Ứng dụng ống vải địa kỹ thuật trong xử lý nền đất yếu của dự án lấn biển

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: - Tổng hợp việc sử dụng ống vải địa kỹ thuật trong các công trình lấn biển tại Việt Nam và thế giới hiện nay, tính toán và kiểm tra ổn định của tuyến đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGÔ BÌNH GIANG

ỨNG DỤNG ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG XỬ LÝ

NỀN ĐẤT YẾU CỦA DỰ ÁN LẤN BIỂN

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2014

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………

………

………

………

Cán bộ chấm nhận xét 2: ………

………

………

………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày … tháng … năm ……

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

_

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc _

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Ngô Bình Giang ……… MSHV: 11094287 Ngày, tháng, năm sinh: 08/12/1984 ……… Nơi sinh: Tp Vũng Tàu Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng ……… Mã số: 60.58.60

I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CỦA DỰ ÁN LẤN BIỂN

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ:

- Tổng hợp việc sử dụng ống vải địa kỹ thuật trong các công trình lấn biển tại Việt Nam và thế giới hiện nay, tính toán và kiểm tra ổn định của tuyến đê khi sử dụng ống vải địa kỹ thuật;

- Mô phỏng, quan trắc và so sánh sự làm việc của ống vải địa khi được sử dụng làm quai đê phục vụ quá trình san lấp; từ đó rút ra ưu, nhược điểm của ống vải địa khi

sử dụng trong các công trình lấn biển

Nội dung:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan giải pháp ống vải địa kỹ thuật để xử lý nền đất yếu

- Chương 2: Công nghệ thi công ống vải địa kỹ thuật

- Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán

- Chương 4: Ứng dụng giải pháp ống vải địa kỹ thuật để xử lý nền đất yếu dự án khu

đô thị lấn biển

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014

cơ hội nhìn lại về bản thân mình trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Tác giả xin bày tỏ lòng tri ân chân thành nhất đến PGS TS VÕ PHÁN với sự giúp đỡ

tận tình và nhiệt huyết đã giúp tác giả hoàn thành nội dung đảm bảo yêu cầu và thời hạn quy định

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và ghi nhớ sâu sắc đến gia đình đã luôn quan tâm, hỗ trợ, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn

Học viên

Ngô Bình Giang

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trong những năm trở lại đây, việc nghiên cứu và ứng dụng ống vải địa kỹ thuật được hầu hết các nước đã và đang phát triển quan tâm sâu sắc và được sử dụng khá rộng rãi trong việc xử lý nền đất yếu và san lấp hạ tầng công trình Đặc biệt trong các công trình thủy lợi như đê, công trình lấn biển … Trước đây, việc sử dụng túi vải định kỹ thuật kích thước nhỏ được ứng dụng khá rộng rãi, tuy nhiên, hiện nay kích thước của ống vải địa kỹ thuật đã được mở rộng nhằm đáp ứng khả năng sử dụng trong các công trình lớn

và khả năng chịu tải cao

Bên cạnh những ưu điểm về tính kỹ thuật, khả năng chịu lực và biện pháp thi công thì túi vải địa cũng còn tồn tại một số nhược điểm Luận văn nghiên cứu các ứng xử của

hệ thống ống vải địa kỹ thuật trong các quá trình: thi công, khả năng chịu tải và các tác động của thủy triều trong quá trình thi công Ngoài ra, đề tài còn nêu ra một số ưu điểm

và hạn chế của việc sử dụng ống vải địa kỹ thuật, đúc kết các kinh nghiệm khi thi công túi vải địa (bơm cát, gia cố, bảo vệ …) Từ đó, cung cấp một số kiến thức cụ thể cho những ai quan tâm đến lĩnh vực thiêt kế và tổ chức thi công cho các công trình khác

In recent years, the research and application of geo-tubes is the most developed and developing countries have deep concern and are widely used in the treatment of soft soil and leveling Especially in the irrigation works such as dikes, polders works In the past, the use of cloth bags to small size technique widely applied, however, the current size of the geo-tube has been expanded to meet the usability of the big ones and high load capacity

Besides the technical advantages, the bearing capacity and construction methods, the geo-tubes also exist some disadvantages The thesis studied the behavior of the geo-tubes

in the process: construction, load bearing capacity and the impact of the tide in the construction process In addition, the subject also raised a number of advantages and limitations of using geo-tubes, summed up the experience from the application of geo-tubes (sand pump, reinforcing and protecting ) Since then, provides some specific knowledge for those interested in the field of design and construction organization for other works

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

- Luận văn này là đề tài nghiên cứu thực sự của tác giả, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS TS Võ Phán

- Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực Tôi cam đoan chịu trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình

Tp.HCM, ngày 20 tháng 6 năm 2014

Học viên

Ngô Bình Giang

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề nghiên cứu 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 3

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

5 Giới hạn của đề tài 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 5

1.1 Giới thiệu ống vải địa được sử dụng tại dự án 5

1.2 Các công trình đã áp dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật để xử lý nền 7

1.3 Nhận xét: 9

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT 10

2.1 Giới thiệu dự án 10

2.2 Thi công 15

2.2.1 Biện pháp thi công tuyến đê 15

2.2.2 Biện pháp thi công ống vải địa kỹ thuật 15

2.2.3 Trình tự thi công ống vải địa kỹ thuật 17

2.2.4 Yêu cầu về thiết bị 18

2.2.5 Nhận xét 19

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 20

3.1 Tiêu chuẩn về hình dạng ống vải địa kỹ thuật 20

3.2 Tiêu chuẩn ổn định của ống vải địa kỹ thuật khi xếp chồng 20

3.3 Tính toán ổn định của ống cát 21

3.4 Tính toán ổn định và lún của tuyến đê, nền san lấp 21

3.4.1 Tính toán ổn định trượt ép trồi 22

3.4.2 Tính toán ổn định nền đắp trên đất yếu (22TCN262-2000) 22

3.4.3 Tính toán lún nền đắp trên đất yếu 24

3.4.4 Tiêu chuẩn ổn định khác 27

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỀ XỬ LÝ

NỀN ĐẤT YẾU DỰ ÁN KHU ĐÔ THỊ LẤN BIỂN 29

4.1 Phương pháp giải tích 29

4.1.1 Tiêu chuẩn về hình dạng ống vải địa kỹ thuật 29

4.1.2 Tính toán ổn định và lún của nền đê 31

4.2 Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 57

4.2.1 Các thông số cơ bản trong mô hình Plaxis 57

4.2.2 Mô hình Hardening Soil 62

4.2.3 Các giai đoạn tính toán mô phỏng theo điều kiện thực tế thi công: 66

4.3 Quan trắc công trình 68

4.3.1 Tiêu chuẩn áp dụng 68

4.3.2 Mục đích quan trắc 69

4.3.3 Phạm vi quan trắc 69

4.3.4 Phương pháp thực hiện 70

4.4 So sánh kết quả giữa các phương pháp tính và quan trắc trong giai đoạn thi công ống vải địa kỹ thuật và ổn định trong 5 tháng 72

4.1 So sánh kết quả giải tích và Plaxis trong giai đoạn khai thác tuyến đê san lấp 74

DỰ KIẾN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

Kết luận 75

Kiến nghị 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 1 – CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT, THÍ NGHIỆM a PHỤ LỤC 2 – BẢN VẼ CÔNG TRÌNH, QUY TRÌNH THI CÔNG ỐNG VẢI ĐỊA

KỸ THUẬT b

MỤC LỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Thi công trải vải địa lót nền 6

Hình 1.2: Thi công bơm cát ống vải địa 6

Hình 1.3: Hình dạng ống cát sau khi bơm 6

Hình 1.4: Ống vải địa sau khi bơm 6

Hình 1.5: Thi công ống vải địa (trên cạn) 7

Hình 1.6: Thi công ống vải địa (dưới nước) 7

Hình 1.7: Ống vải địa 35-37 sau khi bơm 7

Hình 1.8: Nhổ cọc định vị 7

Hình 1.9: Kích thước các ống vải địa kỹ thuật phổ biến hiện nay trên thị trường xây dựng 7

Hình 1.10: Dự án đảo Amwaj, Bahrain (chiều dài:18km, chu vi ống: 12m, xếp hai lớp) 8

Hình 1.11: Bảo vệ sự xói lở của rừng đước Tangjung Piai, Malaysia (đoạn ống có chiều dài 50m, cao 1,5m, chiều dài tuyến 2km, lắp đặt cách vị trí xói lở 20m) 8

Hình 1.12: Dự án tại Tp Bạc Liêu 9

Hình 1.13: Dự án tại Tp Bạc Liêu 9

Hình 1.14: Dự án tại huyện Đất Đỏ 9

Hình 1.15: Dự án tại huyện Xuyên Mộc 9

Hình 2.1: Phạm vi mặt bằng thi công tuyến đê và san lấp 14

Hình 2.2: Biện pháp bơm cát vào ống vải địa kỹ thuật 16

Hình 2.3: Phương pháp bơm khi thủy triều lên 16

Hình 2.4: Công nghệ thi công trên cạn 16

Hình 3.1: Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài 20

Hình 3.2: Sơ đồ tính ổn định theo phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn 23

Hình 4.1 – Mặt cắt ngang điển hình tuyến đê 29

Hình 4.2: Hình dạng của túi vải địa kỹ thuật 29

Hình 4.3: Mô phỏng giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp đến +0,00m 35

Hình 4.4: Kết quả tính toán mặt trượt giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp +0,00m 36 Hình 4.5: Mặt cắt ngang tuyến đê giai đoạn bơm ống vải địa và san lấp +0,00m 36

Hình 4.6: Biểu đồ phân bố ứng suất giai đoạn bơm ống vải địa và san lấp đến +0,00m 37

Hình 4.7 – Biểu đồ lún ổn định giai đoạn bơm ống vải địa và san lấp +0,00m 38

Hình 4.8 – Biểu đồ lún cố kết theo thời gian giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp đến +0,00m (trong 10 ngày liên tiếp khi hoàn tất bơm cát) 39

Hình 4.9 – Biểu đồ lún cố kết theo thời gian giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp đến +0,00m (trong 5 tháng liên tiếp khi hoàn tất bơm cát) 40

Hình 4.10 –Mô phỏng tính trượt sâu cung tròn thi công san lấp – giai đoạn 1 41

Hình 4.11 – Kết quả tính toán mặt trượt thi công san lấp – giai đoạn 1 41

Hình 4.12 – Mặt cắt ngang tuyến đê – giai đoạn 1 42

Hình 4.13 – Biểu đồ phân bố ứng suất dưới nền đê – giai đoạn 2 42

Hình 4.14 – Biểu đồ lún ổn định – giai đoạn 1 44

Hình 4.15: Biểu đồ tính lún cố kết theo thời gian – giai đoạn 1 45

Hình 4.16 – Mô phỏng tính trượt sâu cung tròn trong thi công san lấp – giai đoạn 2 46

Hình 4.17 – Kết quả tính toán mặt trượt thi công san lấp – giai đoạn 2 47

Hình 4.18 – Mặt cắt ngang tuyến đê thi công san lấp – giai đoạn 2 47

Hình 4.19 – Biểu đồ phân bố ứng suất dưới nền đê – giai đoạn 2 48

Hình 4.20 – Biểu đồ lún trong giai đoạn 2 50

Hình 4.21: Biểu đồ lún – giai đoạn 2 51

Hình 4.22 – Mô phỏng tính trượt sâu cung tròn thi công san lấp – giai đoạn khai thác 52

Hình 4.23 – Kết quả tính toán trượt sâu cung tròn – giai đoạn khai thác 53

Hình 4.24 – Mặt cắt ngang tuyến đê san lấp – giai đoạn khai thác 53

Hình 4.25 – Biểu đồ phân bố ứng suất dưới nền đê – giai đoạn khai thác 53

Hình 4.26 – Biểu đồ lún ổn định trong giai đoạn khai thác 56

Hình 4.27 – Biểu đồ tính lún cố kết theo thời gian trong giai đoạn khai thác 56

Hình 4.28 – Mối quan hệ Hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục trong thí nghiệm 3 trục thoát nước 64

Hình 4.29 – Xác định từ thí nghiệm 3 trục thoát nước 64

Hình 4.30 – Xác định từ thí nghiệm nén cố kết 65

Hình 4.31 – Xác định hệ số mũ (m) từ thí nghiệm 3 trục thoát nước 66

Hình 4.32 – Mô phỏng sự làm việc của ống vải địa trong quá trình thi công 66

Hình 4.33 –Mô phỏng sự làm việc của tuyến đê sử dụng ống vải địa kỹ thuật 66

Hình 4.34: Vị trí mốc quan trắc lún và mốc chuyển vị ngang đê 70 Hình 4.35: Mặt cắt ngang mốc quan trắc lún 70 Hình 4.36: Biểu đồ so sánh độ biến thiên độ lún giữa phương pháp tính toàn và quan trắc (sau khi hoàn thành bơm cát ống vải địa) 73 Hình 4.37: Biểu đồ so sánh độ biến thiên độ lún giữa phương pháp tính toàn và quan trắc (sau khi hoàn thành bơm cát ống vải địa) 73 Hình 4.38: Biểu đồ so sánh độ biến thiên độ lún giữa phương pháp tính toàn và quan trắc (sau khi hoàn thành bơm cát ống vải địa) 74

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Tọa độ các điểm khống chế tuyến đê 11

Bảng 3.1: Yêu cầu thiết kế theo các tiêu chuẩn 27

Bảng 3.2: Các tiêu chuẩn và quy chuẩn được áp dụng trong tính toán 27

Bảng 4.1: Chỉ tiêu cơ bản ống vải địa kỹ thuật 30

Bảng 4.2: Thông số vật lý của ống vải địa kỹ thuật 30

Bảng 4.3: Bảng tính kích thước ống vải địa kỹ thuật chứa cát tối thiểu 31

Bảng 4.4: Bảng tính lún ổn định giai đoạn bơm ống vải địa và san lấp +0,00m 37

Bảng 4.5: Bảng tính lún cố kết theo thời gian giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp đến +0,00m (trong 10 ngày liên tiếp khi hoàn tất bơm cát) 39

Bảng 4.6: Bảng tính lún cố kết theo thời gian giai đoạn thi công ống vải địa và san lấp đến +0,00m (trong 5 tháng liên tiếp khi hoàn tất bơm cát) 39

Bảng 4.7: Bảng tổng hợp lún ổn định trong giai đoạn 1 43

Bảng 4.8: Bảng tổng hợp tính lún cố kết theo thời gian – giai đoạn 1 45

Bảng 4.9: Bảng tổng hợp lún trong giai đoạn 2 48

Bảng 4.10: Tính lún cố kết theo thời gian – giai đoạn 2 51

Bảng 4.11: Bảng tổng hợp lún ổn định trong giai đoạn khai thác 54

Bảng 4.12: Hệ số thấm k của một số loại đất theo Das, B M 59

Bảng 4.13: Hệ số thấm điển hình của đất theo NAVFAC (1983) 59

Bảng 4.14: Hệ số Poison (υ) của đất theo Das, B.M 59

Bảng 4.15: Bảng tham khảo giá trị sức chống cắt theo tên đất và trạng thái của đất từ thí nghiệm cắt trực tiếp và nén 3 trục theo các sơ đồ khác nhau 61

Bảng 4.16: Bảng dữ liệu lớp đất trong Plaxis 67

Bảng 4.17: Bảng dữ liệu cát bơm ống và đê 67

Bảng 4.18: Bảng tổng hợp độ lún của các phương pháp tính và quan trắc (đơn vị: cm) 74

Bảng 4.19: Sự chênh lệch giữa các phương pháp tính và quan trắc 74

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề nghiên cứu

Đặc điểm chung hiện nay là sự ấm lên của khí hậu toàn cầu dẫn đến tan chảy băng ở hai cực của trái đất, đây là nguyên nhân làm mực nước biển ngày một dâng lên và thu hẹp dần bề mặt đất liền Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp thi công tại các công trình lấn biển có sử dụng các loại vật liệu mới hoàn toàn phù hợp với hiện tại

và tương lai

So với các giải pháp truyền thống xây dựng công trình bằng các kết cấu cứng như: bê tông, đá, tại các vị trí có điều kiện địa chất và thủy văn phức tạp, việc áp dụng các phương pháp này gặp nhiều khó khăn trong quá trình thi công và đem lại hiệu quả về mặt kinh tế chưa cao, đặc biệt là các vị trí có chế độ thủy triều lên xuống liên tục trên một diện tích trải dài như bờ biển, tuyến đê, kè Việc thi công theo các phương pháp truyền thống (san lấp dần và quấn tấm vải địa theo từng lớp san lấp) vẫn phần nào gây thất thoát vật liệu san lấp do chế độ lên xuống liên tục của thủy triều Để tránh xảy ra điều này, trước khi san lấp phải có biện pháp vây khu vực được san lấp, sau đó tiến hành bơm cát hoặc sử dụng các biện pháp chở cát, lu lèn truyền thống Từ đó một dạng kết cấu khác để thay thế nhưng vẫn đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế được nghiên cứu

và ứng dụng là “Ống vải địa kỹ thuật”

Đặc điểm riêng về điều kiện môi trường tại khu vực ứng dụng ống vải địa kỹ thuật:

- Hoạt động nuôi trồng thủy sản được triển khai trên bãi cạn của khu vực lấn biển với quy mô khoảng lớn hiện nay đang làm giảm độ “sạch” của môi trường nước và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước ở khu vực dự án

- Bên cạnh đó, khu vực dự án nằm ở cuối vùng hạ lưu của hệ thống sông Sài Gòn nên chịu sự ô nhiễm lan truyền theo môi trường nước từ thượng lưu là hoàn toàn không tránh khỏi Sự phát triển kinh tế, xã hội tại các vùng thượng lưu sông ngày càng tăng

sẽ dẫn đến việc ô nhiễm ngày càng lớn nếu không có biện pháp ngăn chặn và xử lý kịp thời

- Ngoài ra, các hoạt động giao thông vận tải tại khu vực dự án và các khu vực lân cận cũng tác động xấu đến môi trường như: sạt lở bờ sông, gây đục nước, ô nhiễm dầu và các rác thải nguy hại …

Vì vậy, việc thay đổi mục đích sử dụng đất và đưa công trình vào khai thác và sử dụng

sẽ tác động không lớn đến môi trường và xã hội, tác động đến môi trường tự nhiên theo

cả hai mặt tích cực và tiêu cực

- Các tác động trong quá trình thi công xây dựng hệ thống công trình lấn biển và cả trong quá trình khai thác sử dụng là một hành động can thiệp trực tiếp vào quá trình hoạt động và phát triển quy luật của tự nhiên Ngoài ra, do phải tiến hành thi công trong môi trường nước lên xuống liên tục nên tác động của dự án có thể xảy ra ở phạm vi rộng, làm thay đổi không nhỏ môi trường vật lý và sinh học

- Các hạng mục công trình được xây dựng và phát triển bao gồm các công trình hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội, hoạt động du lịch sẽ tác động đến môi trường tự nhiên và kinh tế - xã hội tại khu vực dự án, bao gồm cả tác động tích cực, tiêu cực, các tác động trực tiếp và gián tiếp

- Việc sử dụng kết cấu “đê cứng” hoặc sử dụng tấm vải địa kỹ thuật để thi công trong điều kiện thủy triều lên xuống và tốc độ dòng chảy lớn gặp nhiều khó khăn trong quá trình thi công, dẫn đến việc thất thoát vật liệu xây dựng tuyến đê bao nói chung cũng như lượng phục vụ cát san lấp nói riêng

Vì vậy, việc ứng dụng ống vải địa kỹ thuật trong xử lý nền đất yếu, làm kết cấu lõi đê chắn sóng và cũng là “đê bao” tạm thời phục vụ công tác san lấp theo các giai đoạn tại công trình lấn biển là một yêu cầu cấn thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân tích hình dạng kết cấu của ống vải địa kỹ thuật (elip)

- Phân tích độ ổn định và lún của ống vải địa kỹ thuật làm “đê bao” trong quá trình thi công san lấp các giai đoạn như: bơm cát ống vải địa, thi công san lấp giai đoạn 1, 2,

3 và quá trình ổn định lâu dài của tuyến đê bằng các phương pháp truyền thống (giải tích)

- Sử dụng phần mềm GeoSlope để tính toán khả năng trượt của ống vải địa và tuyến

đê, đảm bảo việc san lấp của 3 giai đoạn được ổn định

- Mô phỏng kết cấu ống vải địa kỹ thuật (bơm cát ống vải địa, thi công san lấp giai đoạn 1, 2, 3 và quá trình ổn định lâu dài của tuyến đê) bằng phần mềm Plaxis để phân tích và đánh giá sự làm việc của ống vải địa kỹ thuật trong quá trình thi công và khai thác lâu dài

- Tiến hành quan trắc, lập báo cáo và đánh giá thực tế công trình Do tiến độ thi công

của dự án kéo dài nên việc quan trắc được thực hiện cho 01 đoạn đê hoàn chỉnh (san lấp cát đến cao độ mặt trên của đoạn đê) và 01 đoạn ống vải địa (chưa thi công tuyến

đê hoàn chỉnh nhưng đã hoàn tất quá trình san lấp đến giai đoạn 1 – cao độ của mặt trên ống vải địa)

- So sánh tương quan giữa các phương pháp tính toán (giải tích và mô phỏng) với quan trắc thực tế

- Đưa ra các nguyên nhân khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công (phương pháp

để bơm cát vào ống vải địa kỹ thuật đạt được độ chặt theo yêu cầu, đảm bảo ổn định của ống vải địa sau khi bơm xong …)

- Đề xuất các giải pháp cụ thể phục vụ việc thi công san lấp và thiết kế đê biển sử dụng ống vải địa kỹ thuật làm kết cấu lõi đê

3 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các lý thuyết tính toán về ứng xử của ống vải địa kỹ thuật theo phương pháp giải tích trong quá trình thi công và khai thác

- Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis để mô phỏng kết cấu phản ánh sự làm việc thực tế của ống vải địa kỹ thuật trong các quá trình: tự ổn định dưới tác dụng của tải trọng bản thân, tác động của thủy triều, tác động trong quá trình san lấp 03 giai đoạn và trong quá trình khai thác

- Sử dụng phương pháp quan trắc để kiểm tra kết quả tính toán (lún, nghiêng) trước và sau khi thi công, việc quan trắc được thực hiện tại thời điểm thi công san lấp các giai đoạn Tuy nhiên, do tiến độ thi công bị ngưng trong một thời gian dài, số liệu quan trắc chỉ mới thực hiện tại giai đoạn kết thúc thi công ống vải địa kỹ thuật

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: đề tài phân tích ứng xử của ống vải địa kỹ thuật làm lõi đê, xử dụng ống vải địa phục vụ san lấp để từ đó đưa ra ưu điểm so với một số kết cấu đê chắn sóng truyền thống Các nguyên tắc tính toán của các nhà khoa học, mô phỏng công trình thực tế và dựa trên kết quả quan trắc thực tế tại công trình để so sánh và rút ra một số nhận xét khoa học

- Ý nghĩa thực tiễn: đề tài làm rõ các ưu, nhược điểm của ống vải địa kỹ thuật, kết cấu

đê sử dụng ống vải địa kỹ thuật làm lõi đê, làm cơ sở cho việc nghiên cứu, ứng dụng

của kết cấu này trong hiện tai và tương lai, phục vụ cho nhu cầu xây dựng các công trình đê, kè và các công trình lấn biển

5 Giới hạn của đề tài

- Đề tài phân tích kết cấu ống vải địa và tuyến đê theo phương pháp giải tích và mô phỏng Plaxis, tuy nhiên do tiến độ thi công của dự án bị thay đổi, giới hạn của đề tài chỉ tiến hành quan trắc một phần ống vải địa, một phần tuyến đê và mặt bằng khu vực lấn biển của dự án

- Đề tài phân tích kết cấu của ống vải địa và tuyến đê trong các giai đoạn thi công dựa trên mô hình Plaxis, không đi sâu vào sự làm việc của mô hình không gian để phân tích ứng xử theo các phương kết cấu

- Đề tài dự trên hồ sơ khảo sát địa chất, các số liệu quan trắc được xem như căn cứ duy nhất làm cơ sở cho việc so sánh và tính toán ống vải địa kỹ thuật

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỀ XỬ LÝ

NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Giới thiệu ống vải địa được sử dụng tại dự án

Ống vải địa kỹ thuật sử dụng tại công trình có các thông số như sau:

- Chiều cao ống theo sản phẩm: 2,0m;

- Chiều rộng lớn nhất theo sản phẩm: 4,5m;

- Chu vi ống: 11,0m;

- Chiều dài ống: 50m;

- Tuyến đê sử dụng một tầng ống vải địa kỹ thuật (theo mặt cắt ngang);

- Ống được định vị trên mặt bằng dọc theo các cọc định vị theo hai bên mép ngoài ống để đảm bảo chiều rộng và chiều cao ống đạt được theo yêu cầu; đáy ống vải địa tại cao độ -2,00m so với cao độ mặt đất tự nhiên là -2,00m

- Lỗ bơm cát dọc ống: có 4 ống, mỗi ống đường kính 40cm, ống sau khi bơm xong được may kín để đảm bảo cát trong ống không bị thất thoát trong quá trình thi công san lấp;

- Ống cát sau khi bơm xong sẽ được sử dụng làm quai đê để phục vụ công tác san lấp mặt bằng trong giai đoạn 1

Các thông số khác:

- Đá chèn dưới chân của ống vải địa để đảm bảo không bị xói chân trong quá trình lên xuống của thủy triều, không làm thay đổi vị trí và lún ống vải địa: đá xô bồ có kích thước từ 50 – 200 kg/viên

- Đá bù lún: chiều dày cấp phối 40cm, kích thước đá 5-10cm chèn 20% đá dăm

- Lớp phân cách giữa phạm vi san lấp và ống vải địa kỹ thuật: vải địa kỹ thuật và tầng lọc dày 40cm, đá 0-4cm Bề rộng cơ đá 1,0m, mái taluy 1,5m

- Tường hắt sóng: kết cấu BTCT M300 đá 1x2 dạng tường góc tường, chiều dài đốt 2,0m, chiều cao tường (xem mặt cắt ngang thân đê)

- Lớp phủ ngoài: chiều dày 1,0m bao gồm đá phủ mái trọng lượng 1T/viên và 0,6T/viên

- Lớp lót bao gồm đá xô bồ có kích thước từ 50-100kg/viên, chiều dày xếp đá lớp lót là 1,0m, mái taluy xếp đá là 2,0m

Phạm vi san lấp được giới hạn bới tuyến ống vải địa, diện tích san lấp thể hiện chi tiết trên hình 2.1 được chia làm 02 giai đoạn:

- Việc bù lún sẽ được thực hiện trên cơ sở quan trắc thực tế trong quá trình thi công

Hình 1.1: Thi công trải vải địa lót nền Hình 1.2: Thi công bơm cát ống vải địa

Hình 1.3: Hình dạng ống cát sau khi bơm Hình 1.4: Ống vải địa sau khi bơm

Hình 1.5: Thi công ống vải địa (trên cạn) Hình 1.6: Thi công ống vải địa (dưới nước)

Hình 1.7: Ống vải địa 35-37 sau khi bơm Hình 1.8: Nhổ cọc định vị

1.2 Các công trình đã áp dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật để xử lý nền

Hình 1.9: Kích thước các ống vải địa kỹ thuật phổ biến hiện nay trên thị trường xây dựng

Xuất phát từ quá trình thi công tấm vải địa kỹ thuật, ống vải địa kỹ thuật được đề xuất và thử nghiệm vào những năm 60 và 70 do hãng Delta - Hà Lan ứng dụng vào thi công các công trình bảo vệ bờ biển, tuy nhiên đến những năm 80 ống vải địa kỹ thuật mới được quan tâm, phát triển

Ở Việt Nam, trong các năm gần đây, ống vải địa kỹ thuật cũng đã được ứng dụng, thử nghiệm tại một số bãi biển như: Tropicana – huyện Đất Đỏ, khu du lịch Biển Xanh – huyện Xuyên Mộc, khu lấn biển Nam Rạch Sỏi – Kiên Giang, Bước đầu các công trình trên đã phát huy được hiệu quả, góp phần vào bảo vệ bờ, chống xói lở, tạo cảnh quan thiên nhiên

Các dự án nước ngoài:

Hình 1.10: Dự án đảo Amwaj, Bahrain (chiều dài:18km, chu vi ống: 12m, xếp hai lớp)

Hình 1.11: Bảo vệ sự xói lở của rừng đước Tangjung Piai, Malaysia (đoạn ống có chiều

dài 50m, cao 1,5m, chiều dài tuyến 2km, lắp đặt cách vị trí xói lở 20m)

Các dự án trong nước:

Hình 1.12: Dự án tại Tp Bạc Liêu Hình 1.13: Dự án tại Tp Bạc Liêu

Hình 1.14: Dự án tại huyện Đất Đỏ Hình 1.15: Dự án tại huyện Xuyên Mộc

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT

2.1 Giới thiệu dự án

Đầu tư xây dựng một khu đô thị trên hệ thống công trình lấn biển, tạo nên một môi trường sống đô thị hiện đại, một khu du lịch biển tổng hợp mang tầm cỡ quốc tế và phù hợp với đặc trưng văn hóa - điều kiện tự nhiên của vùng sinh thái rừng ngập mặn

Khu đô thị du lịch được xây dựng theo quy hoạch được duyệt, góp phần mở rộng thành phố theo xu hướng phát triển bền vững, đồng thời trở thành một trong những địa bàn du lịch trọng điểm, góp phần phát triển ngành kinh tế du lịch trở thành kinh

tế mũi nhọn của đất nước

Nội dung và quy mô xây dựng

a Diện tích sử dụng đất:

Từ bờ lấn ra biển khoảng 2 km và giới hạn bởi rạch Thanh Hà và rạch Lơ Tổng diện tích trên 500 ha, trong đó trên 180 ha là bãi tắm nội bộ

- Đất tạo biển nội bộ và bãi tắm: 180 ha

- Đất xây dựng khu đô thị du lịch: 120 ha

b Các công trình dự kiến xây dựng:

- Điện;

- Thông tin liên lạc;

- Cây xanh

c Thông số chung và mặt bằng bố trí đê bảo vệ phía biển:

Theo điều kiện địa hình, kết quả thủy triều (sóng bắt đầu đổ tại cao độ khoảng 1,50m), chiều cao đê và cấu tạo mái đê bao bảo vệ phía biển được cấu tạo như sau:

Bảng 2.1: Tọa độ các điểm khống chế tuyến đê

- Bề rộng chân khay mái đê: B =5,0m

- Mực nước cao thiết kế: +1,54m

- Mực nước thấp thiết kế: -2,88m

Đê mái nghiêng có mái dốc phức hợp và có thềm giảm sóng

Thân đê từ trên xuống bao gồm các lớp sau:

- Tường hắt sóng: Kết cấu dạng tường góc tường BTCT M300 đá 1x2 đổ tại chỗ với các đốt có chiều dài l=2.0m, chiều cao toàn bộ tường hắt sóng H=2.0m (trong đó phần tạo cong hắt sóng trên đỉnh cao 1.0m) Bản đáy tường kích thước bxh=300x100cm, tường mặt dày 100cm (trừ phần tạo cong hắt sóng có chiều rộng đỉnh Bđ =80cm, bán kính cong R=4.7m) Tường hắt sóng được đặt trên lớp bê tông lót M100 đá 4x6 dày 20cm (đây là lớp tạo phẳng và làm cốp pha khi thi công khối bê tông bên trên) Mặt phía trong tường hắt sóng (phần tường đứng) được tô trát bằng vữa XM M100, kẻ vạch hình thù một cách ngẫu nhiên tạo nên tính thẩm mỹ cho tường xung quanh tuyến đê Các đốt tường hắt sóng được bố trí 04 vị trí móc cẩu phục vụ công tác cẩu tách các tấm để thực hiện công tác bù lún khi cần thiết

- Lớp phủ ngoài: chiều dày xếp lớp h=1,00m, bề mặt cơ khối xếp phía trước tường chắn sóng là 2m Cao trình đỉnh thềm giảm sóng thay đổi theo độ sâu mặt đất tự nhiên, mái dốc lớp phủ m=2 đến bề mặt lớp đá xếp chân khay Do tác động của sóng giảm dần khi vào sâu phía trong bờ lớp đá phủ mái đê cấu tạo đá phủ mái sử dụng đá viên khối lớn trọng lượng 0.6T/viên, tương ứng với kết cấu đê

- Lớp lót tương ứng với từng loại đá phủ mái mà sử dụng đá viên dạng khối lớn với các viên đá có khối lượng từ 100 - 200kg/viên (tương ứng với lớp phủ mái đá) và các viên đá có khối lượng từ 50 - 100kg/viên (tương ứng với lớp phủ mái đá), chiều dày xếp đá lớp lót h=1.0m, mái taluy xếp đá m=2

Lõi đê: sử dụng ống bằng vải địa kỹ thuật dung tích chứa lớn nhất của mỗi ống

Theo mặt cắt ngang lõi đê có 01 tầng ống vải địa kỹ thuật ống vải địa được định

vị trên mặt bằng theo các cọc định vị bố trí dọc 2 biên mép ngoài ống đảm bảo

chiều rộng mỗi ống đạt được khi bơm đầy cát theo chiều cao thiết kế Dọc theo thân ống có bố trí các lỗ bơm cát, đường kính lỗ bơm tuỳ thuộc vào đầu bơm của thiết bị thi công Trên mỗi ống bố trí 04 lỗ bơm dọc theo chiều dài Sau khi bơm đầy ống các lỗ bơm được may kín lại đảm bảo cát trong ống không bị tràn

ra ngoài khi chịu tác dụng của thuỷ triều biển Ngoài ra ống vải địa sau khi bơm chèn cát sẽ được sử dụng làm đê bao phục vụ công tác san lấp mặt bằng ngay phía sau

Ống vải địa sử dụng: Kích thước ống H/W = 2.0/4.5m (H: chiều cao ống, W: Bề rộng lớn nhất ống), chu vi ống L=11.0m Chỉ tiêu kỹ thuật vải địa kỹ thuật sử dụng làm ống chứa cát xem trong phần phụ lục kèm theo

Lớp đá phủ bảo vệ ống vải địa sử dụng đá xô bồ kích thước và trọng lượng viên

đá từ 10-100kg/viên phân đồng thời là đệm đá cho lớp đá lót phía trên

- Lớp đá xếp chân khay và bảo vệ mái đê sử dụng đá viên khối lớn trọng lượng 0.6T/viên, 1T/viên (tương ứng với 02 loại đá phủ mái đê), được xếp với chiều dày tối thiểu 1.0m Bề rộng chân khay B=5.0m Phía dưới mặt phân cách kết cấu đê với nền đất tự nhiên trải vải địa kỹ thuật nhằm tăng ổn định mái đê Vải địa phân cách được trải mở rộng ra phía ngoài chân đê một khoảng

l=6.0m Phần phía trong thân đê vải địa được trải cuốn lên trên tới cao trình

đáy tấm bê tông tường hắt sóng, theo đường mái dốc san lấp phía sau với mái dốc trải m=1.5 Vải địa kỹ thuật sử dụng vải trải dọc suốt chiều dài tuyến đê Vải địa kỹ thuật có thể sử dụng loại vải dệt hoặc không dệt Chi tiết quy định

kỹ thuật đối với từng loại vải địa xem trong phần phụ lục kèm theo

Nền móng đê : Sử dụng nền đất tự nhiên, không gia cường Quá trình thi công thân đê sẽ chia giai đoạn đắp đảm bảo các điều kiện ổn định công trình

Công tác bù lún thi công: tuyến đê được bù lún bằng đá xô bồ với kích thước viên đá từ 10-100kg/viên Phần chênh cao độ giữa tầng ống vải địa tới đáy tường hắt sóng được bù cao độ bằng vật liệu đá 5-10cm chèn 22% đá dăm (chiều dày cấp phối chèn đá dăm là 40cm), chiều dày lớp bù cao độ này tùy theo

sự biến đổi cao độ dọc theo tuyến đê sẽ khác nhau Phần tiếp giáp với phạm vi san lấp sau đê được phân cách bằng lớp vải địa kỹ thuật phía sau là tầng lọc dày

40cm bằng đá 0-4cm Bề rộng cơ đá B=1.0m mái taluy m=1.5, độ dày lớp bù cao độ thay đổi dọc theo chiều dài tuyến đê Vải địa được sử dụng là vải loại 1, chỉ tiêu kỹ thuật của vải loại 1 xem trong phần phụ lục kèm theo

d San lấp mặt bằng

Phạm vi san lấp được giới hạn bởi tuyến đê bao bảo vệ phía ngoài biển, đê phía bên hông Diện tích san lấp đợt 1 – giai đoạn 1 ≈ 16 ha Ranh giới tính toán khối lượng san lấp được giới hạn bởi các điểm theo hình 2.1

Hình 2.1: Phạm vi mặt bằng thi công tuyến đê và san lấp

e Khối lượng san lấp

Cao độ thiết kế là +3,50 m Tính toán khối lượng san lấp theo phương pháp lập lưới ô vuông 20x20m trên toàn bộ khu vực Khối lượng tính toán được tiến hành theo cách phân mảnh cho toàn bộ khu vực san lấp

- San lấp lần 1: Cao độ san lấp thiết kế +0,95m

- San lấp lần 2: Khối lượng tính toán từ cao độ đắp nền lần 1 Cao độ san lấp thiết kế +2,95m

- Giá thành thi công cho 1m dài ống với chu vi 15,6m; chiều cao 2,5m khoảng 9.400.000 (đồng);

- Giá thành thi công cho 1m dài ống với chu vi 7,9m; chiều cao đạt 1,5m khoảng 2.900.000 (đồng)

2.2 Thi công

2.2.1 Biện pháp thi công tuyến đê

1: Định vị các điểm khống chế khu vực thi công

2: Đào đất hố móng tuyến đê (đoạn chân khay dưới mặt nền)

3: Trải vải địa kỹ thuật phân cách đê với nền đất tự nhiên

4: Định vị ống vải địa, trải ống vải địa theo tuyến đã định vị

5: Lập lưới quan trắc lún

6: Sử dụng thiết bị bơm cát kết hợp với nhân công tiến hành bơm cát vào trong lòng ống vải địa; thi công lõi đê tuyến đê

7: Thi công kết cấu mái đê

8: Lắp đặt tường đỉnh, hoàn thiện đưa vào nghiệm thu

Lưu ý :

- Việc thi công mái đê và thi công san lấp được tiến hành thi công song song với

nhau theo nguyên tắc san lấp đến đâu thi công mái đê bao phía biển tới đó Các tuyến ống vải địa có tác dụng như bờ bao cho công tác san lấp

- Do sử dụng ống vải địa của kết cấu đê bao phía biển làm đê bao phục vụ san

lấp nên khi thi công san lấp phải nghiên cứu các bước thi công đê bao phía biển

để công tác thi công được phù hợp, không bị chồng chéo

2.2.2 Biện pháp thi công ống vải địa kỹ thuật

Cơ chế làm đầy được bắt đầu ở phía cuối ống vải địa kỹ thuật

Vật liệu lấp đầy được bơm vào một đầu và một đầu thoát dùng để giảm áp lực Các

lỗ thoát còn lại sẽ được bịt chặt lại

Sự làm đầy dần dần dịch chuyển tới lỗ thoát kế tiếp (đóng lại lỗ thoát trước đó)

Hình 2.2: Biện pháp bơm cát vào ống vải địa kỹ thuật

Hình 2.3: Phương pháp bơm khi thủy triều lên

Hình 2.4: Công nghệ thi công trên cạn

Lưu ý khi thi công ống vải địa:

- Ống vải địa kỹ thuật được lấp đầy bằng cách bơm các vật liệu lấp bằng hệ thống bơm thủy lực Đề tạo được dòng chảy trong quá trình bơm, các vật liệu lấp được trộn với nước tạo ra hỗn hợp sệt lỏng Ống địa kỹ thuật làm từ vải dệt có khả năng thâm cao cho phép nước thoát ra ngoài ống và giữ lại cát Ống địa kỹ thuật sau khi lắp đặt xong sẽ tạo ra các kết cấu/ khối tự trọng cho các công trình đường biển

- Cát dùng để lấp đầy ống phải được ứng được các yêu cầu kỹ thuật cụ thể Nước bơm có thể sử dụng nước biển sẵn có để trộn với cát tạo ra hỗn hợp sệt/ lỏng

- Thiết bị trộn cát/ nước thành hỗn hợp sệt lỏng và máy bơm: hỗn hợp cát/ nước được khai thác trực tiép từ máy nạo vét dùng để bơm trực tiép ống vải địa kỹ thuật, trong trường hợp cần thiết phải điều chỉnh tốc độ dòng chảy trực tiép từ máy nạo vét bằng cách điều chỉnh van giảm áp Hỗn hợp chất lỏng sệt có thể tạo

ra trong bể khuấy bằng cách trộn cát với nước theo một tỷ lệ nhất định và bơm vào ống địa kỹ thuật bằng máy bơm cát có công suất thích hợp Tỷ lệ cát trộn với nước sẽ dựa trên yêu cầu của từng dự án phụ thuộc vào công suất, áp lực máy bơm cát

2.2.3 Trình tự thi công ống vải địa kỹ thuật

1 Xác định nguồn cung cấp, chất lượng vật liệu dùng để bơm vào ống địa kỹ thuật

2 Xem xét điều kiện thi công tại hiện trường như mực nước, bề mặt đáy, thủy triều, sóng

3 Lập kế hoạch tổ chức thi công như sau:

- Xác định diện tích mặt bằng để trải ống vải địa kỹ thuật: trải, định vị, lắp đặt ống địa kỹ thuật tại địa sẽ tiến hành bơm vật liệu vào ống Nếu việc thi công ống trên mặt biển thì sẽ được tiến hành trên xà lan có mặt phẳng đủ rộng

- Thiết bị dùng để trải ống

- Thiết bị dùng để bơm vật liệu vào ống: nếu dùng máy nạo vét để hút cát từ biển thì phải sử dụng ống nổi để bơm cát từ máy nạo hút đến địa điểm lắp đặt ống; nếu dùng bể khuẩy trộn cát thì cần phải có thiết bị máy bơm cát, máy

bơm nước và bơm theo tỷ lệ, máy bơm hỗn hợp vào ống địa kỹ thuật thông qua miệng ống

4 Quy trình thi công:

- Vận chuyển ống địa kỹ thuật đến địa điểm lắp đặt

- Tháo lớp bao bì bên ngoài của ống

- Trải và kiểm tra mặt ngoài của ống

lệ khoảng 2% cát, nước nhiều hơn sẽ giúp cho ống căng ra chính xác trước khi bơm hỗn hợp với tỷ lệ cát tăng lên

Khi ống đã được định vị chính xác tại vị trí cần lắp đặt và được bơm căng thì tiếp tục bơm hỗn hợp với tỷ lệ cát tăng lên khoảng 15% Tỷ lệ tăng này giúp cát lắng đọng nhanh trong ống và giảm thời gian bơm lấp đầy ống Kiểm tra ống đã được lấp đầy cát hay chưa bằng cách cho công nhân đi trên mặt ống Những chỗ căng lên do hỗn hợp sẽ tạo cảm giác bồng bềnh, còn những điểm đã bơm căng lấp đầy bằng cát sẽ đi như trên bề mặt cứng Khi bơm miệng ống tiếp theo thì phải đóng miệng ống đã bơm trước

Khi đã bơm đầy ống phải đóng toàn bộ các miệng bơm lại

2.2.4 Yêu cầu về thiết bị

Thiết bị sử dụng phụ thuộc và các yếu tố như: chiều dài, đường kính ống (xác định công suất tối thiểu của máy bơm để bơm các chất làm đầy với một áp lực nhất định

vào trong ống để làm đầy ống trong khoảng thời gian nhất định, thông thường là 0,25 – 0,5 ngày

- Máy nạo vét, hút cát với ống dẫn đầu nối

- Nếu sử dụng phương pháp bơm từ bể khuấy (bể trộn, máy bơm, ống dẫn, đầu nối, xà lan chưa cát )

- Các thiết bị khảo sát định vị vị trí lắp đặ ống địa kỹ thuật

2.2.5 Nhận xét

- Tại các vị trí có thủy triều lên xuống liên tục, việc bơm cát (nước + cát) lấn dần không sử dụng ống vải địa làm quai đê sẽ dẫn đến hao hụt một lượng lớn vật liệu san lấp Việc thi công ống vải địa kỹ thuật thay thế cho việc thi công lõi các công trình bằng các vật liệu cứng như đá, bê tông đã giảm được cho các nhà đầu

tư về mặt chi phí, thời gian thi công, thời gian vận chuyển do tận dụng được nguồn vật liệu sẵn có tại công trình, tuy nhiên việc xác định thành phần vật liệu tại đây cũng rất quan trọng để đảm bảo việc bơm cát không bị thất thóa do sử dụng cốt liệu nhỏ hơn kích thước lỗ thoát của ống vải địa

- Bên cạnh đó, ống vải địa cũng rút ngắn được tiến độ thi công và không phức tạp

về mặt máy móc, tuy nhiên, để làm đầy ống vải bằng cát vật liệu đòi hỏi phải có một kỹ năng và kinh nghiệm riêng Khi bơm ống cát phải thực hiện theo các yêu cầu của chỉ dần kỹ thuật, đồng thời cần sử dụng các bơm nhỏ để bơm bù tại các

vị trí miệng ống, đảm bảo độ đầm chặt của ống vải địa theo yêu cầu thiết kế

- Hiện nay, ống vải địa kỹ thuật cũng đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam, tuy loại vật liệu này có giá thành cao và chưa sản xuất được trong nước (để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thi công và sử dụng) Máy móc phục vụ công tác bơm hoàn toàn đầy đủ nhưng tay nghề của các nhà thầu thi công chưa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của nhà sản xuất, chính vì vậy việc sử dụng ống vải địa so với thế giới là chưa nhiều Nhưng trong tương lại không xa, ống vải địa sẽ là loại vật liệu được phổ biến rộng rãi, đặc biệt là trong các công trình lấn biển, các dự án chống xỏi lở môi trường tại các khu vực cận thủy

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 3.1 Tiêu chuẩn về hình dạng ống vải địa kỹ thuật

Khi được bơm căng, ống vải địa kỹ thuật hiện nay có hai loại hình dạng: hình elip và ôvan Tùy vào đặc điểm từng loại công trình, điều kiện địa hình, điều kiện thi công

… để lựa chọn hình dạng túi phù hợp, đối với túi có dạng hình elíp nhiều thực nghiệm đã chứng tỏ rằng, hình dạng túi chỉ phụ thuộc vào yêu cầu về kích thước công trình và điều kiện thi công Đối với túi có hình ô van, theo số liệu cung cấp từ nhà sản xuất chu vi túi không nên lớn hơn 25m, tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng túi (khi đã cố kết) H/W = 0,6 – 0,75

3.2 Tiêu chuẩn ổn định của ống vải địa kỹ thuật khi xếp chồng

Điều kiện ổn định của khối xếp phụ thuộc chủ yếu vào lực ma sát giữa ống vải địa kỹ thuật và nền giữa các ống vải địa kỹ thuật với nhau Do vậy tiêu chuẩn của khối xếp

là hết sức quan trọng

Công trình dùng ống vải địa kỹ thuật có hai kiểu xếp chồng:

a Xếp chồng theo chiều dài

Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài được bố trí như hình vẽ

Hình 3.1: Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài

Xếp chồng theo chiều dài là trường hợp chỉ xếp một ống theo chiều dài, trường hợp này túi trước phải chồng lên túi sau ít nhất 3m để tạo lực ma sát cho túi liền kề

3.3 Tính toán ổn định của ống cát

Ổn định của ống cát sẽ được tính toán đối với điều kiện thủy lực được kiểm tra theo công thức của Pilazeryk (1990), ngoài ra được hỗ trợ bằng nhiều thí nghiệm khác:

b p

u m

s D

H

ξ

αφ

.

u

b p s m

H

D= Δ

- ϕ: hệ số ổn định với giai đoạn bắt đầu hoạt động, ϕ = 2,0 (giá trị trung bình đối với

giai đoạn bắt đầu hoạt động)

- D: kích thước đặc trưng hoặc chiều cao ống cát, m

- α: góc nghiêng của mái đê, α = 26,560

- b: giá trị liên quan đến quá trình tương tác lẫn nhau giữa sóng và tường ngăn, b=2/3 đối với ống vải địa kỹ thuật chứa cát

Tiết diện hình tròn của ống cát, thể tích ống cát được tính như sau:

3

)2.(

.3

3.4 Tính toán ổn định và lún của tuyến đê, nền san lấp

Các yêu cầu về ổn định: đê đắp trực tiếp trên nền đất yếu phải đảm bảo ổn định, không bị phá hoại do trượt trồi, trượt sâu cung tròn trong quá trình thi công đắp và trong suốt quá trình đưa

vào khai thác sử dụng Các tiêu chuẩn để đánh giá ổn định bao gồm: kiểm toán ổn định theo phương pháp phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn khoét sâu xuống vùng đất yếu (hoặc phương pháp Bishop) trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác; tốc độ lún và tốc độ di động ngang của các cọc quan trắc

3.4.1 Tính toán ổn định trượt ép trồi

(3.7)

Trong đó:

chịu tác dụng của lực giữ F,các lực tác dụng này có cánh tay đòn so với tâm

sẽ thay đổi theo vị trí trọng tâm của mảnh trượt, còn Y sẽ là không đổi

n là tổng số mảnh trượt được phân mảnh trong phạm vi khối trượt

và góc ma sát trong của đất đắp) Đối với vùng đất yếu, khi dùng kết quả thí

nghiệm cắt cánh hiện trường thì áp dụng ϕi = 0, còn ci được lấy bằng sức

u

C

Hình 3.2: Sơ đồ tính ổn định theo phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn

I: là vùng hoạt động (khối trượt)

II: là vùng bị động (vùng vải địa kỹ thuật đóng vai trò neo giữ)

Cách xác định theo phương pháp Bishop hoàn toàn giống như khi tính toán theo phương pháp phân mảnh cổ điển Chỉ khác là quá trình tính toán là quá trình tính

buộc phải sử dụng các chương trình tính trên máy vi tính

Lưu ý khi sử dụng phương pháp tính toán Bishop

- Bề rộng mảnh trượt di không được quá 2 m và phải phân mảnh sao cho chiều dài cung trượt trong phạm vi mỗi mảnh li phải nằm trong cùng một lớp đất Mỗi mảnh trượt bao gồm tất cả các lớp đất kể từ mặt trượt trở lên (có thể gồm cả tầng cát đệm, phần đắp chìm trong đất yếu, phần lớp đất không yếu, phần đắp phản

áp, phần đắp gia tải trước và phần chiều cao đắp tương ứng với tải trọng xe cộ quy đổi)

- Xác định trọng lượng bản thân mỗi mảnh trượt Qi như sau:

(3.10)

Trong đó:

trọng lượng thể tích đẩy nổi (trừ đi 1)

Đối với các mảnh trượt nằm trong phạm vi bề rộng của nền đường thì khi tính

ý rằng phải vẽ được (xác định được) vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất dự báo theo tính toán để làm cơ sở cho việc thiết kế bố trí các giải pháp xử lý như bề rộng bệ phản áp, chiều sâu bố trí phương tiện thoát nước thẳng đứng hoặc để xác định vùng hoạt động khi tăng cường ổn định bằng vải địa kỹ thuật Trong trường hợp lớp đất yếu mỏng, mặt trượt có thể gồm các đoạn cung tròn kết hợp với một đoạn thẳng ở đáy lớp đất yếu

Nếu sử dụng các chương trình tính toán trên máy vi tính có sẵn thì có thể giả

3.4.3 Tính toán lún nền đắp trên đất yếu

Tính độ lún cố kết S c

sau:

(3.11)

Trong đó:

cắt nhanh không thoát nước ở trong phòng thí nghiệm để tính toán thì tương ứng với mức độ cố kết đạt được U, sức chống cắt của đất yếu lớp i được xem là được

pz

nở hông đối với các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i theo hướng dẫn

- Chiều sâu vùng đất yếu bị lún dưới tác dụng của tải trọng đắp hay phạm vi chịu

Trong đó:

độ lún tổng cộng S thì tải trọng đắp cũng chỉ gồm tải trọng đắp thiết kế)

(có xét đến áp lực đẩy nổi nếu các lớp này nằm dưới mức nước ngầm)

Để tính độ lún tổng cộng S thì phải tính được độ lún cố kết Sc trong đó trị số i

z

σphụ thuộc vào tải trọng đắp, tải trọng này bao gồm cả phần đắp lún vào trong đất yếu S

Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trong trường hợp thoát nước một chiều theo phương thẳng đứng

- Trong trường hợp độ cố kết U của đất yếu đạt được sau thời gian t kể từ lúc đắp xong nền đường thiết kế và đắp xong phần đắp gia tải trước (nếu có) được xác

(3.16)

Trong đó:

v

(3.17)

nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i theo TCVN 4200-86 tương ứng với áp

lực trung bình

2

i z

i

vz σ

mà lớp đất yếu I phải chịu trong quá trình cố kết

H là chiều sâu thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng, một mặt thoát nước

Cvi xác định thông qua hí nghiệm nén lún không nở hông đối với các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i theo TCVN 4200-86 tương ứng với áp

lực trung bình

2

i z

- Độ lún cố kết của nền đắp trên đất yếu sau thời gian t nói trên được xác định như sau:

Phần độ lún cố kết còn lại sau thời gian t, ΔS sẽ là:

Bảng 3.1: Yêu cầu thiết kế theo các tiêu chuẩn

Phương pháp Bishop kiểm tra ổn định

Trong gia đoạn thi công: 1,2 Trong giai đoạn khai thác: 1,4

Tốc độ di động ngang của các cọc quan trắc < 5mm/ ngày đêm

3.4.4 Tiêu chuẩn ổn định khác

Khi khối xếp gia cố chịu tác động của thủy triều khối gia cố phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Không bị phá hoại về mặt kết cấu túi

- Khối xếp không được biến hình theo hai phương ngang túi và dọc túi

Bảng 3.2 - Các tiêu chuẩn và quy chuẩn được áp dụng trong tính toán

Tên tiêu chuẩn, quy trình Mã hiệu

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống

Vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên nền đất yếu

Hướng dẫn sử dụng đá cho các công trình biển CIRIA-83/CUR-154

Hướng dẫn kỹ thuật đối với các công trình cảng - đường

Bê tông thủy công và các vật liệu dùng cho bê tông thủy

công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

Từ 14TCN 63-2002 đến 14TCN 73-2002

Tiêu chuẩn kỹ thuật Nhật bản về công trình biển: “OCDI

Technical standards and commentaries for port and harbour

facilities in Japan “

-

Tiêu chuẩn Anh về các công trình biển “ British Standard

Tiêu chuẩn Anh về kết cấu bêtông : “ British Standard :