Nghiên cứu ứng dụng tường chắn đất có cốt dùng lưới địa kỹ thuật cho đường dẫn đầu cầu nút giao Ngọc Hội - Thành Phố Nha Trang

Tuy nhiên tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật có nhiều ưu điểm như: vừa tăng khả năng chịu tải đồng thời tiết kiệm không gian hai bên đường, s̉ ḍng vật liệu địa phương không l̀m ảnh hử

L ỚI ĐỊA KỸ THU T CHO Đ ỜNG DẪN ĐẦU CẦU NÚT GIAO

NGỌC HỘI ậ THÀNH PHỐ NHA TRANG

Chuyên ngành: K thu t xây d ng công trình giao thông

Mư s : 60.58.02.05

TÓM T T LU N VĔN THẠC SĨ

KỸ THU T XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà N ng ậ Nĕm 2018

Luận văn đực bảo vệ trước Ḥi đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

KỸ THU T XÂY D NG CỌNG TRÌNH GIAO THỌNG

Họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 08 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

− Trung tâm Học liệu, Đại học Đ̀ Nẵng tại Trường Đại học B́ch khoa

− Thư viện Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

1

MỞ ĐẦU

1. Tính Ếấị thi t Ếủa đề tài

Hiện nay có rất nhiều loại kết cấu tường chắn đất như: Tường

chắn bê tông cốt thép, tường chắn có cốt kim loại, tường chắn có cốt dùng lưới hoặc vải địa kỹ thuật Tuy nhiên tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật có nhiều ưu điểm như: vừa tăng khả năng chịu tải đồng thời tiết

kiệm không gian hai bên đường, s̉ ḍng vật liệu địa phương không l̀m ảnh hửng đến t́c đ̣ng môi trường, dễ vận chuyển, quá trình thi công đơn giản, chi phí vật liệu thấp v̀ kết ḥp với vật liệu mới lưới địa kỹ thuật, đ́p ng đực ćc điều kiện kinh tế - kỹ thuật và mỹ quan c a dự

án Nút giao Ngọc Ḥi l̀ điểm nút giao cắt lớn nhất giữa đường sắt và đường ḅ nằm trong thành phố, đường ḅ là tṛc đường nối từ c̉a ngõ phía Bắc đến trung tâm phía Tây Thành Phố Nha Trang với tṛc đường 23/10, tṛc đường chính nối từ huyện Diên Khánh vào trung tâm thành

Phố

Công trình n i bật khi đặt trong t ng thể khu vực xây dựng nhưng vẫn đảm bảo hài hòa với cảnh quan hiện tại Hạn chế tối đa ảnh

hửng đến giải phóng mặt bằng, kiến trúc xung quanh phạm vi thực hiện

dự án Giải pháp thiết kế cơ s̉ l̀ tường chắn bê tông trọng lực với kết

cấu lớn, chi phí cao, thiếu mỹ quan Do đó việc nghiên c u ng ḍng tường chắn có cốt bằng lưới địa kỹ thuật v̀o bước thiết kế bản vẽ thi công c a Dự án nút giao Ngọc Ḥi đường 23/10 Thành phố Nha Trang để

giảm gí th̀nh, tăng mỹ quan cho dự án trong thành phố là rất cần thiết

2. MụẾ tiêu nghiên Ếứu Ếủa đề tài

Mô phỏng số bằng Plaxis kiểm toán ng suất, biến dạng và n định cho tường chắn đất có cốt lưới địa kỹ thuật

Thiết kế cấu tạo cho tường chắn có cốt dùng lưới địa kỹ thuật

Tính toán ng ḍng tường chắn đất có cốt lưới địa kỹ thuật cho đường

đầu cầu nút giao Ngọc Ḥi đường 23/10 Thành phố Nha Trang

3. Đối tượng và ịhạm vi nghiên Ếứu

Tường chắn có cốt - s̉ ḍng bằng lưới địa kỹ thuật

2

u tiên s̉ ḍng vật liệu đất đắp địa phương, ́p ḍng cho đường đầu cầu Nút giao Ngọc Ḥi Thành Phố Nha Trang

4. Phương ịháị nghiên Ếứu

Khảo śt thực địa, đo đạc hiện trạng, thu thập dữ liệu về khảo śt địa

chất, đất đắp, hồ sơ kỹ thuật, kiến trúc c a dự án

Phương ph́p tính tón: Theo Tiêu chuẩn Anh BS8006-1995

Tiêu chuẩn Mỹ FHWA-NHI-10-024 FHWA GEC 011(Design and Constructionof Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes – Volume I ),

Dùng phần mềm Plaxis để kiểm toán cho kết cấu tường chắn có cốt

T ng ḥp phân tích đ́nh gí lựa chọn vật liệu đắp địa phương ng ḍng cho dự án

5. Ý nghĩa thựẾ tiễn Ếủa đề tài

6 Cấu trúẾ Ếủa đề tài: Đề tài nghiên cứu g m phần mở đầu, 3

ch ơng và kết luận -kiến nghị, cụ thể nh sau:

M̉ đầu:

Chương 1 T ng quan về tường chắn có cốt:

Chương 2 Đ́nh gí lựa chọn vật liệu địa phương v̀ cốt lưới địa

kỹ thuật phù ḥp tại Thành phố Nha Trang

Chương 3 Áp ḍng giải ph́p tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật cho đường dẫn đầu cầu Nút giao thông Ngọc ḥi - Thành phố Nha:

Kết luận và kiến nghị

3

1.1. L Ếh sử ịhát triển Ếủa tường Ếhắn Ếó Ếốt

1.2. CáẾ ứng ếụng Ếủa tường Ếhắn Ếó Ếốt mềm

Xây dựng tường chắn đất có cốt để chắn giữ nền đường khi vào cầu

ng ḍng trong xây dựng nền đường, đường cao tốc

ng ḍng trong xây dựng hệ thống chắn sóng ̉ các bờ biển

ng ḍng trong xây dựng trong mố cầu

ng ḍng trong xây dựng tại các nút giao thông khác m c

Tường chắn có cốt xây dựng

đường đầu cầu ̉ Pháp, chiều dài

315m chiều cao 13,1m

Tường chắn có cốt xây dựng đường

ô tô ̉ Pháp, chiều dài 1115m, chiều cao 12,7m

1.3. Cơ Ếh làm việẾ Ếủa tường Ếhắn Ếó Ếốt mềm

Như vậy, cùng với sự phát triển c a lực ma sát, lực dính kết trên bề mặt

cốt kháng lại áp lực ch đ̣ng c a đất thì lực kéo trong cốt phát sinh và phát triển Khi sự phát triển lực kéo trong cốt vựt qú đ̣ bền giới hạn

chịu kéo c a cốt thì có khả năng thì khả năng gây ra hiện tựng phá hoại

do đ t cốt Ngoài ra khi áp lực đất tác ḍng lên bề mặt tường lớn làm kéo

cốt trựt trong đất v̀ đây đực xem là loại hình mất n định do trựt hay

tụt cốt

1.3.2. Sự tương táẾ giữa đất và Ếốt - Hệ số ma sát

Theo báo cáo th̉ nghiệm c a TRI/Environmental Inc.in Austin, Texas, USA đư thí nghiệm tương t́c giữa đất v̀ lưới địa kỹ thuật tại phòng thí nghiệm; người ta cho lưới địa trựt trực tiếp với 3 loại đất là sỏi thô, cát

4 hạt thô và Sét pha cát kết quả thu đực hệ số trựt trực tiếp theo bảng sau:

Từ kết quả thực nghiệm trên họ đưa ra hệ số an toàn trong thiết kế với

từng loại đất như sau:

- Đối với chi tiết hạt, ma sát: C ds = 0,84

- Đối với đất sét kết dính: C ds = 0,62

Và theo tiêu chuẩn quy định về th̉ nghiệm ASTM D6706 – 01 cho tất cả các loại lưới địa người ta th̉ nghiệm với 3 loại đất nêu trên rút ra kết luận rằng: Trong thiết kế và s̉ ḍng các hệ số tương t́c giữa đất vật liệu cốt và sự lấp đầy xung quanh chúng là rất quan trọng Nó là cần thiết để đảm bảo rằng tỷ lệ an tòn đầy đ Để an toàn trong thiết kế chúng ta nên lấy Ci = 0.85[13]

1.4. Cơ sở thi t k tường Ếhắn đất Ếó Ếốt ếùng lưới đ a kỹ thu t

1.4.1. Yêu Ếầu về v t liệu

a Vỏ tường:

Hình 1 1 Hình dạng mặt tường là các khối (block) đúc sẵn

b. Lưới địa kỹ thuật:

c Vật liệu đắp:

5 Đất đắp s̉ ḍng cho công trình tường chắn đất có cốt thường dùng l̀ đất

rời v̀ đất rời ít dính(không ch a hữu cơ hoặc các tạp chất khác), Góc ṇi ma sát  không nhỏ hơn 32 đ̣, trong trường ḥp công trình tường chắn s̉ ḍng đất có tính dính thì góc ṇi ma sát không nhỏ hơn 28 đ̣ đực x́c định bằng thí nghiệm cắt trực tiếp theo tiêu chuẩn ASSHTO T-236 trên phần hạt đất mịn hơn cỡ sàng No 10, s̉ ḍng mẫu vật liệu đực đầm nén đến 95% theo AASHTO T-99, phương ph́p C hoặc D Hiện nay, để tăng hiệu quả kinh tế trong việc xây dựng tường chắn đất có cốt có thể s̉ ḍng các loại đất có tính chất cơ lý kém hơn ćc yêu cầu nêu trên bằng việc s̉ ḍng vật liệu đắp tại

chỗ hoặc đất ̉ gần nơi thi công Tuy nhiên ćc loại đất ǹy thường có tính

ma sát kém với cốt và tu i thọ công trình không cao nên cần có những nghiên c u sâu hơn để tận ḍng vật liệu tại chỗ để xây dựng tường chắn đất

có cốt và theo các yêu cầu sau:

Bảng 1 1 Ćc tính chất c a vật liệu lựa chọn [3]

Bảng 1 2 Chỉ số tính chất điện hóa c a vật liệu chọn lọc s̉ ḍng trong

khối tường chắn đất có cốt lưới địa kỹ thuật [12]

Chi ều cao tường <10m Phương ph́p th̉

Kết cấu nền đất cho tường chắn có cốt

Là loại đất chọn lọc,vật liệu hạt không ch a hữu cơ hoặc các tạp

a.Ph ơng pháp khối nêm cân bằng sau t ờng:

a1 n định bên ngoài

* n định tr ợt trên nền:

Việc tính toán kiểm tra trựt c a khối đất có cốt trên mặt nền đực tính theo công th c sau :

* n định lật:

7

* n định về khả năng chịu tải:

ng suất lớn nhất và nhỏ nhất tác ḍng lên nền x́c định theo công th c :

b1 Kiểm tra n định bên ngoài

b2.Kiểm tra n định bên trong :

1.4.4. Biện ịháị thi Ếông tường Ếhắn Ếó Ếốt

Hình 1.2 Thi công, lắp dựng ćc

tấm tường Hình 1.3v̀o ćc chốt có sẵn Điều chỉnh ćc tấm tường

8

Hình 1.4 Thi công lớp đất đắp

trước khi rải lưới địa kỹ thuật Hình 1.5 Thi công lớp đất đắp trước khi rải lưới địa kỹ thuật 1.5 Tính tỊán tường Ếhắn đất Ếó Ếốt theỊ ịhương ịháị ịhần tử hữu hạn sử ếụng ịhần mềm Plaxis

❖ K t lu n ch ng 1:

- Qua phần trình bày trên cho thấy t ng quan về tường chắn đất có cốt,

những đặc tính ưu việt c a tường chắn, cơ chế làm việc và các ng ḍng

- Từ những yêu cầu về cấu tạo c a tường chắn, vật liệu đắp, cốt lưới địa ̉ chương I sẽ l̀ cơ s̉, định hướng c a phần đ́nh gí lựa chọn các mỏ đất đắp, lưới địa kỹ thuật phù ḥp ng ḍng cho tường chắn có cốt trình bày

̉ chương II

9

CH NG 2: ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN V T LIỆU ĐỊA PH NG

VÀ CỐT L ỢI ĐỊA KỸ THU T SỬ DỤNG PHÙ HỢP TẠI

THÀNH PHỐ NHA TRANG 2.1. V t liệu đất đắị ếùng ẾhỊ tường Ếhắn

Đề t̀i định hướng s̉ ḍng các vật liệu đắp địa phương để pḥc ṿ cho quá trình nghiên c u và ng ḍng xây dựng tường chắn đất có cốt Vì vậy

đư tiến hành thu thập trữ lựng mỏ đồng thời lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu cơ – lý – hóa c a 4 mỏ đất đắp nền đường ph biến ̉ Thành phố Nha Trang

Trong luận văn đề xuất lấy mẫu c a 4 mỏ đất (Mỏ Hòn Ngang, Hòn Thị, Hòn Cậu và mỏ Vĩnh Phương - Đắc Ḷc) và thí nghiệm các chỉ tiêu Cơ - lý - hóa theo yêu cầu Bảng 1.1 và Bảng 1.3 (c a luận văn)

Khi có kết quả chỉ tiêu cơ lý ćc mẫu đối chiếu với Bảng 1.1 và

Bảng 1.3 (c a luận văn) nếu không đạt sẽ không tiến hành thí nghiệm PH

Sẽ đưa ra giải pháp cải tạo lại cốt liệu hạt để đạt các chỉ tiêu cơ lí hóa c a

vật liệu đắp dùng cho tường chắn có cốt theo tiêu chuẩn BS8006-1995 và Tiêu chuẩn Mỹ FHWA-NHI-10-024

* Thành phần hạt: Theo TCVN 4198-1995 Đất xây dựng – phương ph́p x́c định thành phần hạt trong phòng thí nghiệm

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ W-kmẫu

đất Hòn Thị Hình 2.8 Biểu đồ giới hạn dẻo, chảy

11

2.1.3 Đất đắị tại mỏ Hòn C u

a) Vị trí mỏ Hòn Cậu

b) Trữ lựng và hiện trạng khai thác:

Hình 2.9 Vị trí mỏ Hòn Cậu Hình 2.10 Biểu đồ th̀nh phần hạt mẫu

đất Hòn Cậu c) Các tính chất c a vật liệu đắp

12 c) Các tính chất c a vật liệu đắp

Hình 2.15 Biểu đồ quan hệ W-

kmẫu đất Đắc Ḷc Hình 2.16 Biểu đồ giới hạn dẻo, chảy

Từ các nhận xét trên là thành phần hạt tất cả các mỏ đều không đạt theo Bảng 1.1 vây giải pháp cải tạo lại cốt liệu hạt để đạt các chỉ tiêu cơ

lý hóa c a vật liệu đắp dùng cho tường chắn có cốt theo tiêu chuẩn BS8006-1995 và Tiêu chuẩn Mỹ FHWA-NHI-10-024 Có ba phương ́n

lựa chọn là có thể chọn đ́ mi, ćt hoặc đất tṛn ćt nhưng trong luận văn

chỉ đưa ra giải pháp là tṛn đất mỏ Hòn Ngang với cát Sông Cái thục mỏ Diên Lâm cách vị trí mỏ Hòn Ngang với cự ly khoảng 300m theo tỷ lệ 60/40 v̀ cũng tiến hành thí nghiệm, thu đực các kết quả như sau:

Bảng 2.1 Bảng cấp phối hạt vật liệu

Bảng 2.2 Bảng t ng ḥp các kết quả thí nghiệm hỗn ḥp đất Hòn Ngang

và Cát Cam Lâm

13

2.2. Đánh giá Ếốt ếùng ẾáẾ lỊại lưới đ a kỹ thu t

2.2.1.Lưới đ a kỹ thu t Tencate

+ Mô tả vật liệu

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật

+ Tính năng sử dụng:

- Tường khối block, panel

- Hệ tường lưới bọc mặt ngoài/ mái dốc

- Gia cố mái dốc:

- Đường dẫn đầu cầu

- Thi công gia cố nền mặt đường bề mặt kho, bãi xe, bãi container

+ u điểm:

- Ma sát cao, pḥ thục vào ma sát các ṣi

- Cường đ̣ chịu kéo lớn từ 30KN -:- 800kN/m có đầy đ ćc cường đ̣ kéo, theo ṃt phương v̀ hai phương

- Vòng đời thiết kế 120 năm

- Tận ḍng vật liệu tại chỗ, máy móc thiết bị thi công đơn giản

- S̉ ḍng giải pháp trồng cỏ trên mặt taluy tạo cảnh quan và thân thiện

với môi trường

+ Nh ợc điểm:

- Chưa có pḥ kiện đồng ḅ liên kết với các tấm Panel, block

2.2.2.Lưới đ a kỹ thu t Tenax

+ Mô tả vật liệu

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật

+ Tính năng sử dụng:

- Tường khối block, panel

- Hệ tường lưới bọc mặt ngoài/ mái dốc

- Gia cố mái dốc:

- Đường dẫn đầu cầu

- Tạo lưới đỡ trên nền có nhiều hốc trống

+ u điểm:

- Lưới làm bằng vật liệu nhựa t ng ḥp tỷ trọng cao (HDPE) hoặc

nhựa Polypropylen (PP, ít bị h y họai b̉i thời tiết, tia UV, b̉i môi trường chung quanh như đất có axít, kiềm, và các chất đ̣c hại khác

14

- Liên kết với với các tấm Panel, block bằng pḥ kiện đồng ḅ tăng tính

an toàn thuận tiện cho thi công

+ Nh ợc điểm:

- Ma sát thấp, pḥ thục v̀o ćc nút lưới;

Cường đ̣ chịu kéo 20KN -:- 180kN/m)

+ u điểm:

- Lưới làm bằng vật liệu nhựa t ng ḥp tỷ trọng cao (HDPE) hoặc

nhựa Polypropylen (PP, ít bị h y họai b̉i thời tiết, tia UV, b̉i môi trường chung quanh như đất có axít, kiềm, và các chất đ̣c hại khác;

- Liên kết với với các tấm Panel, block bằng pḥ kiện đồng ḅ tăng tính

an toàn thuận tiện cho thi công

+ Nh ợc điểm:

- Ma sát thấp, pḥ thục v̀o ćc nút lưới;

- Cường đ̣ chịu kéo 20KN -:- 180kN/m)

2.2.4.Lưới đ a Ếốt sợi thủy tinh

- Lưới địa cốt ṣi th y tinh cải thiện khả năng tự nhiên c a asphalt giảm

n t 3 lần khi lắp đặt lưới địa cốt ṣi th y tinh trong asphalt Giữ nước thoát ra ngoài nền và cải thiện khả năng thót nước c a đường 10%

+ Nh ợc điểm

15

- Giá thành cao là công nghệ mới nên cần ćc đơn vị thi công chuyên nghiệp đực y quyền từ các công ty sản xuất phân phối lưới địa có uy tín trên thế giới

tại ćc công trình trên địa bàn Thành Phố Nha Trang; Tuy nhiên vấn

đề đặt ra là phải lựa chọn công nghệ thi công phù ḥp để đảm bảo sự đồng đều Sẽ nghiên c u ̉ bước tiếp theo

-Lưới địa kỹ thuật: Từ các tiêu chuẩn kỹ thuật, tính năng s̉ ḍng, ưu

nhực điểm và giá thành sản phẩm c a từng loại nên chọn loại lưới địa kỹ thuật taian TMP l̀m lưới cho tường chắn có cốt

-Từ các thông số kỹ thuật c a vật liệu lưới và các chỉ tiêu cơ lý hóa c a đất đắp đư đực lựa chọn ̉ chương II sẽ dùng áp ḍng và tính toán thiết kế cho tường chắn Nút giao Ngọc Ḥi ̉ chương III

16

CH NG 3: ÁP DỤNG GIẢI PHÁP T ỜNG CH N L ỚI ĐỊA

KỸ THU T CHO Đ ỜNG DẪN ĐẦU CẦU NÚT GIAO NGỌC HỘI - THÀNH PHỐ NHA

3.1. Thông số kỹ thu t thi t k

3.1.1.Vị trí công trình Nút Giao Ngọc Hội

Công trình nằm tại vị trí giao cắt giữa đường sắt Bắc Nam (lý trình: Km1312+815) với đường ḅ, gồm 2 đường: đường 23/10 (lý trình Km10) v̀ đường V̀nh đai 2, thục địa phận hành chính c a Thành phố Nha Trang

Phía Đông hướng vào trung tâm thành phố Nha Trang (theo đường 23/10

- Nhánh N1)

Phía Tây hướng đi Huyện Diên Kh́nh (theo đường 23/10- Nhánh N3) Phía Nam hướng đi Khu dân cư Tây Lê Hồng Phong (nằm trên tṛc đường V̀nh đai 2 nh́nh phía Nam - Nhánh N2)

Phía Bắc đi QL1C (nằm trên tṛc đường V̀nh đai 2 nh́nh phía Bắc - Nhánh N4)

17

Hình 3.4 Trắc dọc hiện trạng nút giao thông Ngọc Ḥi

Hình 3.5 Trắc ngang hiện trạng nút giao thông Ngọc Ḥi

Hình 3.6 Trắc dọc thiết kế nh́nh N2 phải

Hình 3.7 Trắc dọc thiết kế nhánh N2 trái

+ Bê tông tường có cường đ̣ : 30N/mm2;

+ Thép s̉ ḍng trong tấm tường l̀ thép D10 có cường đ̣ chảy 390N/mm2

Hình 3.10 Bố trí tấm tường nh́nh N2

- Đ̣ sâu chôn tường tối thiểu: 0.8m

- Khoảng cách giữa các lớp lưới địa kỹ thuật dự kiến là: 0.6m

Bảng 3.1 Kích thước sơ ḅ c a tường chắn

3.4. Tính tỊán k t Ếấu tường Ếhắn bằng

Bảng 3.2 Thông số đầu v̀o dùng để tính tón tường chắn Nhánh N2

19

Hình 3.11 Sơ đồ tính tón tường chắn

* Có nhiều phương ph́p tính tón v̀ kiểm tra tường chắn đất có cốt Trong luận văn ǹy t́c giả sẽ tính toán và kiểm tra tường chắn đất có cốt theo phương ph́p: Khối nêm cân bằng sau tường

- Chọn sơ ḅ chiều d̀i lưới

- X́c định số lớp cốt và khoảng cách giữa các lớp

20

21

* Hiện nay đư có nhiều phần mềm tính toán, kiểm toán n định tường chắn có cốt s̉ ḍng lưới địa kỹ thuật nhưng trong luận văn t́c giả áp ḍng phần mềm Plaxis b̉i trong công ty đang công t́c có bản quyền s̉ ḍng phần mềm này

- Trình tự thực hiện và tính toán theo các bước đư trình b̀y ̉ chương I

c a luận văn