Luận văn Thiết kế kè bảo vệ bờ sông Cần Thơ

c xác định theo công thức: 3 0. . . . (m)s d d d h        Trong đó: : Hệ số an toàn, chọn  = 1.3 d0: là hệ số phụ thuộc vào hệ số mái dốc, m = 2.5 thì do = 0.12 hs: Chiều cao sóng, hs = 0.82m : Tỷ số giữa chiều dài và chiều cao sóng, 3.75 4.55 0.82 s sh      : Trọng lƣợng riêng của nƣớc,  = 1 T/m3. d: Trọng lƣợng riêng của đá, d = 2.6 T/m 3 . Vậy: 3 0 3 . . . . 1 1.3 0.12 0.82 4.55 2.6 1 0.133 m s d d d h               Chọn đƣờng kính viên đá là d = 15 cm Vậy ta chọn đƣờng kính viên đá là 15cm. Đá đƣợc bố trí trên nền đá dăm dày 10cm, xuôi theo mái dốc tự nhiên của mái đất nhằm đảm bảo dòng chảy không bị biến đổi, đồng thời gia tăng sức chịu lực cho chân kè. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 98 VI. Thiết kế các bộ phận phụ 1. Lan can bảo vệ Trên đỉnh tƣờng kè bố trí hệ thống can can để trang trí và an toàn cho ngƣời đi bộ. Trụ lan can bằng bê tông cốt thép hình trụ vuông cạnh 25cm, trên đỉnh trụ có gắn quả cầu bằng Inox đƣờng kính 20cm để trang trí. Bố trí hệ thống thanh chắn bảo vệ xuyên suốt chiều dài kè. Thanh chắn bằng thép tròn không gỉ, đƣờng kính 60cm, thanh chắn đƣợc chôn vào đỉnh tƣờng chắn và trụ lan can một đoạn 10cm. Hình 37 – Chi tiết trụ lan can Hình 38 – Chi tiết hệ thống thanh lan can bảo vệ LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 99 2. Vỉa hè Vỉa hè rộng 2m, thấp hơn đỉnh tƣờng 20cm, đƣợc lát bằng gạch Terazo (40x40x3)cm, phía dƣới là lớp vữa xi măng M100 dày 2cm, dƣới cùng đƣợc lót bằng lớp đá dăm dày 5cm. Dọc vỉa hè xây dựng bồn hoa hình tròn đƣờng kính 1m, bằng gạch thẻ cao hơn mặt nền vỉa hè 20cm, bề dày 10cm, khoảng cách giữa các bồn hoa là 5m. Hình 39 – Chi tiết bồn hoa 3. Bậc thang lên xuống Cứ cách 10m ta xây dựng một dải bậc thang lên xuống rộng 2.25m nhằm mục đích cứu hộ khi gặp tai nạn, là nơi thuyền nhỏ cập bến, tạo không gian cho ngƣời dân câu cá, giải trí,.. Vì bậc thang là nơi có khả năng chịu thêm hoạt tải do ngƣời đi lại nên ta trí thêm 2 dầm bê tông cốt thép chạy dọc theo bậc thang. Dầm có kich thƣớc 30×30cm, bố trí thép 12, đồng thời dùng thép 12 bẻ cong tạo hình cho bậc thang. Thép cấu tạo 6 rải đều cách nhau 10cm. Phần bậc thang từ vỉa hè xuống đáy tƣờng chắn ta bố trí bậc thang kích thƣớc 20cm×20cm. phần phía mái taluy ta bố trí bậc thang kích thƣớc 15.5×38.5cm, hai bên bậc thang xây dựng bờ bo kích thƣớc 25×25cm chạy dọc theo mái dốc. Thép neo giữa bậc thang với bản đáy tƣờng chắn và chân kè đƣợc neo vào vị trí chịu nén của kết cấu nên: 0.5 2800 8 12 102.85 mm 1450 a neo n mR L d R                   Vậy ta chọn chiều dài neo thép là 110mm NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 100 Hình 40 – Bậc thang lên xuống Hình 41 – Chi tiết bờ bo 4. Bộ phận thoát nước Dọc theo tƣờng chắn, bố trí các lỗ thoát nƣớc bằng ống nhựa PVC đƣờng kính 60mm, đƣợc đặt sẵn trong thân tƣờng trƣớc khi đổ bê tông. Sau lƣng tƣờng đặt lớp vải lọc và đƣợc gia cố bằng lớp đá dăm. Dọc theo mái ta luy, tạo những rãnh sâu 2cm nối tiếp theo lỗ thoát nƣớc để dẫn nƣớc theo mái ra sông. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 101 Hình 42 – Chi tiết bộ phận thoát nước NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 102 CHƢƠNG IV - TÍNH TOÁN CHI TIẾT PHƢƠNG ÁN 2 – TƢỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT I. Sơ bộ về phƣơng án 1. Tổng quan về tường chắn có cốt Từ rất lâu đất đƣợc sử dụng nhƣ một loại vật liệu xây dựng phổ biến. Đất là vật liệu rẻ tiền, sẵn có nhƣng có đặc trƣng cơ học kém, đặc biệt là không chịu đƣợc lực kéo do khả năng kết dính kém. Để khắc phục nhƣợc điểm này, ngoài những biện pháp gia có đất bằng các chất liên kết làm tăng khả năng kết dính, Henri Vidal (kỹ sƣ cầu đƣờng ngƣời Pháp) đã đề xuất ý tƣởng dùng đất có cốt để xây dựng công trình vào năm 1963. Cho đến nay khái niệm về đất có cốt và những ứng dụng của nó trong các công trình xây dựng đã trở nên quen thuộc và đƣợc ứng dụng khắp nơi trên thế giới. Tƣờng đất có cốt: là dạng tƣờng hiện đại mà nền đất đƣợc gia cƣờng bằng các vật liệu địa kỹ thuật. Tƣờng ở mặt phía ngoài làm bằng các tấm bê tông cốt thép, và đƣợc nối với các dải kim loại hay pôlyme chôn từng lớp trong đất đắp sau tƣờng. Đất đắp có tác dụng đẩy mặt bì ra khỏi đất, nhƣng đồng thời trọng lƣợng của đất đắp có tác dụng tạo nên lực ma sát giữa đất và cốt neo mặt tƣờng lại. Tƣờng đất có cốt có nhiều ƣu điểm: nhẹ, chịu lún tốt nên có thể thích ứng với các loại đất nền không tốt. 2. Các loại cốt thường sử dụng ở các nước trên thế giới 2.1. Cốt dạng dải mỏng Cốt đƣợc chế tạo thành các dải mỏng bằng thép mạ, thép không gỉ hoặc vật liệu chất dẻo tổng hợp rồi đƣợc đặt nằm ngang ở giữa các vật liệu đắp rải kế tiếp nhau và đƣợc kết nối liền với các tấm bêtông đúc sẵn hoặc với các vỏ kim loại hình chữ U. Nhờ có lực ma sát giữa dải cốt và vật liệu đắp nên tạo thành đất có cốt có thể chịu đƣợc ứng suất kéo. Việc sử dụng cốt bằng chất dẻo nhằm tránh đƣợc vấn đề gỉ cốt kim loại trong môi trƣờng bất lợi. 2.2. Cốt kiểu lưới Lƣới ô vuông làm bằng kim loại hoặc vật liệu chất dẻo có tính năng chịu kéo, đƣợc đặt nằm ngang trong khối vật liệu đắp. Nhờ có lực kháng bị động của đất đối với các thanh cốt ngang và lực ma sát giữa vật liệu đắp với bề mặt của lƣới nên chống đƣợc sự di chuyển ra phía ngoài của đất có cốt. Có thể dung lƣới thép hoặc lƣới sợi thép. Lƣới cốt bằng thép đƣợc liên kết với tấm mặt tƣờng bêtông xi măng đúc sẵn. Lƣới vật liệu tổng hợp cƣờng độ cao có thể đƣợc tạo thành bằng phƣơng pháp kéo dãn polyeste hoặc polyetylen mật độ cao. Có thể cuộn lật lƣới bên trên làm mặt vỏ tƣờng hoặc liên kết lƣới với tấm mặt tƣờng bêtông xi măng hay liên kết với rọ đá của mặt tƣờng. 2.3. Cốt dạng vải hoặc lưới địa kỹ thuật Dùng vật liệu địa kỹ thuật rải từng lớp trên mỗi vật liệu đắp, nhờ lực ma sát giữa vật liệu đắp và vải truyền ứng suất tạo ra tổ hợp vật liệu đất có cốt. Vật liệu đắp là loại vật liệu hạt rời (từ hạt mịn đến cuội sỏi). Các lớp vải địa kỹ thuật ở gần mặt tƣờng đƣợc cuộn lên để bao lấy vật liệu đắp, sau đó phun nhũ tƣơng bitum hoặc phun bê tong xi măng phủ kín bề mặt vải lộ ra ngoài. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 103 2.4. Cốt sợi Trộn vào vật liệu đắp các đoạn sợi ngắn chịu kéo để tạo thành một loại vật liệu tổ hợp kiểu mới có cốt 3 chiều. Các loại sợi phải đƣợc gia công và trộn đều vào vật liệu đắp. 3. Ưu điểm của tường chắn có cốt Nhờ đất có cốt mà các công trình đắp bằng đất không cần đắp có mái dốc mà có thể đắp với mái dốc thẳng đứng với chiều cao đắp lớn (có thể lên đến 40m ở Pakistan). Cấu tạo của tƣờng chắn này phải có mặt tƣờng bao không chịu lực để giữ cho đất đắp không bị lở, không bị xâm thực do các tác nhân môi trƣờng bên ngoài. Đất có cốt là loại vật liệu mềm, do vậy cho phép vẫn đảm bảo đƣợc ổn định của công trình dù khi xảy ra biến dạng lớn. Đất có cốt là loại vật liệu nặng, công trình sử dụng bằng đất có cốt có kích thƣớc lớn, đáp ứng đƣợc yêu cầu đối với những công trình đòi hỏi phải có trọng lƣợng lớn để chịu lực ngang lớn, lực va chạm lớn hoặc áp lực sóng nổ lớn... Trong trƣờng hợp cần xây dựng công trình hoành tráng có kích thƣớc lớn (nhƣ đài tƣởng niệm, tƣờng thành...) thì việc sử dụng tƣờng đất có cốt sẽ thích hợp cả về mặt kinh tế, kỹ thuật và thẩm mỹ quan so với việc dùng tƣờng bê tông xi măng. Công trình bằng đất có cốt thi công đơn giản, tốn ít thời gian. 4. Nguyên lý đất có cốt 4.1. Sự phá hoại của đất khi không có cốt Dƣới tác dụng của ngoại lực, các hạt đất áp sát lại gần nhau, thể tích rỗng giảm đi gây ra biến dạng của nền đất. Khi ngoại lực tăng lên, các hạt đất tiếp tục sát lại gần nhau, một số hạt có sự trƣợt lên nhau hình thành ứng suất cắt giữa các hạt. Lúc này nền đất bắt đầu bị phá hoại. 4.2. Vai trò của cốt Vai trò của cốt chính là tạo ra áp lực hông nằm ngay bên trong khối đất có bố trí cốt mà không phải do ngoại lực gây ra. Xét một khối đất có những lớp cốt nằm ngang bố trí với khoảng cách đủ gần nhau nhƣ hình. Vai trò của cốt là hạn chế khối đất nở ngang khi chịu lực tác dụng thẳng đứng NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 104 Dƣới tác dụng của áp lực theo chiều thẳng đứng 1 , khối đất bị nén lại. Nếu không có cốt, khối đất sẽ bị phá hoại do nở hông tự do. Nhƣng trong trƣờng hợp có cốt bố trí ở trên và dƣới khối đất, do có sức neo bám giữa cốt và đất nên khi chịu nén, đất chỉ có thể chuyển vị ngang trong phạm vi chuyển vị ngang của cốt. Vì mô đun biến dạng của vật liệu cốt lớn hơn rất nhiều so với mô đun biến dạng của đất nền trị số biến dạng ngang của khối đất hầu nhƣ không đáng kể khi đó đất xem nhƣ bị nén 3 trục có hạn chế nở hông. Nếu cho khối đất trên chịu tác dụng lực ngang thì trong trƣờng hợp này cốt không có tác dụng hạn chế nở hông nữa. Nếu muốn khối đất đƣợc ổn định thì phải bố trí các lớp cốt theo phƣơng thẳng đứng. Do vậy, vật liệu đất có cốt mang tính dị hƣớng. Đây chính là nguyên lý cơ bản để tạo ra vật liệu đất có cốt. Ngoài ra, ta có thể thấy rằng, khi bố trí các lớp cốt đủ gần nhau theo phƣơng thẳng đứng và đủ sức neo bám giữa cốt và đất thì mặt tƣờng bao để bao bọc khối đất sẽ không chịu bất kỳ một lực đẩy ngang nào từ khối đất hoặc nếu có cũng là giá trị quá nhỏ, cục bộ, không đáng kể. Do đó, vai trò của mặt tƣờng bao trong trƣờng hợp này chỉ để bảo vệ bề mặt phía hông, chống các tác dụng xâm hại, làm lở hoặc xói cục bộ khối đất có cốt và tạo hình dạng mĩ quan cho công trình. 4.3. Điều kiện thực hiện được công trình bằng đất có cốt – Có đủ sức neo bàm giữa đất với cốt ở mọi điểm trong khối đất có cốt. – Cốt phải chịu đƣợc lực kéo lớn nhất có thể phát sinh dƣới tác động của ngoại lực. – Đất phải đủ cƣờng độ chịu nén và chịu cắt để tiếp nhận lực kéo của cốt truyền cho đất. – Mặt bên của công trình phải có vỏ bao để bảo vệ bề mặt chống những hƣ hại từ các tác nhân bên ngoài và chống lở đất trong phạm vi giữa các lớp cốt. 4.4. Một số ứng dụng thực tế của tường chắn có cốt Tƣờng chắn đất cao 21m có cốt tại Đồi Ba Đèo – Hạ Long – Quảng Ninh LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 105 Công trình chống sụt trƣợt bằng vật liệu lƣới địa kỹ thuật tại Dốc Kiền – TP Đà Nẵng Tƣờng chắn đất có cốt bằng vật liệu địa kỹ thuât chống sụt trƣợt công trình. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 106 II. Tính toán chi tiết tƣờng chắn có cốt bằng vải địa kỹ thuật 1. Yêu cầu thiết kế – Thiết kế tƣờng chắn đất có cốt với chiều cao tƣờng là 5m đảm bảo ổn định trong quá trình thi công cũng nhƣ trong quá trình sử dụng. – Vật liệu cốt: Sử dụng vật liệu Địa kỹ thuật ART24. – Sử dụng cát làm vật liệu đắp trong cốt, tƣờng chắn đƣợc đặt trên nền là lớp đất 1, đất sau lƣng tƣờng cũng là lớp đất 1. – Tính toán trong trƣờng hợp nguy hiểm nhất là lúc tƣờng đang thi công và có mực nƣớc cao nhất. – Xây dựng dầm chân kè, xây dựng tƣờng bảo vệ bằng gạch Block xuyên suốt tƣờng chắn để bảo vệ lớp vật liệu cốt. Trên đỉnh tƣờng xây dựng dầm đỉnh tƣờng sau đó cố trí hệ thống lan can bảo vệ dọc theo chiều dài kè. Hình 43 – Tổng quan công trình tường chắn có cốt 2. Số liệu tính toán – Sử dụng đất cát đắp trong tƣờng chắn có các chỉ tiêu sau: + Dung trọng tự nhiên: γ =1.8 T/m3 + Góc ma sát trong  = 300 + Lực dính đơn vị c = 0 T/m2. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 107 - Đất nền và đất sau tƣờng có chỉ tiêu cơ lý tƣơng tự lớp đất 1: + Dung trọng tự nhiên: γ =1.568 T/m3 + Góc ma sát trong  = 04o17’ + Lực dính đơn vị c = 0.47 T/m2. - Vật liệu cốt: Sử dụng vật liệu Địa kỹ thuật POLYFELT TS70: 3. Lựa chọn kích thước sơ bộ Hình 44 – Kích thước sơ bộ tường chắn có cốt - Chiều cao tƣờng chắn: H = 5m - Khoảng cách giữa các lớp lƣới: Sv = 0.5m - Hoạt tải (xe thi công) q = 1 T/m. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 108 4. Các lực tác động lên tường chắn 4.1. Sơ đồ các lực tác động lên tường chắn Hình 45 – Các áp lực tác dụng lên tường chắn 4.2. Áp lực đất chủ động sau tường chắn (theo Coulomb) - Hệ số áp lực chủ động: 0 2 0 2 0 30(45 ) (45 ) 0.333 2 2 aK tg tg       Cƣờng độ áp lực đất tại đỉnh tƣờng chắn (z = 0m) là: 1 2 1 0.333 2 0 0.333 0.333a o i i a aP q z K c K           (T/m) Cƣờng độ áp lực đất tại chân tƣờng chắn (z = 5m) là:   2 2 1 1.8 5 0.333 2 0 0.333 3.33 (T/m) a o i i a aP q z K c K              Trị số áp lực chủ động: 1 2 4 ( ) (0.333 3.33) 5 1.2 9.17 2 2 a a a P P E z n          T Ea có điểm đặt lực cách đáy tƣờng chắn:    1 2 1 2 2 2 0.333 3.33 5 1.48 3 0.333 3.33 3 a a a a P P z d P P           (m) 4.3. Áp lực thủy tĩnh - Áp lực thủy tĩnh sinh ra do mực nƣớc sông: Chiều cao mực nƣớc sông so với đáy tƣờng: Hn = 1.95+2.5 = 4.45m Cƣờng độ áp lực thủy tĩnh: . 1 4.45 4.45n n nP H    (T/m 2 ) LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 109 Trị số áp lực thủy tĩnh: 2 1 1 . . 4.45 4.45 1.2 11.88 2 2 n n nE P H n      (T/m) Điểm đặt áp lực cách đáy công trình một đoạn: 1 4.45 1.48 m 3 3 z H   - Áp lực thủy tĩnh sinh ra do mực nƣớc ngầm Chiều cao mực nƣớc sông so với đáy tƣờng: Hnn = 1.5 + 2.5 = 4 m Cƣờng độ áp lực thủy tĩnh: . 1 4 4nn n nnP H    (T/m 2 ) Trị số áp lực thủy tĩnh: 2 1 1 . . 4 4 1.2 9.6 2 2 nn nn nnE P H n      (T/m) Điểm đặt áp lực cách đáy công trình một đoạn: 1 4 1.33 m 3 3 nnz H   4.4. Áp lực đẩy nổi Cƣờng độ áp lực đẩy nổi: . 1 4 4dn nP z    (T/m 2 ) Trong đó z là khoảng cách từ đáy móng đến mực nƣớc thấp nhất Trị số Áp lực đẩy nổi: 2. . 4 1.2 4.8dn dnE P L n L L     (T) Điểm đặt lực là tâm bản đáy. 4.5. Trọng lực bản thân tường chắn 1W . . . 5 1.8 1.2 10.8H L n L L      (T/m) 4.6. Hoạt tải: 4 . 1 1.2 1.2htP q n    (T) 5. Tinh toán chiều dài các lớp cốt 5.1. Chiều dài lớp cốt Chiều dài lớp cốt đƣợc xác định: (m)r eL L L  Trong đó: Lr: Chiều dài lớp cốt không hoạt động. 0( ) (45 ) 2 rL H Z tg     Le: Chiều dài cốt cần chôn 2(c Ztg ) v h e S K L      : Góc ma sát giữa cốt và đất đắp sau tƣờng: .tg tg   : là hệ số tƣơng tác xét đến cơ chế tƣơng tác giữa đất đắp (có góc ma sát phi) với lƣới ĐKT (có độ rỗng diện tích khác nhau) đƣợc xác định theo bảng. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 110 Bảng 33 – Bảng hệ số tương tác Độ rỗng diện tích của lƣới ĐKT (%) Hệ số tƣơng tác đất – lƣới () 80% và lớn hơn 0.5 51% – 79% 0.7 50% và nhỏ hơn 0.6 K = 1.3÷1.5: Hệ số an toàn đƣợc lấy tuỳ thuộc vào mức độ an toàn của công trình, chọn K = 1.5. c: Lực dính của đất đắp sau tƣờng, c = 0.47 T/m2 h: Ứng suất do tải trọng phân bố trên đỉnh tƣờng và khối đất sau lƣng tƣờng chắn gây ra 0( Z q) (1 sin )( Z q)h K        K0: Hệ số ứng suất phụ thuộc vào góc nội ma sát của đất đắp (1 sin )( Z q) 2(c Ztg ) 2(c Z tg ) 2(c Ztg ) v h v h v e S K S K S K L                    Bảng 34 – Kết quả tính toán chiều dài cốt TT lớp z Sv Le Lr L (m) (m) m m m 10 0.5 0.5 1.37 2.60 3.97 9 1.0 0.5 1.01 2.31 3.32 8 1.5 0.5 0.89 2.02 2.91 7 2.0 0.5 0.83 1.73 2.56 6 2.5 0.5 0.79 1.44 2.24 5 3.0 0.5 0.77 1.15 1.92 4 3.5 0.5 0.75 0.87 1.62 3 4.0 0.5 0.74 0.58 1.32 2 4.5 0.5 0.73 0.29 1.02 1 5.0 0.5 0.72 0.00 0.72 Vậy ta chọn chiều dài cốt là L = 5m. 5.2. Kiểm tra điều kiện không tụt neo Điều kiện không tụt neo: 1.5neo tut keo T K T   Tkeo: đƣợc xác định theo mô hình Culong ( )keo v aT z q S K  Tneo: đƣợc xác định theo mô hình Culong ( ) 2neo eT L z q tg    LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 111 Bảng 35 – Kết quả tính toán tụt neo TT lớp z Sv Tkeo Tneo Tneo/Tkeo KL (m) (m) (T/m) (T/m) 10 0.5 0.5 0.32 1.50417 4.75 Không Tụt 9 1.0 0.5 0.47 1.63333 3.50 Không Tụt 8 1.5 0.5 0.62 1.90139 3.08 Không Tụt 7 2.0 0.5 0.77 2.20417 2.88 Không Tụt 6 2.5 0.5 0.92 2.52083 2.75 Không Tụt 5 3.0 0.5 1.07 2.84444 2.67 Không Tụt 4 3.5 0.5 1.22 3.17202 2.61 Không Tụt 3 4.0 0.5 1.37 3.50208 2.56 Không Tụt 2 4.5 0.5 1.52 3.8338 2.53 Không Tụt 1 5.0 0.5 1.67 4.16667 2.50 Không Tụt 6. Kiểm tra ổn định công trình 6.1. Khả năng chịu tải của đất nền Điều kiện: 2 gh n P K p   Trong đó: - p: Áp lực tác dụng lên nền W 2 qL p L e    (T/m 2 ) e: Độ lệch tâm của tải trọng tại đáy. 5 3.33 3 3 0.139 m W 36 1 4 d H E e qL         Do đó: W 36 1 4 10.75 2 4 2 0.139 qL p L e          (T/m 2 ) - Pgh: Khả năng chịu tải của nền (Theo TCVN 9362:2012 – Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình)  '1 2 0tcgh II II II II tc m m P R A b B h D c h k                NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 112 Trong đó: + m1 và m2 lần lƣợt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy m1 = 1.1; m2 = 1 + ktc là hệ số tin cậy, lấy ktc = 1.1 + A, B và D là các hệ số phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong  = 407’. Nội suy ra ta đƣợc: A = 0.08; B = 2.32; D = 3.61 + b là bề rộng tính toán của đáy móng, 2 4 2 0.139 3.72 mB L e      . + h là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm, h = 1m. + II’ là trọng lƣợng thể tích đất nằm phía trên đáy móng, II’ = 1.8 (T/m³) + II là trọng lƣợng thể tích đất nằm phía dƣới đáy móng, II = 1.609 (T/m³) + cII là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dƣới đáy móng, cII = 0. 47 kN/m 2 + ho = h–htđ là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m). Khi không có tầng hầm thì lấy ho = 0; Áp lực tiêu chuẩn của đất nền là:       '1 2 0 '1 2 2 1.1 1 0.08 3.72 1.609 2.32 5 1.8 3.61 0.47 1.1 23.06 T/m tc gh II II II II tc II II II tc m m P R A b B h D c h k m m A b B h D c k                                     Vậy: 23.06 2.15 2 10.75 gh n P K p     Vậy tƣờng chắn thỏa điều kiện chịu tải của nền. 6.2. Kiểm tra ổn định lật Điều kiện: 1.15 CL L GL M K M     LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 113 Hình 46 – Các lực gây lật và chống lật tác dụng lên tường chắn MGL: Tổng Momen gây lật đối với điểm A của tƣờng chắn, bao gồm tác động của áp lực đất, áp lực nƣớc ngầm và áp lực đẩy nổi. Bảng 36 – Tổng hợp các lực gây lật ÁP LỰC KÝ HIỆU ĐỘ LỚN CÁNH TAY ĐÕN MOMEN T m (T.m) Áp lực đất Ea 9.17 1.48 13.60 ALTT nƣớc ngầm Enn 9.60 1.33 12.80 Áp lực đẩy nổi Edn 19.20 2.00 38.40 TỔNG 64.80 MCL: Tổng Momen chống lật đối với điểm ngoài cùng của tƣờng chắn, bao gồm tác động của trọng lƣợng bản thân tƣờng, hoạt tải và áp lực nƣớc sông. Bảng 37 – Tổng hợp các lực chống lật ÁP LỰC KÝ HIỆU ĐỘ LỚN CÁNH TAY ĐÕN MOMEN T m (T.m) TL bản thân tƣờng W 43.20 2.00 86.40 Hoạt tải En 4.80 2.00 9.60 ALTT nƣớc sông P 11.88 1.48 17.62 TỔNG 113.62 Ta có: 113.62 1.75 1.15 64.8 CL L GL M K M       Vậy tƣờng thỏa mãn điều kiện ổn định lật NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 114 6.3. Kiểm tra ổn định trượt phẳng Điều kiện:   1.3ct gt F K K F    Trong đó: ctF P f  P: Tổng lực đứng tác dụng lên tƣờng đứng: 43.2 4.8 19.2 28.8 TdnP W P P       f: Hệ số masat giữa nền và đáy tƣờng, với đất sét pha chọn f =0.5 28.8 0.5 14.4 TctF P f     Fgt: Tổng lực ngang tác dụng lên tƣờng chắn 9.17 9.6 11.88 6.89 Ta nn nF E E E       Ta có:   14.4 2.09 1.3 6.89 ct gt F K K F      Thỏa điều kiện ổn định trƣợt phẳng. 7. Kiểm tra ổn định công trình bằng phần mềm Geo–Slope 7.1. Sơ lược về phần mềm Geo–Slope 7.1.1. Giới thiệu chung về phần mềm Geo–Slope Bộ chƣơng trình GeoStudio của Canada đã đƣợc trên 100 nƣớc trên thế giới sử dụng và đánh giá là bộ chƣơng trình mạnh mẽ nhất, nó gồm các Modul tính toán sau: - (SEEP/W): Phân tích thấm. - (SIGMA/W): Phân tích ứng suất biến dạng. - (SLOPE/W): Phân tích ổn định mái dốc. - (STRAIN/W): Phân tích vận chuyển ô nhiễm. - (TEMP/W): Phân tích địa nhiệt. - (QUAKEP/W): Phân tích đồng thời dựa trên các tổ hợp MODUL trên. Các khả năng của Modul (SLOPE/W) bao gồm: - Khả năng mô hình hoá: - Mô hình hoá phƣơng pháp phân tích (Bishop, Ordinary, Janbu, Spencer) - Mô hình hoá mặt trƣợt; - Mô hình hoá các điều kiện áp lực nƣớc lỗ rỗng; - Mô hình hoá neo, tải trọng ngoài; - Mô hình hoá đất không bão hoà. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 115 Khả năng phân tích ổn định mái dốc theo quan điểm xác suất: - Giải quyết đƣợc bài toán về tính biến đổi ngẫu nhiên của các thông số đầu vào. - Dùng hàm phân bố chuẩn với độ lệch và phƣơng sai đã biết. - Xem kết quả phân tích theo xác suất. SLOPE/W có thể phân tích và giải các bài toán mái dốc không đồng nhất trên nền đá, trƣờng hợp mặt trƣợt xác định trƣớc theo từng khối, mái đất chịu tải trọng ngoài và có gia cố. SLOPE/W có thể ghép nối với SEEP/W để phân tích ổn định mái dốc trong điều kiện có áp lực nƣớc lỗ rỗng phức tạp, với SIGMA/W phân tích ổn định mái dốc theo ứng suất phân tố, với QUAKEW phân tích ổn định mái dốc có xét tới tác động động đất và phân tích ổn định mái dốc theo lý thuyết độ tin cậy, do đó có thể áp dụng chúng vào việc tính toán – thiết kế các công trình xây dựng, địa kỹ thuật và khai thác mỏ...có liên quan tới mái dốc. Phần mềm GeoStudio là một phần mềm có thể xem nhƣ gồm đầy đủ nhất những bài toán Địa kỹ thuật thƣờng gặp trong thực tế, thân thiện với ngƣời dùng và đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới ƣa chuộng. 7.1.2. Các phương pháp tính hệ số an toàn áp dụng trong mô đun tính toán địa kỹ thuật Slope/W a. Phương pháp Ordinary hoặc Fellenius – Phƣơng pháp này chỉ thoả mãn cân bằng mô men. – Bỏ qua lực tác dụng giữa các mặt trƣợt nghĩa là mỗi mặt trƣợt riêng biệt chƣa đựơc cân bằng về lực. – Trọng lƣợng cân bằng của mảnh đƣợc phân bằng lực song song và vuông góc với đày mảnh trựơt. Lực vuông góc với đáy mặt trƣợt là lực pháp tuyến tại đáy, đƣợc sử dụng để tính cƣờng độ lực cắt. Thành phần khối lƣợng song song với đáy mảnh là lực hấp dẫn. – Hạn chế của đa giác lực chỉ ra rằng kết quả của phƣơng pháp này có thể chứa lỗi. Phƣơng pháp này chỉ sử dụng với mục đích giảng dạy mà không nên sử dụng trong thực hành, do khả năng không đúng thực tế của phƣơng pháp.       W.sin )..( tgNc Fs Trong đó: c –Lực dính đơn vị; β – Chiều dài mảnh trƣợt; N– Pháp tuyến tại đáy mảnh;  – Góc ma sát trong; W – Trọng lƣợng của mảnh trƣợt; α – Góc nghiêng của đáy mảnh. b. Phương pháp đơn giản của Bishop Phƣơng pháp đơn giản của Bishop có thể xét đến lực pháp tuyến của các mặt trƣợt nhƣng bỏ qua lực cắt giữa các mặt trƣợt. Phƣơng pháp này chỉ thoả mãn cân bằng mô men. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 116 Bishop đã phát triển một chƣơng trình cho pháp tuyến tại đáy mảnh bằng tổng các lực mảnh theo phƣơng thẳng đứng. Kết quả là pháp tuyến của đáy mảnh thành một hàm của hệ số cân bằng Fs. Phƣơng trình cân bằng hệ số Fs là phi tuyến: ) . Fs c. -W.tg. (. W.sin 1          m tgc Fs Trong đó: sin . cosam tg Fs     Để tính theo phƣơng pháp Bishop sẽ bắt đầu với một hệ số ổn định Fs giả định trƣớc. Trong Slope, hệ số giả định ban đầu đƣợc lấy từ hệ số ổn định theo phƣơng pháp của Ordinary. Nó đƣợc sử dụng để tính ma sau đó một hệ số Fs mới đƣợc tính toán. Giá trị này đƣợc dùng làm giá trị hệ số giả định và tính toán lại. Quá trình đƣợc lặp lại cho đến khi hệ số Fs tính toán cuối cùng nằm trong vùng giả định trƣớc của giá trị Fs. c. Phương pháp đơn giản của Janbu Phƣơng pháp phân tích đơn giản của Janbu tƣơng tự với phƣơng pháp của Bishop, ngoại trừ nó thoả mãn cân bằng lực theo phƣơng ngang chứ không tính theo phƣơng pháp cân bằng mô men; Hệ số an toàn theo phƣơng pháp của Janbu có thể khác so với phƣơng pháp của Bishop mặc dù thực tế thì hai đa giác lực khép kín đều thích hợp cho cả hai phƣơn pháp. d. Phương pháp Morgenstern Price Phƣơng pháp này tính đến cả lực pháp tuyến và lực cắt giữa các mặt trƣợt và thoả mãn cả cân bằng lực và cân bằng mô men. Phƣơng pháp này tuân theo ngƣời dùng trong việc xác định các kiểu khác nhau của hàm quan hệ lực tác dụng giữa các mặt cắt: hằng số, bán Sin, hàm Sin rút gọn hay hàm hình thang theo dữ liệu điểm đã xác định. Trong chƣơng trình Geo– studio chỉ cho phép xác định hai loại hàm là hằng số và bán Sin. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 117 7.2. Kiểm toán ổn định tường chắn đất có cốt sử dụng vật liệu địa kỹ thuật bằng phần mềm Geo–slope 7.2.1. Sơ đồ tính toán của bài toán Sơ đồ tính toán: 7.2.2. Thông số đầu vào - Lớp cát đắp: + Dung trọng tự nhiên: γ =18 kN/m3 + Góc ma sát trong  = 300 + Lực dính đơn vị c = 0 kN/m2. - Lớp đất 1: + Dung trọng tự nhiên: γ =15.68 kN/m3 + Góc ma sát trong  = 4.280 + Lực dính đơn vị c = 4.7 kN/m2. - Vải địa kỹ thuật POLYFELT TS70: có khả năng chịu lực là 24 kN/m - Tải trọng hoạt tải là: p = 10kN/m - Sử dụng phƣơng pháp tính: Only Bishop, Ordinary and Janbu. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 118 7.2.3. Kết quả Hệ số an toàn Kmin = 1.251 > 1.2, Đạt yêu cầu. 7.2.4. Nhận xét Tuy công trình đảm bảo hệ số an toàn, tuy nhiên, ta thấy cung trƣợt đã cắt qua phần lớn các lớp vải địa kỹ thuật bên dƣới, điều này chứng tỏ càng đi sâu xuống dƣới các lớp vải địa bên dƣới chịu lực cắt càng lớn. Điều này xảy ra là do càng sâu thì áp lực đẩy ngang của đất càng lớn, đồng thời trọng lực tƣờng càng lớn, đè lên vải địa tạo nên lực giữ tƣơng đƣơng, hai lực này tác dụng đồng thời vƣợt quá khả năng chịu kéo của vải địa khiến vải bị đứt. Để khắc phục điều này, ta có thể giảm độ dày cát lớp cốt bên dƣới, khi đó số lớp vải địa sẽ tăng lên, đồng thời các lớp bên trên có thể giảm số lớp cốt để tiết kiệm. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 119 III. Thiết kế các công trình phụ 1. Dầm chân kè, dầm đỉnh kè. Dầm chân kè và dầm đỉnh kè không phải chịu lực nhiều mà chỉ để xây dựng tƣờng gạch bảo vệ lớp cốt, ta bố trí cốt thép nhƣ sau: Hình 47 – Kết cấu dầm chân kè Hình 48 – Kết cấu dầm đỉnh kè 2. Tường xây bằng gạch Block Gạch block là bê tông với tỷ lệ nƣớc thấp và cốt liệu nhỏ đƣợc lèn chặt trong khuôn thép thành các sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu, và sau đó dƣỡng hộ cho tới khi cứng đạt mác tƣơng ứng với cấp phối. Sử dựng gach Block xây dựng tƣờng bảo vệ cốt rất hiệu quả vì khả năng bền vững, không bị trƣơng nở trong nƣớc. Hình 49 – Hình dáng gạch Block NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 120 Hình 50 – Chi tiết gạch Block Tƣờng gạch block đƣợc xây theo từng hàng, hàng này so le với hàng kia, giữa các viên gạch liên kết bằng lớp vữa dày 2.5cm, giữa các hàng gạch liên kết bằng lớp vữa dày 2.5cm. Hình 51 – Quy cách xây tường gạch Block LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 121 3. Lan can bảo vệ Trên đỉnh tƣờng kè bố trí hệ thống can can để trang trí và an toàn cho ngƣời đi bộ. Trụ lan can bằng bê tông cốt thép hình trụ vuông cạnh 30cm, trên đỉnh trụ có gắn quả cầu bằng Inox đƣờng kính 20cm để trang trí. Hình 52 – Chi tiết trụ lan can Trụ lan can đƣợc liên kết trực tiếp với dầm đỉnh kè. Hình 53 – Kết cấu trụ lan can liên kết với dầm đỉnh kè NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 122 Bố trí hệ thống thanh chắn bảo vệ xuyên suốt chiều dài kè. Thanh chắn bằng thép tròn không gỉ, đƣờng kính 60cm, thanh chắn đƣợc chôn vào đỉnh tƣờng chắn và trụ lan can một đoạn 10cm. 4. Bộ phận thoát nước Dọc theo tƣờng gạch, bố trí các lỗ thoát nƣớc bằng ống nhựa PVC đƣờng kính 60mm cách nhau 1m theo chiều cao. Dƣới mỗi tụ lan can, đặt một ống PVC đƣờng kính 60mm trƣớc khi đổ bê tông để thoát nƣớc trên vỉa hè. 5. Vỉa hè Vỉa hè rộng 2m, thấp hơn đỉnh tƣờng 20cm, đƣợc lát bằng gạch Terazo (40x40x3)cm, phía dƣới là lớp vữa xi măng M100 dày 2cm, dƣới cùng đƣợc lót bằng lớp cát dày 5cm. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 123 CHƢƠNG V - THIẾT KẾ THI CÔNG I. Khái quát chung 1. Đặc điểm công trình và yêu cầu thi công xây dựng 1.1. Đặc điểm công trình Công trình là kè bảo vệ bờ, dài 908m, do đó cần mặt bằng thi công rất dài theo tuyến kè, mặt khác khối lƣợng thi công trên một mét chiều dài không lớn so với toàn bộ công trình do đó công tác thi công không thể cố định, tập trung lâu dài tại một địa điểm. Trạm trộn, kho vật liệu, bãi đỗ xe thi công cũng phải thƣờng xuyên di chuyển theo công trình. Công trình nằm ngay khu dân cƣ đông đúc từ lâu đời nên cần thi công công chính xác, thẩm mỹ cao, đồng thời phải nhanh chóng, gọn gàng. Một phần công trình nằm dƣới nƣớc nên đòi hỏi đơn vị thi công phải có nhiều kinh nghiệm thi công thủy lợi. Công trình nằm tại bờ sông, điều kiện giao thông thủy hết sức thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu xây dựng. Lòng sông rộng hơn 150m nên quá trình thi công diễn ra thuận lợi mà không bị cản trở bởi tàu bè qua lại. 1.2. Các yêu cầu đặt ra đối với công tác thi công Công tác thi công phải diễn ra nhanh chóng, gọn gàng nhƣng phải đảm bảo chính xác và thẩm mỹ. Hạn chế gây tiếng ồn, bui, vệ sinh môi trƣờng trong quá trình thi công. Mặt bằng thi công hẹp (chỉ tính từ bờ sông đến phạm vi vỉa hè) nên khó khăn cho việc tập kết vật tƣ, xe thi công. Quá trình thi công sẽ di chuyển liên tục nên phải nhập vật tƣ vừa đủ dùng. Cần xây dựng các hàng rào tạm có che chắn để ngăn cách công trƣờng với bên ngoài nhằm đảm bảo an toàn, vệ sinh môi trƣờng trong quá trình thi công. 2. Công tác đê quây phục vụ thi công 2.1. Yêu cầu kỹ thuật Thi công tƣờng chắn đòi hỏi phải thi công khô hoàn toàn, vì vậy đê quây phải thiết kế sao cho đảm bảo không bị nƣớc dâng do triều tràn qua theo tần suất thiết kế đê quây, làm việc ổn định trong suốt quá trình thi công kè. Tính toán cao trình đỉnh đê quây đỉnh đê quây = mực nƣớc TB + Hsóng + a mực nƣớc TB: Là mực nƣớc sông ứng với tần suất 95%, H95% = –0.80m. Hsóng: Chiều cao sóng lớn nhất: Hs = 0.82m a: Độ cao an toàn, đê quây làm bằng đất đắp: a = 0,3 đỉnh đê quây = mực nƣớc TB + Hsóng + a = –0.8 + 0.82 + 0.3 = 0.32m 2.2. Quy mô đê quây và giải pháp kết cấu Ta chọn cao trình đỉnh đê quây là +0.5m, đê quây dạng hình thang, Mái nghiêng phía bờ sông có độ dốc m = 1, phía sông có m = 1.5. Mặt ngoài đê quây bằng đá đổ, ở giữa có một tầng lọc ngƣợc bằng đá dăm, mặt ngoài cùng đắp bằng đất á sét để ngăn nƣớc. Bề rộng định để là NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 124 1m. (Dựa vào 14 TCN 57 – 88 – Hướng dẫn thiết kế dẫn dòng trong xây dựng công trình thủy lợi). Hình 54 – Đê quây hố móng Để thi công đƣợc để quây ta sử dụng máy xúc bánh xích Hitachi gầu 0.91m3 với phạm vi làm việc nhƣ sau: - Tầm với đào tối đa: 9.920 m - Độ sâu đào tối đa: 6.670 m - Độ cao đào tối đa: 10.040 m - Độ cao đổ tối đa: 7.180 m - Bán kính quay nhỏ nhất: 3.180 m - Độ sâu đào vách đứng tối đa: 5.990 m Máy xúc đƣợc đặt lên xà lan tải trọng 500T, kích thƣớc 30×8.5m. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 125 Hình 55 – Tầm hoạt động của máy xúc bánh xích Hitachi 3. Mặt bằng thi công 3.1. Bãi tập kết vật tư Với mặt bằng xây dựng công trình từ bờ sông đến hết phạm vi vỉa hè, do đó vật tƣ phải bố trí theo hƣớng trải dài chứ không tập trung một chỗ. Chia mỗi đợt thi công 20m chiều dài kè, sau khi thi công hoàn thành một đợt thì lấp đê quây, tháo dỡ cốt pha và di chuyển toàn bộ vật tƣ đến vị trí kế tiếp. 3.2. Khu vực thi công trên cạn Việc xây dựng các hàng rào tạm có che chắn để ngăn cách công trƣờng với bên ngoài cũng cần thiết nhằm đảm bảo an toàn, vệ sinh trong quá trình thi công. 3.3. Khu vực thi công dưới nước Phần thi công dƣới nƣớc bao gồm thi công đê quây, đào móng phần dƣới nƣớc, thi công trải thảm đá, thả rọ đá, thi công mái kè. Toàn bộ thi công dƣới sông không phải giải tỏa, không phải tạo lập mặt bằng thi công. Tuy nhiên cần có các giải pháp neo đậu xà lan, bảo vệ hợp lý tránh gây ách tắc giao thông thủy, bảo vệ an toàn tài sản công trƣờng. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 126 4. Điện nước thi công và sinh hoạt 4.1. Điện Công trình nằm ngay trung tâm đã có điện lƣới, nhà thầu thi công có thể liên hệ với cơ quan điện lực gần nhất để xin đƣợc đấu nối điện phục vụ công tác thi công. Tuy nhiên trong mọi trƣờng hợp nhà thầu thi công nên trang bị máy phát điện để đảm bảo sản xuất đƣợc liên tục. 4.2. Nước Nƣớc dùng để phục vụ đổ và bảo dƣỡng bêtông, không thể dùng nguồn nƣớc sông, do đó nhà thầu có thể khoan giếng tại mặt bằng công trƣờng để sử dụng. Nƣớc giếng khoan phải đƣợc thí nghiệm chất lƣợng nƣớc, xem xét chất lƣợng nƣớc có tốt không, nếu không sử dụng đƣợc nƣớc giếng khoan phải tổ chức vận chuyển nƣớc từ nơi khác đến. II. Biện pháp thi công phƣơng án 1 – Tƣờng chắn bê tông kết hợp mái taluy 1. Công tác đê quây hố móng Chọn ngày mực nƣớc sông thấp, định vị vị trí đê quây, cách chân kè 1m, cách bờ khoảng 10m. Sử dụng xe gầu tạo tạo đê quây bằng đá đổ, cao trình đỉnh là +0.5m, mặt trong đắp đất kết hợp trải vật liệu chống thấm. Xây dựng đê quây dài 10m, hai đầu tiếp xúc với bờ. Sau đó bơm nƣớc từ trong hố móng ra ngoài để thuận tiện cho việc thi công chân kè. Hình 56 – Công tác đê quây hố móng 2. Công tác đào móng tường chắn, móng chân kè và bạt mái taluy Thi công đào móng tƣờng chắn và móng chân kè đƣợc tiến hành đồng thời. Thi công đào hố móng tƣờng chắn bằng máy đào cơ giới bộ gầu sấp, đứng trên bờ, đất đƣợc đổ lên ô tô, vận chuyển ra các bãi thải. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 127 Thi công bạt mái kè (cách chân mái thiết kế trung bình 20cm), thi công đào chân kè, bằng máy đào cơ giới bộ gầu sấp, đứng trên xà lan, đất đƣợc đổ lên xà lan, vận chuyển ra các bãi thải. Hình 57 – Công tác đào đất 3. Thi công xây dựng chân kè Sau khi đào móng đạt tiêu chuẩn, tiến hành lắp ván khuôn, bố trí cốt thép bản đáy, đồng thời phải bố trí thép chờ để xây dựng tƣờng chắn chân kè. Sau khi đổ bê tông bản đáy, tiến hành lắp ván khuôn, bố trí cốt thép tƣờng đứng, bố trí thép chờ để neo chân kè với mái ta luy sau đó đổ bê tông phần tƣờng đứng. 4. Thi công xây dựng tường chắn. Cọc BTCT gia cố nền đƣợc đúc sẵn tại nhà máy, sau khi đạt cƣờng độ và thời gian dƣỡng hộ, cọc đƣợc vận chuyển bằng ô tô đến khu vực công trình. Đóng cọc bằng máy đứng trên bờ, sau khi cọc đạt độ chối và chiều dài thiết kế, tiến hành lắp dựng ván khuôn phần bản đáy, bố trí cốt thép, bố trí thép neo giữa bản đáy và taluy, thép chờ để neo với tƣờng đứng và đổ bê tông bản đáy. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 128 Hình 58 – Thi công cọc bê tông Sau khi bản đáy đạt tiêu chuẩn, đinh vị các vị trí lỗ thoát nƣớc, đặt ống PVC sau đó tiến hành lắp ván khuôn và bố trí cốt thép. Định vị các vị trí trụ lan can để bố trí thép chờ, sau đó đổ bê tông phần tƣờng đứng. Do mặt bằng chật hẹp nên việc tập kết nhiều vật liệu tại hiện trƣờng sẽ rất khó khăn do đó nhà thầu cần phải gia công sẵn cốt thép và ván khuôn tại kho xƣởng, của nhà thầu rồi chở đến công trƣờng trƣớc khi lắp dựng. Bê tông đƣợc trộn tại chỗ bằng các máy trộn 750l và tiến hành đổ thủ công. 5. Thi công đắp tường kè Vận chuyển cát đắp tƣờng kè bằng ô tô tải trọng nhỏ đến vị trí công trình. Cát lƣng tƣờng sẽ đƣợc đắp sau khi tƣờng kè, tại vị trí lỗ thoát nƣớc phải gia cố bằng vải lọc và đá dăm trƣớc khi đắp cát. Việc thi công đắp cát lƣng tƣờng đƣợc đầm nện bằng xe lu. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 129 Hình 59 – Thi công đắp tường kè 6. Thi công mái taluy Kiểm tra độ dốc, độ bằng phẳng mái chân kè đúng tiêu chuẩn thiết kế trƣớc khi tiến hành thi công trải vải lọc cƣờng độ cao. Định vị các vị trí bậc thang lên xuống, ở vị trí dầm cầu thang, đào sâu hơn 10cm. Vải địa đƣợc quấn thành cuộn có ống lõi lồng vào trục lăn và bánh xe. Vải sau khi tải ra khỏi ống, vải đƣợc giằng xuống đáy sông theo hết chiều rộng vải nhờ trục đuôi quay đƣợc gắn theo khung đè xuống mép vải. Việc trải vải đƣợc bắt đầu từ bản đáy đến hết chân mái. Đầu vải đƣợc giữ bởi các ghim sắt nhọn đóng xuống đất. Các ghim thép đƣợc đóng dọc theo mép vải, cứ 30 cm thì đóng ghim. Sau khi thi công hết một làn dọc, dịch chuyển thiết bị một đoạn sao cho mép vải này chồng lên mép vải kia một đoạn 1m và tiến hành công việc theo các bƣớc nêu trên cho đến khi phủ toàn bộ bề rộng mái kè. Trải lớp cát lót, phủ lên toàn bộ bề mặt vải địa sau đó trải lớp đá dăm dày 10cm, đầm chặt bằng tay sau đó đổ lớp bê tông lót để chống mất nƣớc cho lớp bê tông chính. Tiến hành bố trí cốt thép cho bộ phận bậc thang, đóng ván khuôn để tạo hình bậc thang. Sau đó đổ lớp bê tông Mác 350 dày 15cm lên toàn bộ khu vực mái taluy, ở vị trí cầu thang, đổ bê tông theo ván khuôn đã bố trí. Lƣu ý ở phần tiếp xúc với bản đáy tƣờng chắn và phần chân kè phải đảm bảo liên kết với thép chờ. Sau khi đổ bê tông xong, phải tạo các rãnh thoát nƣớc tại các vị trí đã thiết kế trƣớc khi bê tông cố kết. 7. Tháo dỡ đê quây Dùng xe gầu xúc phần đất đá tạo đê quây lên xà lan, khối lƣợng đất đá này đƣợc di chuyển sang vị trí tiếp theo để xây dựng đê quây. 8. Thi công rọ đá NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 130 Rọ đá có hình hộp chữ nhật có kích thƣớc 50×100x50cm, đƣợc làm từ thép mạ, không gỉ. Trải lớp đá dăm lót có chiều dày bằng chiều dày bản đáy của tƣờng chân kè, đầm chặt, sau đó chất rọ đá lên sát với tƣờng chân kè. Bề rộng gia cố là 2m, sau khi chất xong tiến hành hàn liên kết các rọ đá lại với nhau. 9. Công tác hoàn thiện công trình. Sau khi thi công các hạn mục chính, tiến hành các hạn mục phụ, bao gồm: – Lan can: tại vị trí trụ lan can, đã bố trí sẵn thép chờ, tiến hành đóng ván khuôn và bố trí thép liên kết với thép chờ. Thi công cắt, hàn thép thanh chắn lan can ngay tại công trƣờng, gắn khung thép vào đúng vị trí, cố định tạm thời, sau đó mới tiến hành đổ bê tông trụ lan can. – Định vị các vị trí bồn hoa, sau đó xây bồn hoa bằng gạch thẻ. – Vỉa hè đƣợc thi công trên nền cát đã đầm chặt, sau đó gia cố thêm lớp đá dăm dày 2cm, sau đó là lớp vừa và lát gạch Terazo. Ở trong bồn hoa không đƣợc đổ vữa, để vùng cát trống để trồng cây. III. Biện pháp thi công phƣơng án 2 – Tƣờng chắn có cốt 1. Thi công đê quây hố móng Do cao trình của phƣơng án này tƣơng đƣơng với cao trình phƣơng án 1 nên ta xây dựng đê quây tƣơng tự nhƣ phƣơng án 1. Sau khi xây dựng đê quây xong, tiến hành bơm nƣớc trong đê quây ra sông. 2. Đào đất Do phần tƣờng chính cấu tạo bằng cát và ta phải thi công từ lớp dƣới cùng lên nên phải đào đất đến cao trình đáy kè. Ban đầu sử dụng máy đào cơ giới bộ gầu sấp đào từ trên bờ xuống đến mực nƣớc sông, bề rộng càng lớn thì càng dễ thi công, sau đó máy đào thứ 2 đứng trên xà lan đào lớp đất còn lại. Hình 60 – Thi công đào đất 3. Thi công phần nền móng Sau khi có đƣợc mặt bằng thi công, ta tiến hành gia cố nền bằng máy đầm cơ giới, tạo mặt bằng có bề rộng theo đúng thiết kế. Định vị vị trí dầm chân kè sau đó đào thêm 20cm để tạo dầm. Lắp ván khuôn, bố trí thép và đổ bê tông phần dầm chân kè. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 131 4. Thi công thân tường chắn Rải lớp vải địa đầu tiên lên toàn bộ mặt nền rồi đổ lớp cát đầu tiên lên, ở thành bên cố trí các thanh chống đỡ để thành tƣờng chắn đƣợc cố định trong suốt quá trình đầm nén. Rải và đầm nén từng lớp một, song song với thi công từng lớp cốt. Sau khi xong mỗi lớp cốt phải tiến hành san lấp và đầm nén phần trống phía sau tƣờng đồng thời xây tƣờng chắn bằng gạch block phía trƣớc tƣờng, giữa tƣờng và cốt không đƣợc để lỗ rỗng, phải gia cố kín bằng vữa. Trong quá trình xây tƣờng cần định vị và đặt ống PVC thoát nƣớc đúng vị trí thiết kế. Để căng vải đại ta phải bố trí 2–3 công nhân ở mỗi đầu vải để căng thẳng, sau khi kéo căng thì lấy bao đất đè lên để giữ vải đƣợc căng và tránh gió thổi gây cuộn, xoắn cốt. Cốt vải phải trải thật vuông góc với tƣờng và tránh phải nối trong cùng một lớp cốt. Quá trính rải cốt đƣợc thực hiện bằng xe gầu, phần dƣới thì dùng xe gầu trên xà lan, phần trên thì dùng xe gầu trên nền đất. Không đƣợc cho xe thi công đi trực tiếp lên vải địa, quá trình đổ cát không đƣợc để gầu chạm trực tiếp xuống lớp vải địa. Đầm nén đƣợc thực hiện trên từng lớp nhỏ, phải đầm ở độ ẩm vừa phải, khi trời mƣa không đƣợc thi công. Quá trình thi công đƣợc thực hiện lặp đi lặp lại cho đến khi đủ cao trình thiết kế. Hình 61 – Thi công thân tường chắn có cốt 5. Hoàn thiện công trình Sau khi đạt đủ tiêu chuẩn thiết kế phần thân tƣờng, xác định vị trí dầm đỉnh kè và tiến hành xây dựng dầm đỉnh kè. Quá trình xây dựng vỉa hè cũng đƣợc làm tƣơng tự nhƣ phƣơng án 1. IV. Yêu cầu về chất lƣợng vật liệu xây dựng 1. Cát Cát đắp là loại cát san lấp thông thƣờng trên thị trƣờng. Các chỉ tiêu đối với cát san lấp là: Khối lƣợng thể tích xốp  100 kg/m³; hàm lƣợng bùn, sét, tạp chất hữu cơ  25% khối lƣợng. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 132 Cát dùng trong bê tông phải tuân thủ yêu cầu kỹ thuật về “cát dùng cho bê tông thủy công” theo 14TCN68–2001 của Bộ Nông Nghiệp & PTNT. Sử dụng loại hạt vừa hoặc to thì khối lƣợng thể tích xốp  1.300 kg/m³, lƣợng hạt nhỏ hơn 0.14 mm tính theo khối lƣợng  10%, hàm lƣợng bùn, bụi, sét xác định bằng phƣơng pháp rửa, tính bằng % khối lƣợng mẩu cát  1%, các hợp chất sunfat và sunfit (tính đổi ra SO3)  1%, hàm lƣợng mica 1% v.v Nếu cát có nhiều tạp chất hữu cơ, bụi, bùn, sét thì phải rửa cho đạt yêu cầu. Khi cung cấp cát, cơ sở sản xuất phải cấp giấy chứng nhận chất lƣợng kèm theo mỗi lô cát xuất ra. 2. Thép Cốt thép trong bê tông là loại thép tròn cán nóng, có vân: Sử dụng thép nhóm CI cƣờng độ 2100 kg/cm² cho thép có d < 10 mm Sử dụng thép nhóm CII cƣờng độ 2700 kg/cm² cho thép có d > 10 mm 3. Xi măng Sử dụng xi măng PC 30 hoặc tƣơng đƣơng. 4. Đá hộc Đƣờng kính trung bình của viên đá đƣợc tính là d = 15cm. Đá phải sạch, hàm lƣợng tạp chất không vƣợt quá 3% khối lƣợng (xác định bằng cách rửa đá). Riêng đối với đá xây vữa, ngoài các chỉ tiêu về cƣờng độ và đƣờng kính, đá cần phải sạch, thành phần tạp chất xác định bằng phƣơng pháp rửa không vƣợt quá 0.25% khối lƣợng viên đá. 5. Đá dăm Đá dăm 1x2 dùng trong bê tông phải bảo đảm phải tuân thủ yêu cầu kỹ thuật về “đá dăm, sỏi và sỏi dăm dùng cho bê tông thủy công” theo 14TCN70–2001của Bộ Nông Nghiệp & PTNT. Cấp phối đá phải tuân thủ biểu đồ thành phần hạt trong tiêu chuẩn. Mác của đá dăm dùng trong bê tông không nhỏ hơn 2 lần mác bê tông. Hàm lƣợng bùn, sét, bụi theo khối lƣợng  1%, các hợp chất sunfat và sunfit (tính đổi ra SO3)  0.5%. LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 133 6. Vải địa kỹ thuật 6.1. Vải địa kỹ thuật Polyfield TS60 Phƣơng án 1 sử dụng vải địa kỹ thuật Polyfield TS60 là loại vải không dệt xuyên kim sợi dài liên tục đƣợc ổn định hóa UV để gia cố mái taluy. Tính năng kỹ thuật chính của vải nhƣ sau: Bảng 38 – Tính năng kỹ thuật chính của vải địa kỹ thuật Polyfield TS60 CÁC CHỈ TIÊU TIÊU CHUẨN ĐƠN VỊ TS 60 Tính chất vật lý Vải không dệt xuyên kim Polymer 100% polypropylene chính phẩm, đƣợc ổn định hoá UV Sức kháng UV Cƣờng độ chịu kéo Cƣờng độ chọc thủng ISO 10319 ISO 12236 Giữ đƣợc hơn 70% cƣờng độ ban đầu sau 3 tháng phơi ngoài trời Sức kháng hóa học Không bị ảnh hƣởng với pH = 3 – 13 Thí nghiệm tiêu chuẩn ISO Cƣờng độ chịu kéo Độ giãn dài kéo đứt Năng lƣợng chịu kéo Cƣờng độ chọc thủng CBR Xuyên thủng côn rơi động Kích thƣớc lỗ hiệu dụng Lƣu lƣợng thấm đứng H = 50mm H = 100mm Hệ số thấm đứng Lƣu lƣợng thấm ngang 20kPa 200kPa ISO 10319 ISO 10319 Tính toán ISO 12236 ISO 13433 ISO 12956 ISO1058 ISO1058 ISO1058 ISO 12958 ISO 12958 kN/m % kN/m N mm mm l/m 2 /s l/m 2 /s m/s l/m.h l/m.h 19 80/35 5.5 2900 20 0.09 72 155 3.10 –3 13 3.0 Khối lƣợng đơn vị Chiều dày ISO 9864 ISO 9863 g/m 2 mm 250 2.2 Thí nghiệm tiêu chuẩn ASTM Cƣờng độ kéo giật (md/cd) Độ giãn dài kéo giật (md/cd) Sức kháng xuyên thủng Thanh Kích thƣớc lỗ biểu kiến (o95) Hệ số thấm đơn vị ASTM D4632 ASTM D4632 ASTM D4833 ASTM D4751 ASTM D4491 N % N mm m –1 1150/1025 75/40 500 0.19 2.0 Kích thước cuộn tiêu chuẩn Chiều rộng Chiều dài Diện tích Trọng lƣơng cuộn m m m 2 kg 4 135 540 145 NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 134 6.2. Vải địa kỹ thuật Polyfelt TS70 Phƣơng án 2 sử dụng vải địa kỹ thuật Polyfelt TS70 để làm vật liệu cốt với xác thông số nhƣ sau: Bảng 39 – Tính năng kỹ thuật chính của vải địa kỹ thuật Polyfield TS70 CÁC CHỈ TIÊU TIÊU CHUẨN ĐƠN VỊ TS 70 Tính chất vật lý Vải không dệt xuyên kim Polymer 100% polypropylene chính phẩm, đƣợc ổn định hoá UV Sức kháng UV Cƣờng độ chịu kéo Cƣờng độ chọc thủng ISO 10319 ISO 12236 Giữ đƣợc hơn 70% cƣờng độ ban đầu sau 3 tháng phơi ngoài trời Sức kháng hóa học Không bị ảnh hƣởng với pH = 3 – 13 Thí nghiệm tiêu chuẩn ISO Cƣờng độ chịu kéo Độ giãn dài kéo đứt Năng lƣợng chịu kéo Cƣờng độ chọc thủng CBR Xuyên thủng côn rơi động Kích thƣớc lỗ hiệu dụng Lƣu lƣợng thấm đứng H = 50mm H = 100mm Hệ số thấm đứng Lƣu lƣợng thấm ngang 20kPa 200kPa ISO 10319 ISO 10319 Tính toán ISO 12236 ISO 13433 ISO 12956 ISO1058 ISO1058 ISO1058 ISO 12958 ISO 12958 kN/m % kN/m N mm mm l/m 2 /s l/m 2 /s m/s l/m.h l/m.h 24 80/40 7.2 3850 15 0.09 55 117 3.10–3 16 3.6 Khối lƣợng đơn vị Chiều dày ISO 9864 ISO 9863 g/m 2 mm 325 2.9 Thí nghiệm tiêu chuẩn ASTM Cƣờng độ kéo giật (md/cd) Độ giãn dài kéo giật (md/cd) Sức kháng xuyên thủng Thanh Kích thƣớc lỗ biểu kiến (o95) Hệ số thấm đơn vị ASTM D4632 ASTM D4632 ASTM D4833 ASTM D4751 ASTM D4491 N % N mm m –1 1500/1400 75/40 650 0.18 1.7 Kích thước cuộn tiêu chuẩn Chiều rộng Chiều dài Diện tích Trọng lƣơng cuộn m m m 2 kg 4 100 400 140 7. Rọ đá Rọ đá có kich thƣớc 50×50×100cm, đƣợc làm bằng lớp thép. Lƣới làm rọ đá là loại lƣới dây mạ kẽm có tác dụng chống ăn mòn cao trong môi trƣờng nƣớc. Kích cỡ mắt lƣới là 8×10cm LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 135 Hình 62 – Lưới tấm bao gồm dây viền và dây đan 8. Gạch Block Gạch block là bê tông với tỷ lệ nƣớc thấp và cốt liệu nhỏ đƣợc lèn chặt trong khuôn thép thành các sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu, và sau đó dƣỡng hộ cho tới khi cứng đạt mác tƣơng ứng với cấp phối. Sử dựng gach Block xây dựng tƣờng bảo vệ cốt rất hiệu quả vì khả năng bền vững, không bị trƣơng nở trong nƣớc. Hình 63 – Hình dáng gạch Block Hình 64 – Chi tiết gạch Block Tƣờng gạch block đƣợc xây theo từng hàng, hàng này so le với hàng kia, giữa các viên gạch liên kết bằng lớp vữa dày 2.5cm, giữa các hàng gạch liên kết bằng lớp vữa dày 2.5cm. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 136 Hình 65 – Quy cách xây tường gạch Block LVTN – THIẾT KẾ KÈ CẦN THƠ 137 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Thông qua kết quả tính toán và thiết kế thi công cho 2 phƣơng án: Tƣờng chắn trọng lực kết hợp mái ta luy và tƣờng chắn có cốt vải địa kỹ thuật, ta có nhận xét nhƣ sau: 1. Ưu điểm và khuyết điểm của tường phương án: a. Phương án 1 - Ưu điểm: + Kết cấu bền vững, khả năng chịu lực cao. + Mái taluy thuận theo độ dốc của bờ sông nên khối lƣợng đào đắp đất ít do đó ít làm thay đổi dòng chảy, đảm bảo ổn định lâu dài. + Thẩm mỹ, tạo không gian sạch đẹp, đáp ứng đƣợc nhƣ cầu giải trí cho ngƣời dân. + Sử dụng cơ giới là chính nên giảm đƣợc nhân công. - Nhược điểm: + Thi công nhiều hạng mục nên thời gian thi công lâu, chủ yếu sử dụng vật liệu bê tông nên sẽ gây ô nhiễm trong khu dân cƣ và ô nhiễm nƣớc sông. + Sử dụng nhiều loại vật liệu nên gặp khó khăn trong việc vận chuyển và tập trung kho bãi. b. Phương án 2 - Ưu điểm: + Đơn giản, ít hạng mục. + Sử dụng kỹ thuật mới tạo ra tƣờng chắn bền vững, ổn định và thẩm mỹ. + Sử dụng vật liệu tự nhiên là chính nên ít gây ra ô nhiễm hơn phƣơng án 1. - Nhược điểm: + Sử dụng nhiều nhân công, quá trình đầm nén cũng phải sử dụng thủ công là chính nên thời gian xây dựng lâu. + Thay đổi một phần phần sông nên có khả năng thay đổi dòng chảy dòng sông. 2. Kết luận Ta thấy cả 2 phƣơng án đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng, phƣơng án 1 là phƣơng án kết cấu thƣờng dùng ở Việt Nam nên quá trình thi công sẽ thuận lợi hơn vì có nhiều kinh nghiệm trong xây dựng các công trình trƣớc. Phƣơng án 2 là kỹ thuật mới, nhƣng nó đã đƣợc nghiên cứu kỹ lƣỡng để đảm bảo đƣợc độ bền vững cũng nhƣ giảm đƣợc giá thành. Tuy nhiên, xét thấy khu vực thi công là khu vực dân cƣ đông đúc, nên quá trình tập kết vật liệu xây dựng nhƣ thép, cọc bê tông, xi măng, gặp nhiều khó khăn. Mặt khác thi công phƣơng án 1 tạo ra nhiều bụi bặm và tiếng ồn, gây ảnh hƣởng đến ngƣời dân lân cận. Vì các lý do trên, xin đề nghị sử dụng phƣơng án 2 – Tƣờng chắn đất có sử dụng cốt vải địa kỹ thuật. NGUYỄN NHẬT LAI – MSSV 81001642 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737:2006. Tải trọng và tác động [2] Châu Ngọc Ẩn (2011). Nền móng. Đại học Quốc gia TP.HCM [3] TCVN 45:78. Tiêu chuẩn thiết kế nền, nhà và công trình [4] TCVN 5574:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. [5] Bài giảng: Tƣờng chắn đất trọng lực, TS. Nguyễn Trọng Nghĩa, ĐH Bách Khoa TPHCM [6] Bài giảng: Chỉnh trị sông, PGS.TS Huỳnh Thanh Sơn, ĐH Bách Khoa TP HCM. [7] Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ, ĐH Thủy Lợi Hà Nội. [8] Giới thiệu bộ phần mềm Plaxis, Phòng tính toán cơ học, Khoa KTXD ĐH Bách Khoa TP HCM. [9] Phần mềm Plaxis ứng dụng vào các công trình thủy công, PGS.TS Đỗ Văn Đệ, trƣờng ĐH Xây Dựng. [10] 14 TCN 110 -1996 Chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong công trình thủy lợi [11] Kết cấu bê tông cốt thép 1, Võ Bá Tầm, ĐH Bách Khoa TP HCM [12] 14 TCN 130-2002: Hƣớng dẫn thiết kế đê biển. [13] TCVN 8419:2010 Công trình thủy lợi, thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ [14] TCVN 9152 : 2012 Công trình thủy lợi - quy trình thiết kế tƣờng chắn công trình thủy lợi. [15] Thiết kế và thi công tƣờng chắn đất có cốt, GS.TS Dƣơng Học Hải. [16] Hƣớng dẫn sử dụng GeoSlope/W, GS. Nguyễn Công Mẫn.