Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu tường cọc bản dự ứng lực để ổn định bến cập tàu khu vực sông vĩnh bình tp hcm

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu tường cọc bản dự ứng lực nhằm ổn định bến cập tàu khu vực sông Vĩnh Bình, TP HCM.

• Tác giả: Nguyen Thanh Nguyen
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Phan
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Tường Cọc Bản Dự Ứng Lực Ổn Định Bến Cập Tàu Khu Vực Sông Vĩnh Bình TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. Đặt vấn đề
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Phương pháp nghiên cứu
• 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 4.1. Ý nghĩa khoa học
• 4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 5. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CỌC BẢN DỰ ỨNG LỰC ĐỂ ỔN ĐỊNH TƯỜNG KÈ
• 1.1. Giới thiệu kết cấu cọc bản dự ứng lực
• 1.2. Sản xuất cọc bản dự ứng lực
• 1.2.1. Vật liệu sử dụng
• 1.2.2. Kích thước cơ bản
• 1.3. Thi công cọc bản dự ứng lực
• 1.4. Ứng dụng của cọc bản dự ứng lực
• 1.5. Phân tích các ưu nhược điểm của kết cấu cọc bản dự ứng lực
• 1.6. Phân tích địa chất khu vực TP.HCM ảnh hưởng đến việc thiết kế các công trình kè ven sông
• 1.7. Các dạng tường kè cọc bản theo lý thuyết tính toán
• 1.8. Một số dạng chuyển vị của tường cọc bản
• 1.8.1. Biến dạng đối với cọc không neo
• 1.8.2. Biến dạng đối với cọc có neo
• 1.9. Phân tích ứng xử của nền đất
• 1.9.1. Bài toán đắp đất lưng tường kè
• 1.9.2. Bài toán dỡ tải
• 1.10. Các hình thức mất ổn định của tường kè [14]
• 1.10.1. Mất ổn định tổng thể
• 1.10.2. Mất ổn định do phá hoại cục bộ
• 1.11. Một số dạng kết cấu sàn giảm tải và tính toán ổn định
• 1.11.1. Đặt vấn đề
• 1.11.2. Sàn giảm tải bằng BTCT kết hợp với cọc BTCT
• 1.11.2.1. Giới thiệu kết cấu
• 1.11.2.2. Tính toán khả năng chịu lực và ổn định của kết cấu kè
• 1.11.3. Sàn giảm tải bằng vải địa kỹ thuật kết hợp cọc BTCT [13]
• 1.11.3.1. Giới thiệu dạng kết cấu
• 1.11.3.2. Tính toán ổn định và khả năng chịu lực
• 1.12. Một số sự cố kè trong thời gian gần đây
• 1.12.1. Bờ kè trung tâm thương mại Hà Tiên
• 1.12.2. Sự cố tường kè ở Phong Điền (Cần Thơ)
• 1.12.3. Bờ kè ở Sông Tiền (Vĩnh Long)
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN DỰ ỨNG LỰC
• 2.1. Xác định các tải trọng tác dụng lên tường cọc bản
• 2.1.1. Áp lực nước
• 2.1.2. Tải trọng trên kè (xét trong quá trình thi công và khi đưa vào sử dụng)
• 2.1.3. Tải trọng động
• 2.2. Các lý thuyết tính toán tường cọc bản
• 2.2.1. Phương pháp 1: Phương pháp cân bằng giới hạn Mohr – Rankine
• 2.2.1.1. Bài toán 1: Tường cọc bản không có neo
• 2.2.1.2. Bài toán 2: Tường cọc bản có neo
• 2.2.1.3. Kiểm tra ổn định tường kè
• 2.2.1.4. Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp
• 2.2.2. Phương pháp 2: Mô hình nền Winkler
• 2.2.2.1. Nội dung phương pháp
• 2.2.2.2. Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp
• 2.2.3. Phương pháp 3: Phân tích ứng xử đồng thời của nền đất và kết cấu (Phương pháp PTHH)
• 2.2.3.1. Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.2.3.2. Trình tự phân tích bài toán địa kỹ thuật theo phần mềm Plaxis
• 2.2.3.3. Mô hình đất trong PTHH
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH CHO BẾN CẬP TÀU KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCM
• 3.1. Tổng quan về dự án
• 3.1.1. Giới thiệu dự án
• 3.1.2. Mô tả kết cấu bến cập tàu
• 3.1.3. Địa hình khu vực
• 3.1.4. Địa chất công trình
• 3.2. Thực trạng dự án và hướng giải quyết
• 3.2.1. Mô tả hiện tượng kè bị chuyển vị trong quá trình thi công
• 3.2.2. Phân tích nguyên nhân của hiện tượng kè bị chuyển vị
• 3.2.3. Hướng giải quyết
• 3.3. Kiểm tra ổn định tổng thể nền
• 3.3.1. Kiểm tra tính toán ổn định nền dưới đất đắp
• 3.3.2. Tính toán độ lún cố kết của nền đất đắp trước kè
• 3.3.3. Tính toán nội lực trong tường sử dụng phương pháp giải tích
• 3.4. Kiểm tra tính toán sử dụng phần mềm Plaxis 3D tunnel
• 3.4.1. Lựa chọn các thông số phù hợp để nhập vào mô hình
• 3.4.2. Phân tích mô hình thiết kế
• 3.4.3. Các kết quả tính toán
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH TƯỜNG KÈ CHO BẾN CẬP TÀU KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCM
• 4.1. Đề xuất giải pháp
• 4.2. Tính toán giải pháp
• 4.2.1. Các giai đoạn tính toán
• 4.2.2. Kết quả tính toán
• 4.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tường cọc bản dự ứng lực

Tường cọc bản dự ứng lực là một giải pháp kỹ thuật hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong các công trình thủy lợi và giao thông. Công nghệ này được giới thiệu lần đầu tại Việt Nam vào năm 1999-2001 tại cụm công trình nhiệt điện Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. Cọc bản dự ứng lực có ưu điểm vượt trội về cường độ chịu lực nhờ tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực, giúp tăng độ cứng và khả năng chịu tải. Vật liệu sử dụng bao gồm xi măng PCB40, cốt liệu kích thước nhỏ hơn 20mm, và thép cường độ cao theo tiêu chuẩn ASTM A416. Quy trình sản xuất được kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo chất lượng và đa dạng chủng loại sản phẩm.

1.1. Sản xuất và vật liệu

Cọc bản dự ứng lực được sản xuất theo tiêu chuẩn JISA-5354 của Nhật Bản, sử dụng xi măng PCB40, cốt liệu kích thước nhỏ hơn 20mm, và thép cường độ cao. Quy trình sản xuất đảm bảo chất lượng và đa dạng chủng loại sản phẩm, phù hợp với nhiều loại địa hình và địa chất khác nhau.

1.2. Thi công và ứng dụng

Thi công cọc bản dự ứng lực sử dụng công nghệ ép rung kết hợp xói nước thủy lực. Các thiết bị chính bao gồm khung dẫn định vị, thiết bị nâng cọc, búa rung, và hệ thống bơm thủy lực. Ứng dụng chính của cọc bản dự ứng lực là trong các công trình kè ven sông, kênh rạch, và các công trình thủy lợi khác.

II. Phân tích kết cấu và ổn định bến cập tàu

Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích kết cấu tường cọc bản dự ứng lực trong việc ổn định bến cập tàu tại khu vực sông Vĩnh Bình, TP.HCM. Kết cấu bến tàu được thiết kế để chịu tải trọng từ tàu và các yếu tố môi trường như dòng chảy và thủy triều. Phương pháp phân tích bao gồm sử dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng và đánh giá ứng suất, biến dạng của tường cọc bản. Kết quả nghiên cứu cho thấy cọc bản dự ứng lực có khả năng chịu lực tốt, nhưng cần bổ sung các giải pháp gia cường như hệ neo và vải địa kỹ thuật để đảm bảo ổn định lâu dài.

2.1. Phân tích ứng suất và biến dạng

Phân tích ứng suất và biến dạng của tường cọc bản được thực hiện thông qua phần mềm Plaxis. Kết quả cho thấy cọc bản dự ứng lực có khả năng chịu lực tốt, nhưng cần bổ sung các giải pháp gia cường để đảm bảo ổn định lâu dài.

2.2. Giải pháp gia cường

Các giải pháp gia cường bao gồm sử dụng hệ neo và vải địa kỹ thuật để tăng cường độ ổn định cho kết cấu bến tàu. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong các dự án tương tự tại khu vực sông Vĩnh Bình.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả cụ thể về khả năng chịu lực và ổn định của tường cọc bản dự ứng lực trong điều kiện địa chất phức tạp tại khu vực sông Vĩnh Bình. Giải pháp ổn định được đề xuất bao gồm việc sử dụng hệ neo và vải địa kỹ thuật, giúp tăng cường độ ổn định và giảm thiểu nguy cơ sạt lở. Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và thi công các công trình tương tự trong tương lai.

3.1. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy tường cọc bản dự ứng lực có khả năng chịu lực tốt trong điều kiện địa chất phức tạp. Tuy nhiên, cần bổ sung các giải pháp gia cường để đảm bảo ổn định lâu dài.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và thi công các công trình tương tự trong tương lai, đặc biệt là tại các khu vực ven sông và ven biển.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3.260 km cùng mạng lưới sông ngòi chằng chịt, đặc biệt tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh với hệ thống sông Sài Gòn và sông Đồng Nai. Chế độ thủy triều tại đây mang đặc trưng bán nhật triều phức tạp với 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống mỗi ngày, biên độ triều cực đại đạt 1,49 m và lưu tốc dòng triều có thể lên đến 23 km/h. Điều kiện địa chất dọc theo các dải đồng bằng ven sông chủ yếu là lớp trầm tích bùn sét yếu bão hòa nước có chiều dày lớn trên 20 m, khiến các công trình kè bảo vệ bờ và bến bãi đối mặt với nguy cơ sạt lở rất cao. Từ năm 2000, công nghệ tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực được áp dụng rộng rãi nhờ ưu điểm mỹ quan và khả năng chịu lực cao, tuy nhiên đã xuất hiện không ít sự cố chuyển vị quá mức trong quá trình thi công và vận hành.

Luận văn thạc sĩ tập trung phân tích chuyên sâu ứng xử cơ học của hệ thống tường cọc bản dự ứng lực SW500-B kết hợp hệ dầm cọc neo trong nền đất bùn sét yếu tại công trình bến cập tàu khu vực sông Vĩnh Bình, Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu nghiên cứu cốt lõi là làm rõ nguyên nhân gây ra hiện tượng chuyển vị ngang nghiêm trọng khi thi công nạo vét lòng sông đến cao trình âm 3,0 m, từ đó thiết kế giải pháp gia cường tối ưu bằng sàn giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật cường độ cao PEC 200 và cọc bê tông cốt thép 350x350 mm. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện dựa trên dữ liệu địa chất, địa hình thực tế tại sông Vĩnh Bình trong giai đoạn từ tháng 6 năm 2013 đến tháng 11 năm 2013. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp nâng cao hệ số ổn định tổng thể của bờ kè đạt trên 1,42, kiểm soát chuyển vị ngang đỉnh kè dưới 25 mm và tiết kiệm từ 20% đến 30% kinh phí xây dựng so với các giải pháp xử lý truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp 3 mô hình lý thuyết cơ học đất và công trình ngầm kinh điển:

• Lý thuyết cân bằng giới hạn Coulomb - Rankine: Được sử dụng để xác định quy luật phân bố áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động tác dụng lên tường chắn theo chiều sâu. Phương pháp này thiết lập các phương trình cân bằng tĩnh học để tính toán chiều sâu chôn cọc tối thiểu và vị trí mô-men uốn cực đại trong thân cừ.
• Mô hình nền đàn hồi Winkler: Xem tương tác giữa nền đất và thân cọc như hệ thống lò xo đàn hồi tuyến tính với hệ số nền biến thiên theo độ sâu, giúp đánh giá sơ bộ độ võng và nội lực cọc chịu tải trọng ngang.
• Lý thuyết đàn dẻo Mohr-Coulomb trong cơ học đất: Mô tả trạng thái phá hoại cắt của khối đất bão hòa nước xung quanh công trình dựa trên hai thông số cơ bản là lực dính hiệu quả c và góc ma sát trong phi.

Các khái niệm trọng tâm trong luận văn bao gồm: Độ cứng chống uốn EI của cọc bản dự ứng lực tiết diện sóng SW500-B sản xuất theo tiêu chuẩn JIS A 5354; hiệu ứng vòm đất và cơ chế truyền tải trọng của sàn giảm tải; khả năng chịu kéo dài hạn và hệ số chống tuột của vải địa kỹ thuật gia cường nền đất đắp theo tiêu chuẩn BS 8006:1995.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của luận văn được thu thập từ hồ sơ khảo sát địa kỹ thuật bến cập tàu sông Vĩnh Bình gồm 4 hố khoan sâu đến 40 m, kết hợp với các thí nghiệm hiện trường như cắt cánh VST và thí nghiệm nén ba trục sơ đồ cố kết không thoát nước CU trong phòng thí nghiệm. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 24 mẫu đất nguyên dạng được lấy phân tầng đại diện cho toàn bộ các lớp địa chất từ lớp bùn sét yếu mặt trên đến tầng cát hạt trung chịu lực bên dưới. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm phản ánh chính xác tính dị hướng và mức độ biến thiên của các chỉ tiêu cơ lý đất nền.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích kết hợp giữa lời giải giải tích cổ điển và mô phỏng số phần tử hữu hạn qua phần mềm Plaxis 3D Tunnel là nhằm khắc phục nhược điểm của các công thức giải tích vốn bỏ qua tính biến dạng phi tuyến của đất và độ mềm của cọc. Mô hình Plaxis cho phép tái hiện chân thực từng giai đoạn thi công ngoài hiện trường, từ bước hạ cừ, thi công dầm neo, đắp đất lưng tường cho đến giai đoạn nạo vét dỡ tải trước bến. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu và mô phỏng được thực hiện đồng bộ trong thời gian 6 tháng (từ ngày 24 tháng 6 năm 2013 đến ngày 22 tháng 11 năm 2013).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Quá trình thi công nạo vét lòng sông trước bến xuống cao trình âm 3,0 m kết hợp đắp đất sau lưng kè lên cao trình dương 2,5 m đã gây mất cân bằng áp lực đất nghiêm trọng, khiến tường cọc bản SW500-B hiện hữu bị chuyển vị ngang vượt mức 35 cm, làm xoay nghiêng dầm neo kích thước 400x500 mm ra phía sông.
2. Áp lực đất chủ động sau lưng tường tăng thêm hơn 45% do tích tụ áp lực nước khi triều rút kiệt xuống 1,18 m, trong khi áp lực đất bị động giữ chân kè bị suy giảm hơn 60% sau khi nạo vét bùn sét, làm cho hệ số ổn định tổng thể Msf của công trình giảm xuống dưới 0,95 dẫn đến nguy cơ sụp đổ hoàn toàn.
3. Ứng dụng giải pháp sàn giảm tải gồm 2 hàng cọc bê tông cốt thép 350x350 mm dài 20 m kết hợp trải lớp vải địa kỹ thuật cường độ cao PEC 200 đã tiếp nhận và chuyển tải tới 55% tải trọng khối đất đắp xuống tầng chịu lực, giúp giảm 52% giá trị mô-men uốn cực đại phát sinh trong thân cọc bản dự ứng lực.
4. Sau khi bố trí hệ thống gia cường, chuyển vị ngang lớn nhất của tường cọc bản giảm mạnh 70%, đưa độ võng đỉnh kè về dưới 25 mm (đạt tiêu chuẩn an toàn cho phép), đồng thời nâng hệ số ổn định tổng thể Msf từ 0,95 lên 1,42, vượt 18% so với ngưỡng an toàn thiết kế yêu cầu là 1,20.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến hiện tượng mất ổn định bến cập tàu sông Vĩnh Bình là do tầng bùn sét yếu có cường độ kháng cắt rất thấp kết hợp chiều sâu ngàm cọc chưa đủ qua tầng trượt, lại chịu thêm áp lực thủy tĩnh dư thừa khi thủy triều rút nhanh. Hiện tượng này hoàn toàn tương đồng với các sự cố đứt gãy đê kè thực tế như vụ sạt lở trôi 30 m kè bến Trần Hầu tại thị xã Hà Tiên năm 2003 do tính toán thiếu hoạt tải sau lưng tường, hay sự cố bờ kè sông Tiền tại Vĩnh Long giai đoạn 1995 - 1996 khi lũ lớn gây xói trôi chân kè làm nghiêng toàn bộ hệ thống cọc neo.

Trong nghiên cứu, toàn bộ dữ liệu ứng xử cơ học được trực quan hóa qua biểu đồ chuyển vị ngang theo chiều sâu thân cọc và đồ thị lộ trình ứng suất của hai điểm khảo sát A và B trong phần mềm Plaxis. Biểu đồ cho thấy đường cong biến dạng của cừ ván có dạng uốn cánh cung điển hình của tường ngàm có một hệ neo, trong đó điểm uốn cực đại xuất hiện ngay tại mặt nạo vét tiếp giáp lớp bùn yếu. Bảng tổng hợp nội lực chỉ ra rằng nếu sử dụng sàn giảm tải bằng bê tông cốt thép nguyên khối thì chi phí sẽ tăng hơn 40%, trong khi giải pháp kết hợp vải địa kỹ thuật PEC 200 vẫn bảo đảm triệt tiêu hiệu quả áp lực ngang mà lại thi công nhanh chóng và tiết kiệm đáng kể ngân sách.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thi công hệ sàn giảm tải bằng 2 hàng cọc bê tông cốt thép kích thước 350x350 mm dài 20 m kết hợp trải lớp vải địa kỹ thuật cường độ cao PEC 200 nhằm triệt tiêu tối thiểu 50% áp lực đất hông tác dụng lên lưng tường cừ SW500-B, hoàn thành toàn bộ công tác trong thời hạn 45 ngày do nhà thầu chuyên ngành nền móng thực hiện.
2. Thực hiện đào dỡ tải cục bộ lớp đất đắp sau lưng kè với chiều rộng 10 m xuống cao trình dương 0,0 m trước khi thi công hoàn thiện mặt bến nhằm giảm ngay 30% áp lực chủ động tức thời, hoàn thành trong vòng 15 ngày bởi đơn vị cơ giới thi công đất.
3. Thiết lập hệ thống tầng lọc thoát nước ngược kết hợp gia cố rọ đá dày từ 0,8 m đến 1,0 m dưới chân kè để giải tỏa 100% áp lực thủy tĩnh dư thừa sau lưng tường và ngăn chặn triệt để hiện tượng xói lở chân cọc do lưu tốc dòng chảy 23 km/h, thực hiện trong 30 ngày dưới sự điều hành của ban quản lý dự án đường thủy.
4. Lắp đặt trạm quan trắc tự động chuyển vị sâu bằng ống đo Inclinometer và đồng hồ đo áp lực nước lỗ rỗng với chu kỳ thu thập dữ liệu 7 ngày một lần trong suốt 90 ngày đầu đưa công trình vào vận hành, duy trì ngưỡng cảnh báo chuyển vị đỉnh cọc không vượt quá 20 mm để chủ đầu tư chủ động xử lý các tình huống rủi ro phát sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư tư vấn thiết kế địa kỹ thuật và công trình thủy lợi: Ứng dụng quy trình tính toán phối hợp giữa phương pháp giải tích Blum - Rankine và phần mềm Plaxis 3D Tunnel để tối ưu hóa chiều dài chôn cọc, giúp tiết kiệm từ 15% đến 25% khối lượng vật tư cọc ván cho các công trình ven sông có địa chất bùn sét dày trên 20 m.
2. Nhà thầu thi công hạ tầng giao thông và bến cảng: Nắm vững quy trình công nghệ hạ cọc bằng búa rung kết hợp xói nước áp lực 150 kg/cm2, đồng thời kiểm soát nghiêm ngặt các bước phân kỳ nạo vét dỡ tải để loại trừ nguy cơ sạt lở bến cập tàu trong giai đoạn thi công cao điểm.
3. Ban quản lý dự án và các cơ quan quản lý đê kè đô thị: Tiếp cận cơ sở khoa học tin cậy để thẩm tra biện pháp kỹ thuật xử lý sự cố công trình ven sông, phục vụ công tác quy hoạch hệ thống kè chống sạt lở thích ứng với mực nước triều cường lịch sử 1,49 m tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.
4. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Xây dựng công trình thủy: Sử dụng tài liệu như một case study thực tế chuẩn mực về tính toán tương tác đất - kết cấu phi tuyến, làm rõ hiệu quả đột phá của việc kết hợp cọc bê tông cốt thép với vải địa kỹ thuật cường độ cao PEC 200 trong việc xử lý biến dạng nền móng phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

Tường cọc bản bê tông dự ứng lực có ưu thế gì so với tường cừ bê tông truyền thống?

Cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực sản xuất tại nhà máy theo tiêu chuẩn JIS A 5354 có độ cứng chống uốn cao hơn 30%, tiết diện dạng sóng SW400 đến SW600 tối ưu hóa khả năng chịu lực và chống nứt. Công nghệ ép rung kết hợp xói nước áp lực 150 kg/cm2 giúp thi công nhanh chóng, tăng độ kín khít và nâng cao tuổi thọ công trình trong môi trường nước xâm thực.

Vì sao bến cập tàu sông Vĩnh Bình lại xảy ra chuyển vị ngang lớn khi thi công nạo vét?

Địa tầng khu vực sông Vĩnh Bình chứa tầng bùn sét yếu dày hơn 20 m. Khi nạo vét lòng sông sâu đến cao trình âm 3,0 m, áp lực đất bị động giữ chân kè suy giảm hơn 60%. Cùng lúc đó, việc đắp đất sau lưng kè kết hợp triều rút kiệt 1,49 m đã tạo chênh lệch áp lực đất chủ động và áp lực thủy tĩnh rất lớn làm xoay nghiêng thân cọc.

Cơ chế làm việc của sàn giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật PEC 200 là gì?

Sàn giảm tải hoạt động bằng cách tiếp nhận trọng lượng đất đắp bên trên và truyền thẳng xuống tầng đất tốt thông qua 2 hàng cọc bê tông 350x350 mm dài 20 m. Lớp vải địa kỹ thuật cường độ cao PEC 200 hoạt động theo tiêu chuẩn BS 8006, đóng vai trò tạo hiệu ứng vòm đất, giúp giảm trên 50% áp lực đất ngang truyền vào thân cừ ván SW500-B.

Phần mềm Plaxis đóng vai trò như thế nào trong việc giải quyết bài toán địa kỹ thuật này?

Phần mềm Plaxis 3D Tunnel cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất - biến dạng phi tuyến của nền đất bão hòa nước tương tác với kết cấu tường cừ và hệ neo theo từng giai đoạn thi công. Mô hình số đã lượng hóa chính xác sự gia tăng hệ số ổn định tổng thể Msf từ 0,95 lên 1,42 sau khi áp dụng phương án gia cường.

Làm thế nào để loại bỏ áp lực nước dư thừa gây mất ổn định sau lưng tường cừ kín khít?

Do cừ ván dự ứng lực có tính chống thấm cao, giải pháp bắt buộc là bố trí hệ thống tầng lọc thoát nước ngược bằng đá dăm và ống thu nước đục lỗ bọc vải địa kỹ thuật sau lưng tường. Hệ thống này giúp nước ngầm tiêu tán nhanh chóng khi triều rút với lưu tốc 23 km/h, triệt tiêu 100% áp lực thủy tĩnh dư thừa tác động lên thân kè.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết toàn diện bài toán cấp thiết về ổn định công trình bến cập tàu sông Vĩnh Bình trên nền địa chất bùn sét yếu dày trên 20 m tại Thành phố Hồ Chí Minh.
• Xác định chính xác cơ chế gây mất ổn định kè là do sự kết hợp giữa suy giảm 60% áp lực bị động khi nạo vét âm 3,0 m và sự gia tăng đột biến của áp lực đất chủ động khi triều rút.
• Khẳng định tính khả thi và hiệu quả vượt trội của phương án sàn giảm tải cọc bê tông cốt thép 350x350 mm dài 20 m kết hợp vải địa kỹ thuật PEC 200 giúp giảm hơn 50% áp lực ngang lên tường kè.
• Nâng cao hệ số ổn định tổng thể của toàn bộ công trình từ mức nguy hiểm 0,95 lên 1,42 và khống chế chuyển vị ngang đỉnh kè nằm trong giới hạn an toàn dưới 25 mm.
• Xây dựng quy trình phân tích chuẩn mực kết hợp giữa phương pháp giải tích Rankine và mô phỏng số Plaxis cho các công trình đê kè chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều 1,49 m.

Đóng góp cốt lõi của công trình là đề xuất giải pháp kỹ thuật sàn giảm tải bằng vải địa kỹ thuật cường độ cao thay thế sàn bê tông cốt thép liền khối đắt đỏ, giúp tiết kiệm từ 20% đến 30% chi phí xây lắp mà vẫn đảm bảo an toàn tuyệt đối. Trong 12 tháng tiếp theo, nhóm nghiên cứu khuyến nghị tiếp tục mở rộng mô hình quan trắc tự động tại các dự án ven sông Sài Gòn và phát triển bộ công cụ tính toán tự động hóa tương tác cừ - sàn giảm tải. Các đơn vị tư vấn, nhà thầu và các nhà khoa học hãy tham khảo ngay toàn văn luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng để ứng dụng các giải pháp gia cường nền móng tiên tiến cho các công trình thủy lợi, cảng biển trên toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ TƯỜNG COC BẢN DỰ UNG LUC DE ON DINH TUONG KE. Giới thiệu kết câu cọc ban dự Ứng IWC. Sản xuất cọc ban dự UNG LUC 7. Vật liệu sử dụng.---- cĂ SH TH nọ He+ [.

Kích thước cơ bản. Thi công cọc bản dự Ứng ÌỰC. Ứng dụng của cọc bản dự UNG LUC. Phan tích các ưu nhược điểm của kết cầu cọc bản dự ứng lực.

Phân tích dia chất khu vực TP. ảnh hưởng đến việc thiết kế các công trình K€ Ven SONG. Các dạng tường kè cọc ban theo lý thuyết tính toán. Một số dạng chuyền VỊ của tường COC bảñ.

Biến dạng đối với cọc không neo. Biến dạng đối với COC CÓ Ï I€O. Phân tích ứng xử của nền đất. Bài toán đắp đất lưng tường kè.--¿-¿- - + 2+2 E2 SE xxx rrrkrreg l6 1.

Bài toán dỡ tải. HH nọ re 16 1. Các hình thức mất ôn định của tường kẻ [14]_. Mất 6n định tổng thỂ.

Mat 6n định do phá hoại cục bỘ. Một số dạng kết cau sản giảm tải và tính toán Ổn định. Dat Vann dG cee ccccccscscscececesescsvscscecesvsvevscscecsevsvevacscecevavsvacecesevavacaceceeasees 18 1. San giảm tai bang BTCT kết hợp với cọc BTCTT.

GiGi thiệu KEt cẫu.--c+-tt th TH TH ng HH ng ngư 19 1. Tính toán kha năng chịu lực va ôn định của kết cầu kè. San giảm tải bằng vải địa kỹ thuật kết hợp coc BTCT [13]. Giới thiệu dạng kết cấu.

Tính toán 6n định và khả năng chịu LUC. Một số sự cô kè trong thời gian gần đây. Bờ kè trung tâm thương mại Ha TiÊn. Sự cô tường kè ở Phong Điền (Cần Tho)).

Bờ kè ở Sông Tiền (Vinh Long):. 24 CHUONG 2_ CƠ SỞ TÍNH TOÁN TƯỜNG COC BAN DỰ UNG LỰC. Xác định các tải trọng tac dụng lên tường cọc bản.-- CS tt ST 111212 11111112111 1111 0111. Ap lực nưỚC .-c-ctt TT T111 T111 111111151511111111 T111 ưài26 2.

Tải trọng trên kè (xét trong quá trình thi công và khi đưa vào sử dung). Tải trọng đỘng. Các lý thuyết tính toán tường cọc bản. Phương pháp 1: Phương pháp cân bang giới hạn Mohr — Rankine.

Bài toán 1: Tường cọc bản không có neo. Bài toán 2: Tường cọc bản CÓ 'I€O. Kiểm tra 6n định tường kè. Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp 2: Mô hình nền Winkler .Nội dung phương pháp. Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp. Phương pháp 3: Phân tích ứng xử đồng thời của nền đất và kết cau (Phuong pháp PTHA). Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn.

Trình tự phân tích bài toán địa kỹ thuật theo phần mềm Plaxis .Mô hình đất trong PTHH.--- - + 2 2E E£EE+E£E+E£EEE£E£ESEEeErkrkrkrree 48 2. Họre 50 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KIEM TRA NGUYEN NHÂN GAY MAT ON ĐỊNH CHO BEN CAP TAU KHU VUC SÔNG VĨNH BÌNH TP. Téng quan về dự án:. Giới thiệu dự án.

Mô tả kết cau bến cập tàu. Địa hình khu VỰC. Địa chất công trình. Thực trạng dự án và hướng giải quyẾT.

Mô tả hiện tượng kè bị chuyển vị trong quá trình thi công. Phân tích nguyên nhân của hiện tượng kè bị chuyển VI cà 56 3. Hướng giải QUyẾt. Kiểm tra ôn định tong thể nên.---- - + 252 EE+EEEEE2E£E£EEEEE£ErEeEvererered 57 3.

Kiếm tra tính toán 6n định nên dưới đất đắp. Tính toán độ lún cô kết của nền đất đắp trước kè. Tính toán nội lực trong tường sử dụng phương pháp giải tích. Kiểm tra tinh toán sử dung phan mềm Plaxis 3D tunnel.

Lựa chọn các thông số phù hợp dé nhập vào mô hình. Phân tích mô hình thiẾt kế .-cc tr Hye 64 3. Các kết quả tính toán .---- + E26 EEEE SE 1 E912 1212111111121 11 11111 re. LG LH nọ và73 CHUONG 4 TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP ON ĐỊNH TƯỜNG KE CHO BEN CẬP TAU KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.

Dé xuất giải pháp. Tính toán giải pháp. Các giai đoạn tính fOáñ. Kết quả tính toán.

Kiém tra kha nang chiu luc cua KẾT CBU.cceecscecececesessesecscecessssevecscecesevevsceceees 85 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,.-G- G1191 SE 1121 E11 ni 86 KẾT LUUẬN. E111 1E 51115191 1 1110151 11v 10111011 TT ng ng. 86 KIEN NGHI 2 87 TAI LIEU THAM KHAO.cccccccscscscececesessssscscececsevevscscecsevevscacececevavacaceceeavavaceceees 88 MỤC LUC HÌNH VE Hình 1.1 Mặt bằng cọc đóng dau .------ - 52522 1E SE 1 1515211121111 E11 11x cxe, 5 Hình 1.2 Mặt đứng cọc đóng đầu.3 Mặt bằng cọc dau rung.4 Mặt đứng cọc đầu đóng rung .----¿- - + 252262 EE£E£EEErkrkrkrkrree 5 Hình 1.5 Mặt cat điển hình (cọc giỮa.6 Hệ thống công nghệ thi công cọc bản dự ứng lực.7 Xói nước để hạ cọc bản dự UNG LUC. cv ng hy 8 Hình 1.8 Hệ thống khung dẫn định vi dé thi công cọc bản dự ứng lực .9 Ha cọc bản dự Ung LUC.

111g ng 11111 kg 8 Hình 1.10 Hình ảnh sau khi thi công xả mũ đầu cọc. voces esessesescsesesssseeeseees 8 Hình 1.11 Hình anh chuân bi thi công neo cọc bản dự ứng lực vào các vi trí mau ¡9 .12 Hình ảnh thi công bản bê tông trên đầu tường cọc bản .13 Coc bản trong tường chắn trên trục giao thông.14 Coc bản trong kết cau bến cảng, hồ chứa nước, kênh mương .15 Dam mũ trên đầu cọc bản. - -- - - - sEEE 12k E112 gEgEgvg gegerkei 9 Hình 1.16 Bờ kè dọc sông thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai: cir ván SW400- 500-600 dài I3. GG Q10 nọ ng 10 Hình 1.17 Bờ kè thị tran Tân Thạnh — Long An đang thi công: cir ván SW500 S212 510/000 %Ả.18 Bờ kè cảng Holcim — tỉnh Ba Ria Vũng Tau: cọc bản SW500:.19 Bờ kè Thị xã Thủ Dau Một, Tinh Binh Dương:.20 Các dạng tường cọc bản theo lý thuyết tính toán.21 Cac dang neo trong tường Ke .22 Các dạng chuyền vị của tường cọc bản không neo.23 Các dạng chuyển vi của tường cọc ban 1 hệ neo.24 Tường cọc bản bị mat 6n định tong thé.25 Tường cọc bản bị phá hoại cục bộ.26 Tường cọc bản bị phá hoại do hệ thong neo giữ.27 Mặt cắt kè điển hình có san giảm tải băng BTCT.28 So đồ tính và nội lực kết CaU.29 Mat cắt điển hình sàn giảm tải bang vải địa KT kết hop cọc BTCT .30 Hình ảnh tường kè DỊ sat ÍỞ .1 Sơ đồ áp lực đất lên tường cừ cọc bản.2 Áp lực thuỷ tĩnh của nước [2] .3 Áp lực đất trạng thái cân băng tĩnh.4 Sơ đồ tính tường cọc bản đóng vao lớp đất cát [4].5 Biểu dé tường độ võng và moment của tường cọc bản có neo.6 Sơ đồ tính tường cọc 1 hệ neo, tường cắm vào lớp đất bùn sét và lớp cát.7 Sơ đồ tính tường cọc bản có 1 hệ neo, tường cắm vao lớp đất cát và lớp đất "1 .8 Sơ đồ tính tường cọc bản có một neo, đầu ngàm vào đất cát.9 Biểu đồ xác định tỉ số = theo Blumn (193 1).- 56s sex csxe: 37 Hình 2.10 Mô hình tính toán tường cọc bản với nên biến dạng cục bộ.11 Dạng hình học đơn giản của các phan tử .----25-555+s+ccszs+sccee 46 Hình 2.13 Xác định Ee qua thí nghiệm nén cố kết .I VỊ tri dự án .2 Mặt bang bến cập tàu .3 Mặt cắt bến cập tàu.

--- + c2 ST T311 E1115121111111 11111 ck ri54 Hình 3.4 Áp lực tac dụng lên tường cọc DAN .-cc cv re, 59 Hình 3.5 Mô hình kè hiện hữu sử dụng mô phỏng Plaxis 3D Tunnel.6: Chuyển vị đất nền khi nạo vét tới cao trình -3.7: Chuyén vị hệ coc neo va đầm neo khi nạo vét tới cao trình -3.8 Biéu dé chuyén vi của tường cọc bản khi dao đến cao trình +0.9 Biểu đồ chuyên vi của tường cọc bản khi nao vét đến -2.10 Biéu đồ chuyền vị đất nền tại cao trình +0.00 phía lung tường kè khi nao 00000 1.11 Biểu đỗ chuyền vi đất nên tại cao trình +0.00 phía lưng tường kè khi nạo 1.1 Mặt bang giải pháp gia cỗ cho tường kè.3 Mô hình tính toán có gia cường lớp vải địa kỹ thuật.4 Dao giảm tải phía lưng tường kè (bề rộng 10m) tới cao trình +0.5 Bồ sung 2 lớp cọc BTCT 350x350 dài 20m, trải lớp vải địa cường độ cao.6: Chuyển vị của nên đất sau khi nạo vét tới cao trình -3.7: Hệ số ốn định Msf=1.--¿5- 5+ 252 S2‡E+E+ESEE£E£ErEsEerersrerree 79 Hình 4.8 Vị trí 2 điểm khảo sát A và Buu.9: Lộ trình ứng suất của điểm A và điểm B.----2-5555cc+csczcsceceee 81 Hình 4.10 Biéu đồ chuyền vị của nền lưng tường kè tại cao trình +0.11 Biểu đồ chuyền vị ngang của tường cọc bản trước và sau khi gia cố .83 MỤC LUC BANG BIEU Bang 1.1 Thông số kỹ thuật của cọc ban dự ứng LUC .1 Giá trị k/z (T/m*) theo tính chất của nền đất .2 Hệ số nền dùng để xác định k, cho IHÓNE CỌC.1 Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa Chat .2 Bang kết quả cắt cánh hiện trường: .3 Kết quả thí nghiệm ba trục sơ đỒ CU .4 tính toán hệ số áp lực ngang các lớp đất.5 Các thông số địa chat của mô hình tinh toán.6 Các thông số Cừ bản BTCT SW500-B.7 Thông số dầm neo BTCT 400x500.8 Thông số vải địa cường độ cao PEC 200.9 Thông số cọc BTCT 350x350 theo mô hình Plaxis 3D Tunnel. Đặt van đề Nước ta với đặc điểm là đường bờ biển dài hơn 3.260 km (không ké các dao), khu vực đất liền có hệ thống sông ngòi khá lớn. Vì vậy, nhu cầu xây dựng các công trình đê kè chắn sóng và chống xói lở hai bên bờ sông là nhu cầu khá lớn đối với nước ta trước đây cũng như là hiện nay. Đặc biệt, khu vực TP.HCM có hệ thống sông và kênh rạnh khá chang chit bao gồm hệ thống sông Sai Gòn, sông Đồng Nai.

Dac điểm của hệ thông sông ở đây là quang co và dòng chảy mạnh, rất dé gây ra xói lở hai bên bờ. Đồng thời, khu vực TP.HCM cũng là nơi chịu ảnh hưởng của thuỷ triều với đặc điểm bán nhật triều (2 lần triều lên và 2 lần triều xuống trong 1 ngay) gây tác động khá lớn đến cuộc sống người dân. Bên cạnh đó, rất nhiều khu dự án và các công trình công cộng được xây dựng ven khu vực sông là xu hướng hiện tại và trong tương lai của thành phố.Việc này đòi hỏi cần có hệ thông kết cấu kè bền vững đảm bảo an toàn cho khu vực dọc bờ sông. Từ khoảng năm 2000, bên cạnh các kết cau đê - kè truyền thống, người ta còn sử dụng kết cầu cọc ván dự ứng lực xem như là một giải pháp pho bién cho viéc thi công các kết cầu đứng dọc bờ sông.

Đồng thời, khi áp dụng dạng kết cấu này đã có không ít sự cố xảy ra trong quá trình thi công và khi vận hành đưa vào sử dụng.