của mái dốc Tuy nhiên do giá thành xây lắp hệ neo trong đất đá cao hơn nhiều so với biện pháp xử lý thông thường, cho nên cần lựa chọn đối tượng phù hợp để áp dụng Mặt khác tuy giá thành xây dựng ban đầu có thể cao song các kết quả tính toán hiệu quả kinh tế cho thấy, đối với các công trình giao thông quan trọng và đặc biệt là với đường cao tốc, việc chủ động phòng chống sụt trượt bằng công nghệ neo về lâu dài cho hiệu quả cao nhất, do vừa giữ vững được độ bền, độ ổn định mái dốc lâu dài, không mất công làm đi làm lại, vừa đảm bảo được cảnh quan môi trường Trong tham luận tại hội thảo “Công nghệ mới sử dụng neo đất phòng chống sụt trượt đất” 19.12.2009 tại trường Đại học Xây dựng giữa Trường Đại học Xây dựng, Công
ty Thép Bắc Việt với các đối tác Nhật Bản SEC-VIJEC, ông Trần Văn Tân cùng các cộng
sự có nhận xét “Trượt lở đất đá là dạng tai biến địa chất phổ biến, nguy hại nhất cho tuyến đường Hồ Chí Minh Nguy cơ trượt lở đá chắc sẽ còn gia tăng nhiều hơn nữa trong thời gian tới và nhiều đoạn đường có thể bị đe dọa nghiêm trọng hơn Nhìn chung các tai biến sụt trượt, lở đất đá đã được dự báo cần được đưa vào kế hoạch phòng chống thiên tai để chủ động nghiên cứu đề xuất các phương án phòng tránh nhằm giảm thiểu tác động xấu
Trang 5của chúng ngay từ bước lập chương trình, lập dự án đầu tư đến thiết kế kỹ thuật và thi công công trình
Tong báo cáo khoa học mang tên “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ neo đất Nhật Bản JGS-2000 để ổn định mái dốc trong xây dựng đường” của GS.TS.Vũ Đình Phụng tại Hội thảo quốc tế lần thứ nhất về kết cấu Hạ tầng ngày 28.8.2012 giữa Hội kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam (VASECT) và Hội các kỹ sư Xây dựng Nhật Bản (JSCE) đã dự báo nhu cầu sử dụng neo đất ở Việt Nam trong vòng 15-20 năm tới với tính ưu việt của công nghệ neo đất chắc chắn sẽ được dùng rộng rãi trong xây dựng các nhà cao tầng (30 đến 100 tầng) với 2 đến 3 tầng hầm ở các khu đô thị lớn như: TP Hồ Chí Minh, Hà Nội,
Đà Nẵng và Hải Phòng, trong xây dựng các tuyến tàu điện ngầm ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh chống ùn tắc và tai nạn giao thông ở hai thành phố lớn này
Và neo đất cũng sẽ được sử dụng rộng rãi với khối lượng lớn để xây dựng hệ thống đường cao tốc ở cả ba miền đất nước bao gồm:
+ Các tuyến cao tốc theo trục Bắc Nam xuất phát từ Thành phố Lạng Sơn đi theo QL1A đến TP Hồ Chí Minh – Cà Mau có tổng chiều dài 3621Km
+ Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc gồm 6 tuyến hướng tâm kết nối Thủ đô
Hà Nội với tổng chiều dài 1074Km
+ Hệ thống đường cao tốc khu vực miền Trung và Tây Nguyên gồm 4 tuyến đường với tổng chiều dài 524Km
+ Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Nam gồm 8 tuyến hướng kết nối với TP Hồ Chí Minh có tồng chiều dài 1094Km
Từ những dẫn liệu trình bày ở trên cho thấy neo đất là một Công nghệ hữu hiệu gia cường trống sụt trượt trong các công trình xây dựng nói chung và đặc biệt trong các công trình xây dựng đường – cầu và hầm Và dự báo cho thầy thị trường công nghệ neo đất ở Việt Nam là rất lớn đầy tiềm năng trong những năm tới
Hiện nay nhóm nghiên cứu của trường Đại Học Xây dựng (NUCE) do GS.TS Vũ Đình Phụng chủ trì biên soạn “Dự thảo chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế và thi công neo đất” Dự thảo được biên soạn chủ yếu dựa vào “Tiêu chuẩn kỹ thuật và chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế và thi công neo đất” – JGS 4101-2000 từ Tiêu chuẩn kỹ thuật của Hiệp hội cơ học nền móng Nhật Bản Đồng thời có tham khảo tiêu chuẩn Anh “Neo trong đất” – BS8081-1998 (Bản tiếng Việt do TS Nguyễn Hữu Đẩu – Viện KHCNGTVT dịch, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2008); “Quy phạm kỹ thuật neo bê tông trong đất” - GB 50086-2001 và “Quy phạm nghiệm thu chất lượng thi công neo bê tông trong đất” - GB 50204-2002 của Trung Quốc Viêc xây dựng được một tiêu chuẩn Thiết kế và thi công neo đất áp dụng ở Việt Nam là điều hết sức cần thiết, tạo thuận lợi cho sự phát triển công nghệ neo ở Việt Nam
5 Nội dung nghiên cứu
Chương 1: Tổng quan về công nghệ neo trong đất
1.1 Lịch sử phát triển của neo trong đất trên thế giới và Việt Nam
1.2 Phân loại neo trong đất
1.3 Cấu tạo của neo trong đất
Trang 61.4 Phạm vi ứng dụng của neo trong đất
Chương 2: Nghiên cứu các phương pháp tính toán neo trong đất được sử dụng trên thế
giới và Việt Nam
II.1 Các phương pháp tính toán lý thuyết neo trong đất đang được sự dụng trên Thế Giới và Việt Nam
II.2 Một số phương pháp tính toán neo trong đất được sử dụng ở Việt Nam trong xây dựng nói chung và cầu đường nói riêng
II.3 Đề xuất lựa chọn phương pháp tính toán lý thuyết neo trong đất
Chương 3: Sử dụng phương pháp tính toán lý thuyết neo trong đất đã chọn để áp dụng
cho một công trình cụ thể.
3.1 Giới thiệu về công trình nền đào sâu có sử dụng neo trong đất
3.2 Lời giải và kết quả tính toán neo trong đất
Kêt luận và kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo
6 Phương pháp nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết neo trong đất kết hợp nghiên cứu phân tích một công trình có sử dụng neo trong đất để xử lý ổn định taluy nền đào sâu
7 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
Trong phạm vi của đề tài, tác giả nghiên cứu về đối tượng neo và neo trong đất
- Phạm vi nghiên cứu:
Tùy thuộc vào điều kiện địa chất và chiều sâu của taluy nền đào để tính toán thiết kế neo đất ổn định taly nền đào sâu
8 Tiến độ thực hiện
TT Các nội dung, công việc chủ
yếu cần thực hiện Sản phẩm đạt được Thời gian
Ghi chú
1
Tiến hành thu thập, tham khảo
các tài liệu về công nghệ neo
trong đất và phương pháp tính
neo trong đất
1 Chương 1: Tổng quan về công
nghệ neo trong đất
Nghiên cứu để ứng dụng trong giảng dạy
01 tháng (12/2012-1/2013) 2
Chương 2: Nghiên cứu các
phương pháp tính toán neo
trong đất được sử dụng trên thế
giới và Việt Nam
Nghiên cứu để ứng dụng trong giảng dạy
1.5 tháng (1/2013-2/2013)
3 Chương 3: Sử dụng phương
pháp tính toán lý thuyết neo
trong đất đã chọn để áp dụng
Nghiên cứu để ứng dụng trong giảng dạy
1,5 tháng (2/2013-4/2013)
Trang 7cho một công trình cụ thể.
4 Chương 4: Kêt luận và kiến
nghị
Dùng làm tài liệu cho sinh viên nghiên cứu
01 tháng (4/2013-5/2013)
9 Dự kiến kết quả đề tài
Nghiên cứu lý thuyết neo trong đất, từ đó đề xuất phương pháp tính toán lý thuyết phù hợp để áp dụng tính toán cho công trình xử lý ổn định taluy nền đào sâu
10 Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng
Các kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo, phục vụ đào tạo, tính toán thiết kế và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công xây dựng cầu đường
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
………
Ngày 12 tháng 11 năm 2012
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
ĐỒNG MINH KHÁNH
TL.HIỆU TRƯỞNG TRƯỞNG PHÒNG KHCN – HTQT
………