Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MỚI TRONG GIA CỐ
KÈ ĐÔ THỊ VEN SÔNG
Đỗ Tuấn Nghĩa
Trường Đại học Thủy lợi, email: dotuannghia@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG giới thiệu tổng mặt bằng công trình với tổng
diện tích 23 ha. Vị trí mặt cắt kè nghiên cứu
Ngày nay, các khu đô thị mới được xây
là cọc C9 gồm 3 hố khoan HK4, BS7, và
dựng ngày càng nhiều tại Việt Nam. Trong
BS8. Mặt cắt địa chất tại cọc C9 chứa phần
đó, rất nhiều đô thị được xây dựng ven sông
lớn là đất loại sét (Hình 2). Trong đó, lớp trên
để tận dụng cảnh quan đẹp và diện tích đất
cùng là lớp 2. Thành phần chính của lớp là
rộng lớn tại các khu vực này. Tuy nhiên, do
bùn sét pha, bùn sét, màu xám xanh đen,
đặc điểm địa chất ven sông là đất phù sa tích
xám xanh, trạng thái chảy đến dẻo chảy. Lớp
tụ từ hàng triệu năm với bề dày lớp đất yếu
này có chiều dày thay đổi từ 2m đến 12.3m.
lớn, việc xử lý nền móng, kè công trình ven
Kết quả thí nghiệm SPT của lớp 2 từ 1 tới 3
sông trở nên rất khó khăn. Điều này có thể
búa. Phía dưới lớp 2 là lớp 3, cát pha, đôi
thấy ở một loạt các khu đô thị ven sông Sài
chỗ xen kẹp cát, màu xám đen, xám xanh,
Gòn, sông Đồng Nai, sông Tiền, và sông
nâu vàng, xám nâu, trạng thái chảy đến dẻo,
Hậu, v.v... Nhiều giải pháp kè gia cố đã được
Nspt = 5 ~ 7. Lớp 3 có bề dày thay đổi từ phía
sử dụng cho các khu vực này như kè rọ đá,
đồng (6m) ra phía sông (2m). Lớp 4 là bùn
khung dầm bê tông kết hợp trồng cỏ; kè
sét, bùn sét pha, đôi chỗ xen kẹp các lớp cát
tường bê tông trên nền cọc xi măng đất; kè
mỏng, màu xám xanh đen, xám nâu, trạng
tường cọc khoan nhồi; v.v... Mỗi giải pháp đều
thái chảy đến dẻo chảy. Lớp này gặp ở tất cả
có những điều kiện áp dụng riêng biệt phụ
các lỗ khoan với chiều dày lớp thay đổi từ
thuộc đặc tính kỹ thuật và kinh tế của chúng.
6.30m đến 25.50m. Giá trị Nspt thay đổi trong
Mục đích của nghiên cứu này là giới thiệu
phạm vi rộng từ 1 đến 8. Lớp 5 là sét, sét
khả năng ứng dụng của loại tường kè bê tông
pha, đôi chỗ xen kẹp các ổ cát, màu xám nâu,
cốt thép trên nền cọc kết hợp tường cừ dự
xám xanh đen, xám vàng-xám xanh, trạng
ứng lực bên dưới để giữ ổn định mái đắp của
thái dẻo mềm đôi chỗ dẻo cứng. Lớp này có
đường ven sông tại các khu đô thị. Phần mềm
chiều dày thay đổi từ 3.60m đến 31.20m,
PLAXIS 3D được sử dụng để phân tích ổn
Nspt = 3 ~ 19. Phía dưới lớp 5 là lớp 6a. Đây
định mái kè trước và sau khi gia cố. Ngoài ra,
là sét, sét pha, màu xám xanh, xám nâu - xám
kết quả phân tích cũng được so sánh với kết xanh, nâu vàng, trạng thái nửa cứng, đôi chỗ
quả của module SLOPE/W trong phần mềm dẻo cứng với chiều dày lớp thay đổi từ 2m đến
GEOSTUDIO để chứng thực khả năng giữ 9m. Nhìn chung, địa chất trong phạm vi xây
ổn định của hệ kết cấu. dựng kè là sét yếu rất dày, có tính chất xây dựng
2. TUYẾN KÈ TRONG NGHIÊN CỨU
kém, dễ mất ổn định. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp
đất sử dụng trong tính toán được tổng hợp tại
Tuyến kè trong nghiên cứu là đoạn kè mái Bảng 1. Thông tin quan trắc mực nước sông là
taluy đắp của đường ven sông trong khu vực mực nước max P2% tại +2.2m và mực nước
đô thị mới dọc sông Hậu, tại Cần Thơ. Hình 1 min P95% tại -1.52m.
214
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
Vị trí nghiên cứu neo tối thiểu vào lớp số 5. Do đó, hiệu quả
làm việc của neo không cao. Vì vậy, giải
pháp 3 được đề xuất sử dụng. Giải pháp 3 là
sự kết hợp của cừ dự ứng lực ngăn cung trượt
sâu và tường chắn bê tông ngăn trượt cục bộ
của khối đất đắp. Giải pháp này mới bắt đầu
được áp dụng cho các công trình tại Việt
Nam. Cụ thể, tường bê tông cốt thép có bề
Hình 1. Tổng mặt bằng và phạm vi dày 0.6m, chiều cao 6m, đáy rộng 4.6m, sườn
kè nghiên cứu dày 0.25m được bố trí theo khoảng cách 3m.
Tường được đặt trên hệ cọc PHC D600 gồm
1 hàng cọc xiên (L = 35m, 1:6) và 1 hàng cọc
Cát đắp
Kè BTCT
đứng (L = 30m), khoảng cách 3m/cọc. Tường
Lớp 2
cừ là cừ dự ứng lực SW400a, dài 25m cắm
Lớp 3 Bao tải cát
vào lớp 4. Phía ngoài sông được đắp bệ phản
Lớp 4
áp bằng bao tải cát kết hợp lát đá trên bề mặt
SW400a
PHC D600
theo mái 1:3. Bệ phản áp giúp giữ ổn định và
chống xói cho bề mặt kè.
Lớp 5
Tường btct
Hình 2. Mặt cắt địa chất cọc C9 3
và giải pháp kè gia cố 4 2
Cọc
Bảng 1. Thông số đầu vào của đất 5
72.5m
Cừ
Thông Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp
Đơn vị 6a
số 2 3 4 5 6a
kN/m3 17.2 18.2 16.7 18.5 19.8
E kN/m2 2000 5000 4000 2000 6000
0.35 0.3 0.35 0.35 0.32
2
c kN/m 5.1 6.4 12 15.2 32.7 Hình 3. Mô hình kè
độ 3.7 22.6 10 9.8 14.3
4. PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH
3. GIẢI PHÁP GIA CỐ KÈ Để phân tích ổn định kè, phần mềm phần
Do yêu cầu thi công đường ven sông, tử hữu hạn PLAXIS được sử dụng. Phương
chiều cao san lấp lớn nhất là 5.9 m (từ cốt - pháp phân tích dùng trong phần mềm là
3.2m tới +2.7m). Ngoài ra, do chiều dày lớp phương pháp giảm cường độ của đất. Về cơ
đất yếu lớn nên mặt trượt dự đoán sẽ nằm rất bản, góc ma sát trong () và lực dính đơn vị
sâu. Các giải pháp có thể xem xét áp dụng (c) của đất sẽ được giảm đi thông qua hệ số
cho bài toán này là: (1) tường trọng lực; (2) Msf trong khi các thông số khác vẫn giữ
cừ dự ứng lực kết hợp neo; (3) tường trọng nguyên. Msf càng tăng thì c và càng giảm
lực kết hợp cừ dự ứng lực trên nền cọc. Giải như thể hiện trong công thức 1. Việc này dẫn
pháp 1 không thể ngăn được cung trượt sâu. tới biến dạng của toàn bộ khối đất tăng gây ra
Giải pháp 2 có thể ngăn được cung trượt sâu mất ổn định của hệ thống kè và đất. Hệ số ổn
nhờ chiều dài cừ. Tuy nhiên, giải pháp này sẽ định của hệ kè-đất sẽ là giá trị Msf lớn nhất
cần chiều dài neo lớn khoảng 40m để đặt bầu trong phân tích.
215
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
Để mô phỏng đầy đủ hệ kè gồm tường bê tuyệt đối của chuyển vị nút là rất lớn, điều
tông cốt thép, cừ dự ứng lực, và cọc rỗng này chỉ có tác dụng chỉ thị cho thời điểm mất
D600, mô hình không gian đã được sử dụng ổn định của khối đất và không phải là chuyển
trong nghiên cứu như thể hiện trong Hình 3. vị của khối đất trong thực tế.
Thông số đầu vào của đất được tổng hợp tại Kết quả phân tích ổn định theo PLAXIS
Bảng 1. cho 2 trường hợp mực nước min và nước rút
từ mực nước max về min được tổng hợp
trong Bảng 2. Để so sánh, kết quả phân tích
theo Geoslope dùng phương pháp cân bằng
Cừ DUL giới hạn cũng được tổng hợp. Dựa vào Bảng
2, ta có thể thấy kết quả theo 2 phương pháp
Mặt trượt dự đoán
là tương đương và đều lớn hơn hệ số ổn định
cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 9902:2016
[1] với công trình cấp IV. Do vậy, công trình
kè trên đảm bảo yêu cầu giữ ổn định cho đất
Hình 4. Biểu đồ dịch chuyển gia tăng đắp bên trên và khối đất phía dưới.
của khối đất trong phân tích ổn định
Bảng 2. Kết quả phân tích ổn định
1.3
1.21 Trường GEOST
PLAXIS [K]
1.2 hợp UDIO
Msf
1.1 MNN min 1.21 1.20 1.20
Nước rút 1.15 1.13 1.10
1
0 100 200 300 400 500 600 Max-Min
Chuyển vị (m)
Hình 5. Biểu đồ quan hệ giữa Msf 5. KẾT LUẬN
và chuyển vị nút Kết quả nghiên cứu cho thấy giải pháp
Kết quả phân tích ổn định trong trường tường sườn bê tông cốt thép trên hệ cọc kết
hợp mực nước min được thể hiện trong Hình hợp cừ dự ứng lực phía dưới có thể giữ ổn
4. Trong hình, phần dịch chuyển gia tăng hay định tốt cho mái đắp khi xây dựng đường ven
tốc độ trượt của khối đất được thể hiện bằng sông trong các khu đô thị mới. Do đặc thù địa
phổ màu. Dựa vào phổ màu ta có thể thấy chất ven sông thường gồm các lớp đất yếu và
mặt trượt của khối đất được dự đoán đi ngay dày, giải pháp trên có thể ngăn được cung
phía dưới phạm vi cừ dự ứng lực. Lưu ý rằng trượt sâu của khối đất nền khi chịu tải. Ngoài
mặt trượt này sẽ gia tăng cùng chiều sâu cắm ra, khi so sánh kết quả phân tích ổn định với
cừ trong khu vực nghiên cứu nhưng hệ số ổn phần mềm Geoslope, phần mềm PLAXIS 3D
định của khối đất cũng tăng theo. Biểu đồ cho ra hệ số ổn định tương đương và có thể
quan hệ giữa hệ số triết giảm cường độ Msf được sử dụng để phân tích ổn định các bài
và chuyển vị nút tại điểm chân kè được thể toán kè sông. Lưu ý, trong phạm vi nghiên
hiện trong Hình 5. Khi Msf tăng, do cường độ cứu chỉ xem xét vấn đề ổn định tổng thể của
của đất giảm nên chuyển vị nút cũng tăng hệ kè, phân tích ứng suất biến dạng của hệ kè
theo. Đặc biệt, khi Msf đạt giá trị 1.21, chưa được đề cập đến và sẽ được trình bày
chuyển vị nút tăng đột biến và đường quan hệ trong các nghiên cứu tiếp theo.
giữa hai đại lượng gần như đi ngang. Sự gia
tăng chuyển vị này cho thấy khối đất bên 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
dưới đã đạt bị trượt và hệ số ổn định tương [1] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9902:2016. Công
ứng của khối đất là 1.21. Lưu ý rằng giá trị trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê sông.
216
nguon tai.lieu . vn
