Nghiên cứu sử dụng hợp lý cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

NHIỆM VỤ: “Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực ở ven sông trong điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long”.. Tường cọc ván bê tông cốt thé

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

**************************

ĐỖ TẤN LONG

ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÝ CỌC VÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2004

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Văn Đăng

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Trà Thanh Phương

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Châu Ngọc Ẩn

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN

THẠC SĨ Trường Đại Học Bách Khoa, ngày 29 tháng 12 năm 2005

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Đỗ Tấn Long Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh: 22-02-1975 Nơi Sinh: Lâm Đồng

Chuyên Ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy Mã Số: CTTH13.005

I/- TÊN ĐỀ TÀI:

“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÝ CỌC VÁN BTCT DỰ ỨNG LỰC” II/- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 NHIỆM VỤ:

“Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

ở ven sông trong điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long”

2 NỘI DUNG:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan tình hình sử dụng cọc ván BTCTDƯL ở khu vực phía nam Chương 3: Nghiên cứu về đất ven sông ĐBSCL

Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán

Chương 5: Tính toán cho công trình cụ thể

Chương 6: Kết luận và nhận xét

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/11/2004

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN VĂN ĐĂNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2004

Trang 4

Luận văn thạc sĩ này được hoàn thành là một sự cố gắng không những của bản thân tác giả mà còn là của cả gia đình đã hết lòng động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô đã truyền đạt kiến thức và hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn

Xin chân thành biết ơn TS Nguyễn Văn Đăng, người hứơng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn cặn kẽ trong thời gian làm luận văn

Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi thuận lợi trong suốt khóa học cao học tại trường

Xin chân thành biết ơn các thầy cô trong Bộ Môn Công Trình Thủy trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, ban giám đốc Công ty Cổ Phần Xây Dựng Tư Vấn Sài Gòn, các đồng nghiệp, bè bạn xa gần đã quan tâm, tận tình giúp đỡ và tạo nhiều điều kiện cho tác giả trong việc thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn đúng hạn

TP Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 11 năm 2005

Đỗ Tấn Long

Trang 5

Tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực là 1 dạng đặc biệt của tường chắn đất, thường được sử dụng để bảo vệ các công trình ven sông kết hợp với việc chống xói lở bờ sông

Từ trước đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình thủy lợi, công trình kè … vẫn thường sử dụng là cọc bê tông, cừ ván thép (cừ Larsen) và tường chắn để gia cố và bảo vệ bờ nhưng các vật liệu trên ngày nay đã bộc lộ những hạn chế như: khối lượng vật liệu lớn, thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân

Đất nước ta ngày nay đang ở giai đoạn mở cửa, đã chế tạo và ứng dụng công nghệ tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực của Nhật Bản vào các công trình ven sông như Bà Rịa - Vũng Tàu, Rạch Giá, Hà Tiên của Kiên Giang, Bạc Liêu, Đồng Nai, Nha Trang … Trong tương lai, tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực sẽ dần thay thế cho các công nghệ cọc bản bê tông cốt thép truyền thống đã quá xưa cũ

ĐBSCL và TP HCM phần lớn là đất yếu có nhiều sông ngòi chằng chịt và bị xói lở thường xuyên nên việc nghiên cứu tính toán tường chắn đất ven sông mà cụ thể là tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực được thi công bằng phương pháp xói nước kết hợp ép rung là 1 đề tài thực tiễn và cần thiết

Luận văn với đề tài :”Nghiên Cứu Sử Dụng Hợp Lý Cọc Ván Bê Tông Cốt

Thép Dự Ưùng Lực” bao gồm có 6 chương, trong đó nghiện cứu bổ sung vào

phương pháp tính hiện nay phần xét đến ma sát âm, chiều cao đất đắp tối đa khi có neo hoặt không có neo, vị trí neo hợp lý, phương pháp tính toán giải tích được kiểm tra lại bằng chương trìng Plaxis và Slope Phần nghiên cứu được minh họa qua tính toán công trình cụ thể là “Bờ kè kênh Tham Lương Bến Cát – quận Bình Tân - TP.Hồ Chí Minh



Trang 6

I/ Đặt vấn đề 1 II/ Giới thiệu cọc ván bê tông dự ứng lực trước 3 III/ Các dạng cấu tạo tường cọc bản và vật liệu sử dụng 4

Chương 2: Tổng quan tình hình sử dụng cọc ván BTCT dự ứng

I/ Khái quát về cấu tạo địa chất công trình ở ĐBSCL 23

III/ Thống kê các đặt trưng cơ lý cơ bản của hố khoan điển hình

I/ Tính áp lực đất tác dụng lên tường 34 II/ Phương pháp tính toán kết cấu tường cọc bản 43 III/.Tính ổn định tổng thể tường cọc bản & khối đất đắp sau lưng tường 46 IV/ Một số vấn đề liên quan đến tường cọc bản 49

B/ Một số kiến nghị và tính toán tường cọc bản 59

III/ Các chuyển vị của tường cọc bản 60 IV/ Tính toán chiều dài cọc ván và mô men 64 V/ Tìm chiều cao đất đắp tối đa cho vùng đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long khi sử dụng tường cọc ván BTCT dự ứng lực 68

Bước 3: Kiểm tra kết quả tính toán 88

Trang 7

GVHD : TS.Nguyễn Văn Đăng Trang 1

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

I) ĐẶT VẤN ĐỀ:

Tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực là một dạng đặc biệt của tường chắn đất, thường được sử dụng để bảo vệ các công trình ven sông kết hợp với việc chống xói lở bờ sông

Từ trước đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình thủy lợi, công trình kè … vẫn thường sử dụng là cọc bê tông, cừ ván thép (cừ larsen) và tường chắn để gia cố và bảo vệ bờ nhưng các vật liệu trên ngày nay không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng vì khối lượng vật liệu lớn, thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân

Đất nước ta ngày nay đang ở giai đoạn mở cửa, đã chế tạo và ứng dụng công nghệ tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực của Nhật Bản vào các công trình ven sông như Bà Rịa - Vũng Tàu, Rạch Giá, Hà Tiên của Kiên Giang, Bạc Liêu, Đồng Nai, Nha Trang … Trong tương lai, tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực sẽ dần thay thế cho các công nghệ cọc bản bê tông cốt thép truyền thống đã quá xưa cũ

Nước ta có hệ thống sông ngòi chằng chịt và bị xói lở thường xuyên nên việc nghiên cứu tính toán tường chắn đất ven sông mà cụ thể là tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực được thi công bằng phương pháp xói nước kết hợp ép rung là một đề tài thực tiễn và cần thiết

Tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực là một hệ thống tường chủ yếu chịu lực tác dụng theo phương ngang mà các tác giả đang nghiên cứu đề tài này đều cố gắng đưa vào những dạng mô hình nền khác nhau để qua đó có thể diễn tả được trạng thái làm việc của tường và đất gần sát với thực tế nhất, tìm kiếm một giải pháp tính toán chiều dài của cọc cắm vào nền đất một cách đơn giản nhất, hợp lý nhất trong một chuẩn mực và trong một phạm vi sai số có thể chấp nhận được Cách tính áp lực đất lên tường chắn hiện nay vẫn dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn của Mohr – Coulomb là chính, xem điểm xoay là điểm biến đổi áp lực đất lên tường từ thế chủ động sang thế bị động, hay nói đơn giản hơn là từ thế bị xô sang thế bị giữ và ngược lại, điểm xoay này có một bên chịu áp lực chủ động và bên còn lại chịu áp lực bị động, đây là cơ sở lý luận đơn giản và kết quả bài toán giải ra cũng tương đối chính xác nên được các nhà nghiên cứu

Trang 8

khoa học trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng chấp nhận Thật ra trong cách tính của Mohr - Coulomb vẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu thêm vì cách tính này không thể hiện được yếu tố thời gian, trình tự thi công, ổn định và biến dạng của hệ tường và đất, cũng như chưa hợp lý lắm trong cách tính đối với tường không neo mà sự ổn định hoàn toàn dựa vào tự bản thân của tường Việc tìm điểm xoay chính xác khi giải bài toán thực tế cũng là một vấn đề vìø lúc xác định được độ chôn sâu của cọc theo lý thuyết đến khi giải bài toán thực tế đã làm bài toán biến đổi dạng tính toán với các độ chôn sâu khác hẳn

Khi nghiên cứu tường cọc ván bê tông cốt thép, một số tác giả thường không kể đến như:

+ Ảnh hưởng của ma sát âm đối với tường khi thi công xong

+ Ứng suất của nền đất và độ ổn định của tường

+ Các biện pháp thi công để tránh các hiện tượng trên

+ Ảnh hưởng của tải trọng động biến đổi như tác động của sóng va, áp lực thuỷ động do dòng chảy sản sinh ra… đã ảnh hưởng lên công trình như thế nào? Những vấn đề này ít có tài liệu đề cập đến và rất khó trong thể hiện cách tính chiều dài hợp lý của hệ tường cọc ván bê tông dự ứng lực Ta vẫn thường chấp nhận bài toán tường cọc ván trên cơ sở lý luận cân bằng giới hạn dẻo mà tường lại làm việc trong giai đoạn đàn hồi, lập luận này chưa vững chắc và còn nhiều điều cần nghiên cứu thêm

Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu cách tính toán và sử dụng hợp lý tường cọc ván bê tông dự ứng lực áp dụng cho vùng đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long gồm những nội dung sau:

(1) Những ảnh hưởng của áp lực đất lên tường cọc ván

(2) Tính toán chiều dài tường cọc ván có kể đến ma sát âm

(3) Tìm chiều cao đất đắp tối đa cho vùng đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long khi sử dụng tường cọc ván bê tông dự ứng lực

(4) Tính toán cho công trình cụ thể (Công trình Bờ kè kênh Tham Lương - Bến Cát Rạch Nước Lên)

Trang 9

II) GIỚI THIỆU CỌC VÁN BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC TRƯỚC:

Khi xây dựng các công trình như bến cảng, đê, đập, kè bờ, người ta áp dụng nhiều loại kết cấu như tường cừ gỗ, tường cừ thép, tường cừ BTCT, tường cừ hỗn hợp, nhưng tính chịu lực và tuổi thọ của các loại kết cấu này thường không cao vì gỗ chịu lực kém và bị mục Thép thì hen rỉ và bị ăn mòn

Để khắc phục những nhược điểm trên, tập đoàn PS Nhật Bản đã phát minh

ra loại cọc ván BTCT dự ứng lực Loại cọc ván BTCT dự ứng lực trước này đã được nghiên cứu, thử nghiệm nhiều năm qua ở Nhật Bản để khai thác và tận dụng triệt để những tính năng ưu việt về kết cấu BTCT dự ứng lực, Kiểu dáng hình học dạng sóng của mặt cắt tiết diện và nhiều tính năng mới của vật liệu kết hợp các công cụ quản lý chất lượng, phương pháp sản xuất hiện đại đã mang lại cho cọc ván BTCT dự ứng lực những ưu điểm sau:

Cường độ chịu lực cao: Tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng và khả năng chịu lực của cọc ván

Chất lượng cao: Cọc ván được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến nhất theo tiêu chuẩn JIS A 5354 của Nhật và quản lý chất lượng tuyệt đối chặt chẻ Không

bị oxy hoá và Clo hoá

Tính ngăn nước và chống thấm: Joint chế tạo bằng vật liệu chống thấm với vinyl chloride ngăn chặn hiện tượng thấm nước, cát chảy và rể cây

Tính kinh tế cao: Cọc ván được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực cao do đó giảm được trọng lượng của cọc ván

Chuyên chở và thi công: Dễ dàng và chính xác

Sản xuất: Có thể sản xuất nhiều chủng loại sản phẩm có quy cách khác nhau đáp ứng theo nhiều dạng địa hình và địa chất khác nhau

Tuổi thọ cao

Trang 10

III/ CÁC DẠNG CẤU TẠO TƯỜNG CỌC BẢN VÀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG: 1.TƯỜNG CỌC BẢN THÉP:

a.Phạm vi sử dụng và ưu nhược điểm:

 Tường cọc bản thép được sử dụng phổ biến ở nhiều công trình, do có nhiều ưu điểm:

- Sử dụng đa dạng cho nhiều dạng công trình khác nhau (cầu cảng, bảo vệ bờ sông, mố trụ cầu, nhiều loại móng khác nhau), công trình lâu dài và công trình tạm thời

-Tính công nghiệp cao, trọng lượng nhẹ một cách tương đối so với vật liệu bê tông

-Khả năng chế tạo đa dạng với hình dạng, kích thước và nhất là mối nối liên kết giữa các cọc

-Có thể sử dụng được nhiều lần đối với công trình tạm hoặc phục vụ cho công tác thi công

 Tuy nhiên, tường cọc bản thép cũng có một số nhược điểm sau: -Giá thành cao, do chưa sản xuất ở trong nước được

-Đòi hỏi gia công cơ khí lớn

-Hoàn toàn phụ thuộc vào công nghệ chế tạo thép

-Tuổi thọ công trình phụ thuộc vào sự ăn mòn của thép cọc bản

-Trong điều kiện Việt nam thì chỉ phù hợp với những công trình quy mô lớn (như bến cảng nước sâu)

b Cấu tạo:

 Cấu tạo tường cọc bản thép:

Tùy theo mục đích sử dụng mà tường cọc bản có cấu tạo khác nhau Trong luận văn này trình bày loại tường cọc bản thường sử dụng cho tường kè bảo vệ bờ sông hoặc các công trình cầu cảng Công trình bao gồm tường cọc bản thép có neo hoặc không neo, hệ thống thanh neo và gối giữ neo

Trang 11

Hình 1 – Cấu tạo hệ tường cọc bản thép có neo

 Các tiết diện cọc bản thép và các mối nối thông dụng:

- Tiết diện cọc bản thép rất đa dạng phù hợp với nhiều dạng chịu lực khác nhau

- Dạng thẳng: thích hợp cho công trình dạng hình tròn

- Dạng hình máng (dạng Larsen): khi kết hợp có thể tạo ra nhiều dạng khác nhau để phù hợp nhiều công trình khác nhau

- Dạng hình chữ Z

-

Hình 2 – Các loại cừ thép a-Cừ phẳng; b- Cừ hình máng; c-Cừ chữ z;d e-Cừ larsse; g,h I,k-Cừ kết hợp

Trang 12

2 TƯỜNG CỌC BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT):

a Phạm vi sử dụng và ưu nhược điểm :

-Tường cọc bản bằng BTCT cũng được sử dụng rất phổ biến Tường cọc bản chế tạo bằèng vật liệu BTCT hạn chế được một số nhược điểm của cừ thép Tuy nhiên do trọng lượng cừ khá lớn và tốn kém nhiều thép để chịu tải trong quá trình vận chuyển và khi thi công hay bị nứt Mối nối giữa các cọc bản BTCT cũng rất khó khăn đảm bảo độ kín trong quá trình thi công

Để giảm lượng cốt thép và khối lượng bê tông, người ta sử dụng tường cọc bản bằng bê tông cốt thép ứng suất trước (BTCTƯST)

b Cấu tạo tường cọc bản BTCT:

Hình 3 – Cấu tạo hệ tường một neo bằng trụ ống BTCT

Trang 13

3/ CẤU TẠO TƯỜNG CỌC BẢN BT CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC:

A CẤU TẠO:

1 Thành phần

Cấu tạo của cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước gồm 2 thành phần chủ yếu là cốt thép và bê tông, tuỳ thuộc từng loại kết cấu cừ bản mà chủng loại và vật tư có thay đổi

Theo tiêu chuẩn JISA –5354 (1993) của Uỷ Ban TCCL Nhật Bản, yêu cầu chất lượng của vật liệu chế tạo cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước như sau :

a Bê tông:

-Xi măng : xi măng Porlant đặc biệt cường độ cao

-Cốt liệu : dùng tiêu chuẩn kích thước không lớn hơn 20mm

-Phụ gia : phụ gia tăng cường độ của betông thuộc nhóm G

-Nước : nước sạch (không có axit, cát …)

b Cốt thép :

-Thép chịu lực : Cường độ cao thuộc nhóm SD40

-Thép tạo ứng suất trong bê tông : Các sợi cáp bằng thép loại SWPR –

7B đường kính 12.7mm - 15.2mm

Trang 14

GVHD : TS.Nguyeãn Vaên Ñaêng Trang 8

Trang 15

Hình 4 – Cấu tạo Cọc bản BTCTUST

2 Kết cấu:

Để tăng khả năng chịu lực, kết cấu cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước được cấu tạo gần dạng chữ C, góc nghiêng, chiều dày, chiều cao cừ thay đổi theo yêu cầu từng loại cừ thiết kế- Riêng kích thước chiều rộng bản cừ không thay đổi = 996mm

-Kích thước cơ bản các loại cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trứớc như sau:

+ Chiều rộng cừ bản: 996 mm + Chiều dày: 60-120 mm

+ Chiều cao: 120-600 mm + Chiều dài: 3-21 m Để giảm lực ma sát khi đóng cừ, đầu cừ được vát (như hình vẽ)

Trang 16

Hình 5 – Cọc bản BTCTUST thi công bằng phương pháp xói nước kết hợp búa rung

3 Liên kết cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước

Cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước được liên kết với nhau qua khớp nối âm dương tạo thành một liên kết vững chắc Để đảm bảo kín nước, giữa khớp nối có cấu tạo vật liệu kín nước bằng nhựa tổng hợp độ bền cao (Elastic vinyl Choloride)

Hình 6 Liên kết cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước

Trang 17

B TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT:

Thông số kỹ thuật cơ bản nhất của cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước là cường độ bê tông [ Rb} và moment chống uốn cho phép của cừ [ Mc] Tiêu chuẩn JISA – 5354 (1993) quy định

- Cường độ bê tông [ Rb]= 725 kg/cm2

- Moment chống uốn [ Mc] tuỳ thuộc từng loại kết cấu cừ

C CÔNG NGHỆ THI CÔNG :

Do đặc điểm cấu tạo cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước có tiết dịên mặt cắt nhỏ, dạng bản, trọng tâm không đối xứng, vì vậy quy trình công nghệ thi công cần có các thiết bị chuyên dùng

- Thiết bị búa rung: được gắn trực tiếp ở móc cần cẩu qua hệ thống điều khiển (máy vi tính) sau đó nối với hệ thống máy phát

- Hệ thống máy bơm thuỷ lực: máy bơm áp lực cao 150kg/cm2 nối với các ống dẫn trong cừ bản làm xói trôi đất nền

Trang 18

Hình 7 – Phương pháp lắp đặt BTCTUST

2 Quy trình :

- Vật liệu cừ bản được vận chuyển đến vị trí bãi vật liệu quy định

- Lắp đặt hệ thống giá đỡ để neo giữ và định vị tuyến tường cừ

- Cừ bản qua hệ thống cần cẩu chuyên dụng được nâng chuyển đến vị trí định sẵn trên giá đỡ

- Cân chỉnh cừ bản theo phương đứng và phương ngang theo yêu cầu thiết kế

- Hệ thống búa rung và máy bơm thuỷ lực qua thiết bị máy vi tính điều khiển sự di chuyển của cừ theo phương đứng đến cao trình thiết kế

- Lắp đặt hệ thống neo bằng thanh giằng thép không rỉ theo yêu cầu thiết kế (nếu có)

Khi khoan thành tuyến cừ, thi công tường liên kết đầu cọc để liên kết chịu lực hệ thống tường cừ

3 Ứng dụng:

BTCTUST được sử dụng vào các hạng mục sau:

Trang 19

Trang 20

4 Các dạng neo chủ yếu dùng trong cọc bản neo:

Một số phương pháp và dạng neo phổ biến nhất dùng cho tường cọc bản neo

-Dạng tường neo hay hàng cọc neo: dùng thuận lợi khi không gian bị hạn chế hay công trình khá tạm thời

-Dạng dầm neo có cọc xiên chống đỡ: dùng nơi có đất đắp nhằm tránh tường cọc bản bị uốn

-Dạng neo đất: gồm có thanh hay dây cáp chịu kéo được đặt trong vữa xi măng phụt Dùng hiệu quả khi không có đưỡng xuyên vào từ trên mặt đất

-Dạng neo chết: đây là dạng neo phổ biến nhất, đó là một khối tường bê tông không cốt thép hay một loạt các khối được đúc trong đất

Hình 8 – Các loại neo dùng trong tường cọc bản neo

5 Giải pháp đề nghị về cấu tạo hệ tường cọc bản ven sông:

Sau khi nghiên cứu và tìm hiểu các dạng cấu tạo của công trình tường cọc bản, tác giả đề nghị chọn tường cọc bản bê tông cốt thép ứng lực trước để xây dựng nhằm bảo vệ các công trình ven sông trong điều kiện đất yếu và ngập lũ của ĐBSCL vì :

Đáp ứng được các quy mô và nhu cầu sử dụng ở các tỉnh ĐBSCL

Trang 21

Độ bền cao: Moment chống uốn lớn, cường độ bê tông đạt Rb= 725 kg/cm2 (gấp 2 đến 3 lần so với bê tông thường)

Sản xuất theo dây chuyền công nghệ nên kiểm soát và đảm bảo chất lượng vật liệu đồng đều, giảm thiểu các khuyết tật

Chống xâm thực tốt, đặc biệt trong môi trường nước mặn và chua phèn

Tiết kiệm vật liệu bê tông do kích thứơc mặt cắt nhỏ nhưng khả năng chịu lực cao

Rút ngắn thời gian thi công ở hiện trường 40 - 60% so với công nghệ thi công từơng chắn đúc tại chỗ

Tăng mỹ quan cho công trình xây dựng

Góp phần giảm khai thác tài nguyên (cát, đá) bảo vệ môi trường

Hình 9

Trang 22

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CỌC VÁN BTCT DỰ

ỨNG LỰC Ở KHU VỰC PHÍA NAM

Năm 1999, công trình nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ1 đã ứng dụng cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực này lần đầu tiên tại Việc Nam vào hạng mục kênh dẫn nước của nhà máy Công ty Xây Dựng và Kinh Doanh Vật Tư trực tiếp nhận được sự chuyển giao công nghệ thi công cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực từ tập đoàn PS Nhật Bản

Công ty Xây Dựng và Kinh Doanh Vật Tư đã từng bước đẩy mạnh ứng dụng cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực vào các công trinh thực tế tại Việt Nam trong các lĩnh vực thủy lợi, giao thông như tường chắn đất, bờ kè sông biển, ngăn mặn, lấn biển, chống sát lở, đê, đập, kênh, mương, kết hợp cầu đường

Qua quá trình thi công, tìm hiểu, nghiên cứu về tính năng và kết cấu của loại cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực Công ty Xây Dựng và Kinh Doanh Vật Tư đã đầu tư trang thiết bị để sản xuất các loại cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực nhằm hạ thấp giá thành sản phẩm để phù hợp với điều kiện kinh tế tại Việt Nam

 Năm 2001 Việt Nam đã sản xuất được cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

Thiết bị phục vụ đúc cọc Lắp đặt cốt thép

Thiết bị phục vụ đúc cọc Lắp đặt cốt thép

Trang 23

Phân xưởng sản xuất

 Những công trình đã ứng dụng cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

trong và ngoài nước:

+ Bờ kè Trung Tâm Thương Mại thị xã Hà Tiên khu vực bến Trần Hầu,

phường Bình San, thị xã Hà Tiên (Kiên Giang) vừa được xây xong chưa đầy

một tháng thì một đoạn kè dài hơn 30m đã sụp đổ và trôi ra biển, còn một đoạn

khác lại bị uốn cong

(Báo Tuổi trẻ ngày thứ ba 18/03/2003) Tuờng dài 430m, kết cấu là cọc bê tông cốt thép dự ứng lực đóng thẳng

đứng, trên mũi cọc bản có đà mũ BTCT Mặt trước có bố trí đệm tàu bằng vỏ

xe ô tô Hàng cọc bản có bố trí rọ đá hộc để giảm áp lực ngang lên tường Tải

trọng khai thác trên bến là 0.3 T/m2

Phân xưởng sản xuất

Phân xưởng sản xuất

Trang 24

+ Kênh dẫn nước vào nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1 với chiều dài trên 1000m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m (1999)

Trang 25

Trang 26

+ Công trình Phú Mỹ (2001)

+ Công trình xây dựng chống sạt lở bờ sông tại đường Nguyễn Công Trứ - đường Hoàng Diệu - Thị xã Rạch Giá – Tỉnh Kiên Giang (2001)

Công trình xây dựng bờ kè tại thị xã Rạch

Giá tỉnh Kiên Giang Bờ kè đường Nguyễn Công Trứ thị xã Rạch Giá

Trang 27

+ Công trình bờ kè công viên ven sông Đồng Nai (6/2003)

Đây là công trình có bờ kè dọc công viên ven đường Nguyễn Văn Trị và

sông Đồng Nai, từ chân cầu Hoá An đến ngã ba Nguyễn Trãi, Thành Phố Biên

Hoà Tỉnh Đồng Nai Công trình này đã được khởi công xây dựng từ tháng

06/2003 và hiện đang tiến hành thi công lắp cọc bằng phương pháp xói nước

kết hợp với ép rung với tổng chiều dài tuyến cừ là 1260m

Trang 28

 Những công trình đang thiết kế ứng dụng cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực:

+ Công trình bờ kè kênh Tham Lương – Bến Cát khu công nghiệp Tân Bình, khu công nghiệp Tân Tạo

+ Bờ kè sông Bảo Định - Tỉnh Long An…

Trang 29

GVHD : TS.Nguyễn Văn Đăng Trang 23

CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG (ĐBSCL)

I/ KHÁI QUÁT VỀ CẤU TẠO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ở ĐỒNG BẰNG

SÔNG CỬU LONG (ĐBSCL)

Đồng bằng sông Cửu Long được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy của các sông ra biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ, sông Sài Gòn)

Đặc điểm chung của đồng bằng này là địa hình bằng phẳng (cao độ +0.5

÷ +1.5m) hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể, các trầm tích có tuổi kỷ thứ tư, đang ở thời kỳ đầu của quá trình tạo thành đá, nên độ bền yếu, đặc tính biến dạng lớn Các trầm tích này thuộc 3 nhóm đất: bời rời, mềm dính và đất có thành phần, trạng thái, tính chất đặc biệt

Do điều kiện thành tạo của đồng bằng, phần chính của khoáng sét tạo đá có nguồn gốc lục địa, với điều kiện hóa lý mới của đới tạo đá, khoáng vật sét bị phá hoại và chuyển thành những khoáng vật mới Chất hữu cơ đóng vai trò đáng kể, quyết định một loạt các tính chất đặc biệt của đồng bằng mà ở nơi khác không có Đó là tính trương nở, co ngót và nén lún Quá trình tạo đá của các trầm tích sét ở đồng bằng là quá trình khử nước và nén chặt, nhờ các quá trình lý hóa và áp lực của trọng lượng bản thân Bởi vậy các trầm tích trẻ ở đồng bằng có độ bền tăng theo chiều sâu, các trầm tích nằm ở tầng tiếp xúc với đá gốc có độ cốâ kết lớn nhất và có độ bền lớn hơn so với lớp trên Ơû cùng một nơi, độ cố kết của các trầm tích trẻ tăng theo chiều sâu; ở cùng một chiều sâu, độ cố kết của các trầm tích sẽ tăng theo chiều ngang từ biển vào phía Đông Bắc và từ đông, tây về phía sông Tiền, sông Hậu

Dựa vào điều kiện địa chất chung, vùng đồng bằng sông Cửu Long có ranh giới về phía đông tính từ bờ biển phía tây, bờ biển phía nam đến Vũng Tàu dọc sông Sài Gòn

Về mặt địa tầng thuộc thạch học của đệ tứ, đồng bằng Sông Cửu Long chia ra 2 phạm vi địa tầng khá rõ rệt:

- Tầng bồi tích cổ có tuổi Pleitoxen

- Tầng bồi tích trẻ có tuổi Holoxen

Trang 30

Qua các hố khoan sâu ở Phụng Hiệp (sâu 1.190m), Sóc Trăng (sâu 463m), Cửu Long (sâu 2.131m), Cà Mau (sâu từ 160 – 240m), Mỹ Tho (sâu 40m), cho thấy trầm tích trẻ có chiều dày từ 15 – 20 đến 100 – 110m, được gối lên bề mặt

bị bào mòn và Laterite hóa của trầm tích cổ

Theo TS.Nguyễn Thanh, trụ cột địa tầng tổng hợp vùng đồng bằng sông Cửu Long gồm các tầng sau:

A Tầng bồi tích trẻ hay gọi là trầm tích Holoxen:

Được phân chia thành 3 bậc:

- Bậc Holoxen gồm cát màu vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ cùng kết von sắt, phủ lên tầng đất sét loang lổ Pleitoxen, chiều dày đạt tới 12m

- Bậc Holoxen giữa gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10 – 70m

- Bậc Holoxen trên gồm tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và diện phân bố:

a) Tầng trầm tích biền, sông biển hỗn hợp và sinh vật gồm cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ…

b) Trầm tích sinh vật – đầm lầy ven biển gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

c) Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật gồm bùn sét hữu cơ

d) Tầng bồi tích gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ

Chiều dày của thành tạo trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9 – 20m, trung bình 15m Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100m

B Tầng bồi tích cổ hay trầm tích Pleitoxen:

Đồng bằng sông Cửu Long gồm 3-5 tập hạt mịn xen kẹp với 3-5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với Pleistoxen trên, giữa và dưới Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2m đến 40-45m, các tập hạt thô được đặc trưng bằng bề dày thay đổi từ 4-85m

+ Về thành phần thạch học:

Trong mỗi tập hạt mịn thường gặp sét, sét nâu trên cùng, sau đó là á sét và dưới cùng mới phát hiện thấy bùn sét, bùn á sét, than bùn Trên bề mặt các tập hạt mịn hầu như đâu đâu cũng phát hiện thấy dấu hiệu Laterite hóa và bào mòn Những dấu hiệu này thường là một trong những chỉ tiêu để phát họa lại lịch sử phát triển địa chất trong kỹ thứ tư, nhất là trong giai đoạn Pleitoxen muộn – Holoxen

Trang 31

+ Về địa chất thủy văn:

Mực nước ngầm dưới đất trong trầm tích Holoxen rất nông (thường cách mặt đất từ 0.5-2m) và có quan hệ chặt chẽ với nước sông Vùng gần biển và trũng: nước thường lợ vì chịu ảnh hưởng lớn của nước thủy triều Nước trong trầm tích cổ là nước có áp, tương ứng với 3-5 nhịp hạt thô có 3-5 tầng chứa nước có áp

Cũng do nước biển xâm nhập từng thời kỳ tạo ra vùng nước lợ ở những khu vực trũng, hòa vào những phù du thực vật do phù sa sông Cửu Long mang lại, trầm tích tại chỗ trong điều kiện khí hậu nóng ẩm bị phá hủy để hình thành

S2Fe Do trên mặt đất không thoát nước được, không bị oxyt sắt hóa nên độ pH thường từ 5-7,5 Còn khi nước biển rút đi, đất chứa các hữu cơ thực vật bị phơi

ra, bị bốc hơi nên S2Fe bị oxyt hóa tạo thành H2SO4

Axit này tác dụng rất mạnh với Aluminat có trong đất sét và giải phóng nhôm Kết quả đất thường ngã sang màu vàng nâu chứa nhiều sulfat sắt, sulfat nhôm và bị chua, thường gọi là đất phèn có độ pH từ 1-4

+ Về địa chất công trình:

Hiện nay hầu hết các công trình xây dựng ở đồng bằng sông Cửu Long đều thuộc loại vừa và nhỏ do đó tải trọng của các công trình truyền xuống đất nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen Theo các kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như: đất sét dẻo, đất sét dẻo chảy, đất bùn sét hữu cơ, đất bùn á sét, đất bùn á cát và đất than bùn Do đó việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là

cơ sở khoa học để tìm ra những biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý, phục vụ cho công tác xây dựng các công trình phưc tạp hơn để đạt hiệu quả cao

+ Tính chất cơ lý của các dạng đất ở Đồng Bằng sông Cửu Long:

- Các lớp đất tiêu biểu:

Dựa vào kết quả thí nghiệm của GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, trong toàn

vùng sông Cửu Long được phân chia thành 7 lớp đất (6 lớp thuộc trầm tích Holoxen và 1 lớp trầm tích Pleistoxen muộn) trong đó có 3 lớp dạng đất bùn mềm yếu

Lớp 1: Đất sét màu xám nâu, có chỗ xám vàng CL, CH

Lớp 2: Đất bùn sét (hoặc bùn sét chứa hữu cơ) có màu xám đen, xám nhạt

hoặc vàng nhạt MH, (OH)

Lớp 3: Đất bùn á sét (hoặc bùn á sét chứa hữu cơ) màu đen, xám nhạt, có khi

màu vàng nhạt ML (OL)

Trang 32

Lớp 4: Đất bùn á cát (hoặc bùn á cát chứa hữu cơ) có màu đen, xám nhạt CL

– ML, (ML)

Lớp 5: Pleitoxen đất sét chặt màu loang lỗ đỏ vàng, có chỗ màu vàng trắng

CL

Lớp 6: Á cát màu xám xẫm SP

Lơp 7: Cát hạt bụi màu xám xẫm, xám tối, có khi vàng nhạt SW

- Đồng bằng Nam Bộ thuộc miền võng dạng địa hào Nam Bộ, là đồng bằng phù sa bằng phẳng Vùng đồng bằng sông Cửu Long (đồng bằng miền Tây Nam Bộ) có địa hình đồng bằng thấp tích tụ với độ cao mặt đất từ 0,5 - 1m đến 5

- 8m và rất phát triển ở miền Tây

- Đồng bằng sông Cửu Long có địa hình bằng phẳng, trầm tích đệ tứ rất dày Các thành tạo Holoxen hầu như phủ kín bề mặt Nước trong đất thường cách mặt đất 0-2m, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, ở các vùng biển nước có tính chất ăn mòn và phân bố rộng rãi không thuận lợi cho việc xây dựng công trình

II/ ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL

1 Phân bố đất yếu ở ĐBSCL:

Theo kết quả nghiên cứu của Tổng Cục Địa Chất cho rằng cấu trúc ĐBSCL có dạng bồn trũng theo hứơng Đông Bắc – Tây Nam mà trung tâm bồn trũng có thể là vùng kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu, khu vực này có móng đá sâu tới 900m Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng và xa hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở Bình Dương, Đồng nai, Tây Ninh bên kia là núi đá ởø Hà Tiên, An Giang, vịnh Thái Lan Phủ trên móng đá là tập hợp các thành tạo bở rời có tuổi từ Neogen đến đệ tứ, trên cùng là lớp trầm tích trẻ có tuổi khoảng 15.000 năm có chiều sâu lên tới 110m, đây cũng chính là tầng đất yếu trên mặt, móng của các công trình chủ yếu được đặt trên tầng đất yếu này

Trang 33

Toàn bộ khu vực ĐBSCL đều thuộc loại đất yếu Đất sét ở ĐBSCL có khoáng chất thứ sinh chiếm hàm lượng lớn là Monmorilonit (Al2O3 4SiO2 H2O), loại khoáng chất Monmorilonit này có họat tính mạnh vì có điện tích âm mặt ngoài cao, năng lượng hút tĩnh điện lớn Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành 5 khu vực đất yếu khác nhau:

Trang 34

 KHU VỰC I :

Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng bao gồm các loại đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm yếu nằm gối lên trên trầm tích nén chặt và chiều dày không quá 5 m

Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ từ 1 3m Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1 5m Nước này có tính ăn mòn acid và ăn mòn sulfat

 KHU VỰC II :

Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét , bùn á sét, bùn á cát xen kẹp với các lớp á cát

Trang 35

Phân khu II b:

Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt đến 80m

Phân khu II c:

Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn

á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt chặt, chiều dày không quá 25m

Phân khu III a:

Đất nền ở đây thường gặp chủ yếu là các loại á cát, cát bụi, xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60m Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1 2m đến 5 7m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0,5 2,0 m, nước có tính ăn mòn

Phân khu IIIb:

Đất nền ở phân khu này cũng có những đặc trưng giống như Phân khu IIIa, nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40m

Phân khu IIIc:

Trang 36

Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb, nhưng chiều dày của tầng Holoxen không quá 25m

 KHU VỰC IV :

Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát chúng cũng được chia thành các phân khu như sau:

Phân khu IVa:

Các loại đất hay gặp là: đất than bùn, sét, bùn á sét, chúng thuộc tầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25m, gối lên nền trầm tích chặt

Địa hình ở vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1,0 đến 1,5m

Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hóa học đối với kết cấu công trình

Trang 37

Qua việc tìm hiểu về địa chất ở ĐBSCL ta nhận thấy có thể căn cứ vào các điều kiện về địa tầng, địa hình, tài liệu thủy văn, thủy lực, thủy triều …

ở một số vị trí của thành phố Hồ Chí Minh mang tính chất tương tự với ĐBSCL để làm đại diện cho khu vực ĐBSCL và căn cứ vào điều kiện thực tiễn của công trình này để tính toán Mặt cắt điển hình của công trình: Bờ kẻ kênh Tham Lương - Bến Cát thuộc Quận Bình Tân và Quận Tân Bình - Thành Phố Hồ Chí Minh do công ty Xây Dựng và Tư Vấn Đầu Tư khảo sát

1/ Thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản tính toán của đất:

Chỉ tiêu tiêu chuẩn:

Theo TCVN 45-78: trị số tiêu chuẩn của một chỉ tiêu A nào đó của đất (ký hiệu Atc) được xác định theo công thức:

n

A A

A

n

i i

Trong đó:

Ai: trị số riêng lẽ của chỉ tiêu

n : số lượng trị số riêng của tập thống kê

Với biến c, :

t A

(4)

t C

C tt

Trang 38

n

i i

1 2

1 (5)

n

i

i TC TC

i tg C P

tt

t tg

i : ứng suất tiếp trong thí nghiệm cắt trực tiếp

t : hệ số tra bảng phụ thuộc vào n và

Khi tính nền theo cường độ (trạng thái giới hạn thứ nhất) chọn =0,95 Khi tính nền theo biến dạng (trạng thái giới hạn thứ hai) chọn =0,85 Theo TCVN 45-78: trong tính toán nền móng, mọi chỉ tiêu phải dùng chỉ tiêu tính toán Nhưng đối với dung trọng thể tích , các thông số C, được xác định theo biểu thức

còn các chỉ tiêu khác cho phép lấy Kd =1, tức là Att= Atc

Xác định trị số tiêu chuẩn của sức chống cắt C và :

) (

1

2

i n

i

n

i i n

i i i tc

p p

p

Trang 39

n

i

n

i i n

i i i

n

i i i tc

p p

p tg

2 1

) (

Trong đó:

2

1 1

2

n

i i n

i

p

i,pi : trị số sức chống cắt i ở cấp áp lực nén pi

Mặt khác chú ý rằng, độ lệch (của tập hợp thống kê của nó) tính theo biểu thức:

Còn đối với c, (trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình

phương nhỏ nhất) thì độ lệch của chúng tính qua độ lệch của theo biểu thức:

n

n i

p

1 2

i tg c p

Độ rổng (n)

Độ bảo hòa (S%)

Độ sệt (B)

Hoạt độ

Chỉ số nén cố kế

Khô

Đẩy nổi ( ’)

0.0-16.2 88.9 1.438 0.761 0.478 71.7 94.4 1.55 0.82 0.897 4 o 26’ 0.133

SM 16.2- 23.3 1.906 1.546 0.966 42.0 85.8 29o02’ 0.007

Trang 40

GVHD : TS.Nguyeãn Vaên Ñaêng Trang 34

20.0

Định dạng
Số trang	122
Dung lượng	4,29 MB