Nghiên cứu giải pháp tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực để bảo vệ bờ kênh tiêu la khê

L IC M

N

Lu n v n ”Nghiên c u gi i pháp t ng c bê tông c t thép d
b kênh tiêu La Khê” đ c hoàn thành t i tr ng i h c Th y l i.

ng l c đ b o v

Tác gi xin bày t l i c m n sâu s c đ n PGS.TS.Nguy n H u Hu đã t n tình
h

ng d n tác gi hoàn thành lu n v n này. Xin chân thành c m n các gi ng viên

Khoa Công trình – tr

ng

i h c Th y L i, các đ ng nghi p trong và ngoài ngành đã

cung c p các tài li u ph c v cho lu n v n này.
Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n lãnh đ o, các đ ng nghi p t i Ban Qu n lý d
án Tr m b m tiêu Yên Ngh a- S Nông nghi p và PTNT Hà N i, nh ng ng

i thân

trong gia đình, b n bè và đ ng nghi p đã khích l , ng h , đ ng viên v m i m t cho
tác gi hoàn thành lu n v n này.
Do h n ch v m t th i gian, ki n th c khoa h c và kinh nghi m th c t nên trong
quá trình nghiên c u đ hoàn thành lu n v n, ch c ch n khó tránh kh i nh ng thi u sót.
Tác gi r t mong nh n đ c nh ng nh n xét và đóng góp c a các th y cô, các nhà

chuyên môn.
Xin trân tr ng c m n!
Hà N i, ngày

tháng 3 n m 2015

Tác gi lu n v n

V n Tùng Giang


L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n này là s n ph m nghiên c u c a riêng cá
nhân tôi. Các s li u và k t qu trong lu n v n là hoàn toàn trung th c và ch a đ
ai công b tr

c đây. T t c các trích d n đã đ

c

c ghi rõ ngu n g c.
Hà N i, ngày

tháng 3 n m 2015

Tác gi lu n v n

V n Tùng Giang

M CL C
M

U ......................................................................................................................... 1
1. Tính c p thi t c a đ tài. ......................................................................................... 1
2. M c đích và nhi m v c a đ tài. ........................................................................... 2
4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u ............................................................. 2

5. K t qu d ki n đ t đ

c ........................................................................................ 3

CH NG 1. T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG
GI I PHÁP THI CÔNG B KÊNH TIÊU Ô TH ...................................................... 4
1.1. Bê tông c t thép d

ng l c ................................................................................. 4

1.1.1. Phân lo i bê tông c t thép d

ng l c........................................................... 4

1.1.2. S ra đ i và l ch s phát tri n c a BTCT d

ng l c. .................................. 6

1.1.3.

Vi t Nam. ............................. 8

ng d ng c a Bê tông c t thép d

ng l c

1.2. M t s gi i pháp b o v b kênh hi n nay........................................................... 8
1.2.1. Kênh đ t n o vét ........................................................................................... 9
1.2.2. Kênh gia c mái hình thang ........................................................................ 11
1.2.3. Kênh gia c mái hình ch nh t ................................................................... 12
1.2.4. Kênh gia c mái h n h p ............................................................................ 15
1.2.5. Kênh gia c mái b ng c ván bê tông c t thép d

ng l c ......................... 16

1.3. Tình hình nghiên c u các gi i pháp b o v b kênh tiêu trong đô th hi n nay 17
1.3.1. Gi i pháp kênh đ t ...................................................................................... 17
1.3.2. Gi i pháp kênh gia c mái hình thang ........................................................ 18
1.3.3. Gi i pháp kênh gia c mái hình ch nh t.................................................... 18
1.3.4. Gi i pháp gia c mái b ng c ván bê tông c t thép d
1.4. Các y u t

nh h

ng l c.................. 21

ng đ n vi c l a ch n gi i pháp b o v b kênh tiêu đô th . 22

1.4.1. Quy ho ch và Gi i phóng m t b ng, tái đ nh c ......................................... 22
1.4.2. M quan đô th và v sinh môi tr

ng ........................................................ 23

1.4.3. Chi phí xây d ng ......................................................................................... 23
1.4.4. i u ki n đ a ch t, đ a ch t th y v n .......................................................... 23
1.5. Tình hình nghiên c u ng d ng c bê tông c t thép d ng l c trong b o
v b
Vi t Nam và trên th gi i ............................................................................. 23


1.5.1. L ch s

ng d ng và s n xu t c BTCT D L trên th gi i ....................... 23

1.5.2. L ch s

ng d ng và s n xu t c BTCT D L

1.6. K t lu n ch

Vi t Nam ........................ 24

ng 1 .............................................................................................. 25

CH NG 2. CÁC GI I PHÁP B O V B KÊNH TRONG KHU Ô TH
B NG T
NG C BÊ TÔNG C T THÉP D
NG L C ..................................... 26
2.1. Gi i thi u v t
2.1.1.

ng c bê tông c t thép d

ng l c .......................................... 26

c tính k thu t c a c Bê tông c t thép d

ng l c ................................ 26

2.1.2. Quy trình s n xu t ....................................................................................... 29
2.1.3. Bi n pháp thi công đóng c BTCT D L .................................................... 35
2.2. Các gi i pháp ng d ng t

ng c bê tông c t thép d

ng l c ......................... 42

2.2.1. Kè b sông, kênh......................................................................................... 42
2.2.2. C ng thoát n
2.2.3.

c .......................................................................................... 43

ng giao thông........................................................................................ 43

2.2.4. Công trình c ng ........................................................................................... 44
2.2.5. Công trình th y l i ...................................................................................... 44
2.3. Các ph
2.3.1. Ph

ng pháp tính toán thi t k t

ng l c............... 45

ng pháp gi i tích [10] .......................................................................... 46

2.3.2. Tính toán theo h
2.3.3. Ph

ng c b n BTCT D

ng d n thi t k t

ng c c a Nh t B n ........................ 62

ng pháp tính d m trên n n đàn h i ..................................................... 68

2.3.4. Ph ng pháp mô hình hóa h k t c u t ng c và đ t n n thành m t
kh i làm vi c đ ng th i......................................................................................... 71
2.3.5. M t s nh n xét v các ph ng pháp tính toán thi t k t ng c BTCT
D ng l c ............................................................................................................ 72
2.4. K t lu n ch
CH
D

ng 2 .............................................................................................. 73

NG 3. ÁP D NG TÍNH TOÁN GI I PHÁP C BÊ TÔNG C T THÉP
NG L C B O V B KÊNH LA KHÊ............................................................ 75

3.1. Gi i thi u v kênh La Khê ................................................................................. 75
3.1.1. V trí đ a lý .................................................................................................. 75
3.1.2. Nhi m v ..................................................................................................... 75
3.1.3. Hi n tr ng kênh La Khê .............................................................................. 76
3.1.4. i u ki n t nhiên, xã h i khu v c kênh La Khê đi qua [4] ....................... 77
3.2.
xu t các gi i pháp b o v b kênh La Khê b ng c bê tông c t thép d
ng l c....................................................................................................................... 79


3.2.1.

xu t các gi i pháp k t c u b o v b kênh La Khê ............................... 79

3.2.2. Phân tích l a ch n gi i pháp k t c u........................................................... 80
3.3. ng d ng ph n m m Plaxis tính toán k t c u C bê tông c t thép D ng l c
gia c b o v kênh La Khê ........................................................................................ 84
3.3.1. Thông s đ u vào ........................................................................................ 84
3.3.2. L a ch n kho ng cách gi a hai hàng c ..................................................... 87
3.3.3. L a ch n chi u dài hai hàng c .................................................................. 90
3.3.4. Trình t và k t qu tính toán ph

ng án ch n ............................................ 94

3.3.5. So sánh v i k t qu tính toán c a t v n thi t k ...................................... 106
3.4. K t lu n ch

ng 3 ............................................................................................ 108

K T LU N VÀ KI N NGH ..................................................................................... 109

DANH M C TÀI LI U THAM KH O .................................................................... 111


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1.M t c t đi n hình kênh đ t n o vét ............................................................10
Hình 1.2.Hình nh thi công kênh đ t n o vét............................................................10
Hình 1.3.M t c t đi n hình kênh gia c mái hình thang ...........................................11
Hình 1.4.Hình nh thi công gia c kênh mái hình thang ..........................................11
Hình 1.5.Sông Tô L ch – K t c u mái hình thang lát đá...........................................11
Hình 1.6.M t c t đi n hình Kênh gia c b ng t
Hình 1.7.K t c u b d ng t
Hình 1.8.K t c u t

ng s

n b n ch ng có b n đáy ...13

ng neo không b n đáy................................................13

ng ch n đá xây .........................................................................13

Hình 1.9.K t c u d ng kênh h p BTCT....................................................................14
Hình 1.10.Ph i c nh kênh gia c mái hình ch nh t b ng t

ng ch n BTCT .........14

Hình 1.11.M t c t đi n hình mái kênh ki u h n h p ................................................15
Hình 1.12.Gia c mái kênh b ng c ván BTCT D L ..............................................16
Hình 1.13.Hình nh kênh gia c b ng bê tông b c v i đ a k thu t .........................18
Hình 1.14.M t c t đi n hình gia c b kênh b ng bê tông b c v i đ a k thu t .......18

Hình 1.15.T

ng s

n b n ch ng truy n th ng .......................................................19

Hình 1.16.Kênh d ng t

ng neo ...............................................................................19

Hình 1.17.Gia c mái kênh b ng t
Hình 1.18.Gia c b b ng t
Hình 1.19.M t s

ng ch n có c t .................................................20

ng ch n có c t ............................................................20

ng d ng c a c ván BTCT D

ng l c .....................................21

Hình 1.20.Kè th tr n Tân Thành – Long An ............................................................22
Hình 1.21.Kênh Nhiêu L c – Th Nghè - TPHCM ...................................................22
Hình 2.1.K t c u c BTCT DUL ti t di n ch nh t .................................................26
Hình 2.2.K t c u c BTCT DUL ti t di n ch U .....................................................26
Hình 2.3.K t c u c BTCT DUL ti t di n ch H .....................................................26
Hình 2.4.K t c u c BTCT DUL ti t di n ch T......................................................26
Hình 2.5.K t c u c BTCT DUL ti t di n ch C .....................................................26
Hình 2.6.Chi ti t c u t o c ti t di n ch C ..............................................................27

Hình 2.7.C u t o kh p n i liên k t c b n BTCT D L ...........................................27
Hình 2.8.Kh p n i cao su liên k t c b n BTCT D L ............................................27
Hình 2.9.Chu n b khuôn đúc ...................................................................................33


Hình 2.10.Tr m tr n bê tông .....................................................................................33
Hình 2.11.Gia công c t thép .....................................................................................33
Hình 2.12.Lu n cáp vào khuôn .................................................................................33
Hình 2.13.C ng cáp d

ng l c ................................................................................33

Hình 2.14.L p đ t c t thép ........................................................................................33
Hình 2.15.L p đ t khuôn ngoài .................................................................................33
Hình 2.16.
Hình 2.17.D

bê tông c ...........................................................................................33
ng h bê tông .....................................................................................34

Hình 2.18.Tháo d ván khuôn ...................................................................................34
Hình 2.19.C t cáp ......................................................................................................34
Hình 2.20.Thí nghi m ch u u n c ...........................................................................34
Hình 2.21.L u kho ....................................................................................................34
Hình 2.22.V n chuy n c c ra công tr

ng ...............................................................34

Hình 2.23.S đ thi t b thi công c ván BTCT D

ng l c ....................................38

Hình 2.24.Chu n bi m t b ng ...................................................................................39
Hình 2.25.T p k t thi t b vào công tr
Hình 2.26.

ng ..............................................................39

nh v tuy n công trình ..........................................................................41

Hình 2.27.L p đ t khung d n h
Hình 2.28.G n ng xói n

ng.........................................................................41

c cao áp..........................................................................41

Hình 2.29.C u c c b ng c n tr c ..............................................................................41
Hình 2.30.Ki m tra áp l c n

c tr

c thi công ........................................................41

Hình 2.31.B t đ u h c c ..........................................................................................41
Hình 2.32.L p đ t c t thép b n m ...........................................................................42
Hình 2.33.

bê tông b n m ...................................................................................42

Hình 2.34.T

ng c k t h p mái nghiêng gia c phía trên ......................................42

Hình 2.35.C k t h p mái nghiêng, có c ................................................................42
Hình 2.36.C k t h p neo b o v b ........................................................................42
Hình 2.37.Mô hình c làm c ng ...............................................................................43
Hình 2.38.S d ng c BT D L làm c ng ................................................................43
Hình 2.39.Kè m r ng làm đ
Hình 2.40.Gi ng 2 c đ làm đ

ng ............................................................................43
ng phía trên ..........................................................43


Hình 2.41.K t c u

ng Hoàng V n Thái đi Bà Nà –TP à N ng .......................44

Hình 2.42.Mô hình c xây d ng công trình c ng .....................................................44
Hình 2.43.S d ng c BT D L xây d ng công trình c ng ......................................44
Hình 2.44.Mô hình c làm đ p ng n n
Hình 2.45.

p ng n n

c ...............................................................45

c s d ng c D L .............................................................45

Hình 2.46.Mô hình c làm đê ch n sóng ..................................................................45
Hình 2.47. ê ch n sóng s d ng c D L ................................................................45
Hình 2.48.Phân b áp l c ngang c a t

ng c ngàm trong đ t cát ..........................46

Hình 2.49.T ng c ngàm trong đ t cát a) S đ áp l c tác d ng; b) Bi u đ mô
men ............................................................................................................................47
Hình 2.50.T

ng c ngàm trong đ t sét ...................................................................51

Hình 2.51.Bi n đ i bi n d ng và mô men cho t ng c neo a) Ph ng pháp ch ng
đ đ t t do; b) Ph ng pháp ch ng đ đ t c đ nh .................................................54
Hình 2.52.Các d ng phá ho i c a h c neo a)
t neo; b) Di chuy n đáy c ra
ngoài; c) C b u n g y d) Tr t h c neo; e) Lún sau l ng c ..............................55
Hình 2.53.T

ng c neo trong đ t cát ......................................................................56

Hình 2.54.T

ng c neo xuyên vào l p đ t sét ........................................................58

Hình 2.55.Bi u đ phân b áp l c ngang theo ph
Hình 2.56. Quan h xác đ nh L 4 và L 5 theo Ph

ng pháp ch ng đ đ t c đ nh .59
ng pháp ch ng đ đ t c đ nh.....59

Hình 2.57.T m hay d m neo .....................................................................................61
Hình 2.58.Gân neo ....................................................................................................61
Hình 2.59.C c neo th ng đ ng .................................................................................62
Hình 2.60.D m neo c c xiên .....................................................................................62
Hình 2.61.Áp l c đ t tác d ng lên c .......................................................................63
Hình 2.62.S đ tính toán mô men u n l n nh t ......................................................64
Hình 2.63.S đ tính toán chuy n v đ u c .............................................................65
Hình 2.64.S đ tính toán c tr

ng h p có neo ......................................................66

Hình 2.65.S đ tính toán mô men u n và ph n l c lên c có neo ..........................67
Hình 2.66. S đ tính toán d a vào ph

ng trình vi phân tr c võng .......................69

Hình 2.67. S đ tính toán mô hình hóa ph n t h u h n ........................................70
Hình 3.1.V trí kênh La Khê......................................................................................75
Hình 3.2.Hi n tr ng đô th tuy n kênh đi qua ...........................................................76


Hình 3.3.Tình tr ng các công trình l n chi m b kênh .............................................77
Hình 3.4.L u v c tiêu ph trách trong h th ng tiêu khu v c phía tây TP Hà N i..77
Hình 3.5.M t c t kênh c ng hóa sau khi hoàn thi n .................................................79
Hình 3.6.K t c u m t hàng c không neo .................................................................80
Hình 3.7.Mô hình neo c b ng kh i neo ...................................................................81
Hình 3.8.Mô hình neo c b ng c c neo ....................................................................82
Hình 3.9.Mô hình k t c u s d ng 2 hàng c . ..........................................................83
Hình 3.10.M t c t t nhiên c a kênh (xét cho m t n a bên trái) .............................84

Hình 3.11.M t c t kênh gia c b ng c d ng l c d ki n (xét cho m t n a bên
trái) ............................................................................................................................85
Hình 3.12.M t c t đ c tr ng c bê tông c t thép d

ng l c ...................................86

Hình 3.13.Bi u đ quan h gi a kho ng cách c và chuy n v ngang hàng c th
nh t ............................................................................................................................88
Hình 3.15.Bi u đ quan h gi a kho ng cách c và chuy n v ngang hàng c th
hai ..............................................................................................................................89
Hình 3.17.Quan h gi a vi c t ng kho ng cách c và hi u qu gi m chuy n v
ngang c ....................................................................................................................90
Hình 3.19.Quan h gi a chi u dài c hàng 1 v i mô men u n hàng c 1 ................92
Hình 3.20.Quan h gi a chi u dài c hàng 1 v i chuy n v ngang hàng c 2 .........93
Hình 3.21.Quan h gi a chi u dài c hàng 1 v i mô men u n hàng c 2 ................93
Hình 3.22. Mô ph ng k t c u và đ t n n ..................................................................94
Hình 3.23. Chia l

i ph n t .....................................................................................95

Hình 3.24. Phân b áp l c n
Hình 3.25.

c ................................................................................95

ng su t ban đ u c a đ t n n .................................................................95

Hình 3.26. Mô ph ng phase1: Thi công đóng c ......................................................96
Hình 3.27. Mô ph ng phase2:

p đ t đ n đ nh c .................................................96

Hình 3.28 Mô ph ng phase 3: Thi công b n neo gi a hai hàng c ..........................97
Hình 3.29. Mô ph ng phase 4: Gia t i phía trên đ nh c ..........................................97
Hình 3.30. Mô ph ng phase 5: N o vét đ n cao trình đáy kênh thi t k ..................98
Hình 3.31. H

ng chuy n v c a k t c u và đ t n n sau phase1 ..............................98

Hình 3.32. H

ng chuy n v c a k t c u và đ t n n sau phase 2 .............................99

Hình 3.33. H

ng chuy n v c a k t c u và đ t n n sau phase 3 .............................99


Hình 3.34. Ph chuy n v c a k t c u và đ t n n Phase 4 ......................................100
Hình 3.35 .L

i bi n d ng c a k t c u và đ t n n ..................................................100

Hình 3.36. H

ng chuy n v c a k t c u và đ t n n ..............................................101

Hình 3.37. Ph chuy n v c a k t c u và đ t n n ...................................................101
Hình 3.38. Chuy n v ngang l n nh t c a hàng c th nh t, Ux1 = 3,683cm........102
Hình 3.39. Mô men u n l n nh t c a hàng c th nh t, M 1 = 10,571 Tm/m ........102

Hình 3.40. Chuy n v ngang l n nh t c a hàng c th 2, U x2 = 3,602cm..............103
Hình 3.41. Mô men u n l n nh t c a hàng c th hai, M 2 = 9,058 Tm/m ............104
Hình 3.42. Mô men u n l n nh t trong b n neo, M n = 22,26 Tm/m ......................104
Hình 3.43. Bi u đ mô men toàn k t c u ................................................................105
Hình 3.44. Cung tr
Hình 3.45. H s

t t ng th c a k t c u và đ t n n ...........................................105
n đ nh K min = 1,923 ...................................................................106


DANH M C B NG BI U
B ng 2.1.Thông s c b n các lo i c ti t di n ch C đã s n xu t trong n

c [2] ..28

B ng 2.2.Kh n ng ch u l c c a m t s lo i c BTCT DUL [3] .............................28
B ng 2.3.

c tính k thu t c a c t thép ch u l c [2]................................................29

B ng 2.4.

c tính k thu t c a c t thép đai [2] ........................................................30

B ng 2.5.Thi t b ph c v thi công đóng c BTCT D

ng l c ..............................35

B ng 3.1.Thông s đ t n n nh p vào ph n m m Plaxis ...........................................85

B ng 3.2.Thông s m t s lo i c BTCT D

ng l c [3] ........................................86

B ng 3.3.Thông s b n neo đ a vào ph n m m .......................................................86
B ng 3.4.B ng k t qu tính toán khi thay đ i kho ng cách 2 c ..............................87
B ng 3.5.B ng k t qu tính toán khi thay đ i chi u dài hàng c 1...........................91
B ng 3.6. So sánh k t qu tính toán c a lu n v n v i t v n thi t k ....................106


DANH M C CÁC C M T
BTCT: Bê tông c t thép
BTCT D L: Bê tông c t thép d
GPMB: Gi i phóng m t b ng
PTHH: Ph n t h u h n
TCVN: Tiêu chu n Vi t Nam.
TVTK: T v n thi t k
NXB: Nhà xu t b n

ng l c

VI T T T


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài.
Trong nh ng n m g n đây, bi n đ i khí h u đã gây ra m a l n ng p úng
nhi u qu c gia trên th gi i có th k đ n nh bão Katrina t i Hoa K tháng 8/2005,
l l t l ch s t i Thái Lan vào tháng 11/2011m a l n
7/2012 và

th đô Hà N i n

thi t h i l n v ng
trong n

Trung Qu c h i tháng

c ta m a l n l ch s đã x y ra h i tháng 11/2008 gây

i và tài s n, đ i b ph n đ t đai c a th đô Hà N i ng p chìm

c, ng p l t kéo dài trong su t 12 ngày. Hi n t i n ng l c tiêu thoát n

c

b ng đ ng l c r t kém là nh ng nguyên nhân gây ng p úng cho th đô Hà N i m i
khi có m a l n x y ra.
Vi c xây d ng các tr m b m tiêu n
g n đây đã đ
đó đ

c cho thành ph Hà N i trong th i gian

c s quan tâm đ c bi t c a các c p các ngành c a Thành ph .

c th hi n b ng các Quy t đ nh phê duy t quy ho ch c a Th t

Quy t đ nh 937/Q -TTg ngày 01/7/2009 phê duy t quy ho ch tiêu n

i u

ng nh :

c h th ng

sông Nhu , Ngh quy t 09/2012/NQ-H ND ngày 13/7/2012 c a H ND TP Hà N i
v Quy ho ch phát tri n th y l i Hà N i đ n n m 2020 đ nh h

ng đ n n m 2030;

Ngh quy t s 08/2012/NQ-H ND c a H i đ ng nhân dân thành ph Hà N i thông
qua quy ho ch thoát n

c th đô Hà N i đ n n m 2030, t m nhìn đ n n m 2050.

Th c t cho th y, vi c l a ch n gi i pháp xây d ng kênh tiêu trong khu đô th
hi n nay g p r t nhi u b t c p vì kênh đi qua khu đô th ph i đáp ng đa m c tiêu
ngoài nhi m v tiêu n

c. Vi c l a ch n gi i pháp x lý không đ m b o t i u s

gây ra r t nhi u h l y trong quá trình thi công và khai thác s d ng nh : v n đ
gi i phóng m t b ng, v n đ quy ho ch đô th , v n đ đ m b o an toàn khi tham gia
giao thông, v n đ v sinh môi tr

Vi c thi công xây kênh m

ng,…
ng thoát n

c ch y u đ

c th c hi n t i các khu

v c có n n đ t y u do l ch s xây d ng đ l i vì v y vi c l a ch n gi i pháp thi
công sao cho an toàn, đ m b o kinh t , k thu t, m thu t, l i d ng đa m c tiêu
trong quá trình khai thác s d ng là vi c làm h t s c quan tr ng và c n đ
tâm đ c bi t.

c quan


2

c đi m c a các công trình kênh m

ng thu l i th

ng g p ph i n n công

trình là n n đ t y u, các l p đ t y u xen k p nhau có chi u d y t m t vài mét đ n
hàng ch c mét, l p đ t t t th
nhi u ph

ng n m sâu d

i lòng đ t. Trong tr

ng pháp đ đ a ra gi i pháp thi công trong đó ph

kênh b ng c bê tông d

ng h p này có

ng pháp thi công b

ng l c. Hi n nay vi c thi t k , thi công th

ng s d ng

các gi i pháp truy n th ng nh n o vét, gia c , kè c ng hóa ho c đ bê tông b
kênh. Các gi i pháp trên g p r t nhi u khó kh n khi tri n khai th c hi n thi công
kênh La Khê vì b kênh và phía d

i lòng kênh là l p cát r t dày và dân c s ng sát

b kênh.
Vì v y vi c Nghiên c u gi i pháp t

ng c bê tông c t thép d

ng l c đ

b o v b kênh tiêu La Khê thu c công trình Tr m b m tiêu Yên Ngh a, thành ph
Hà N i là c n thi t.

2. M c đích và nhi m v c a đ tài.
Nghiên c u gi i pháp t

ng c BTCT d

ng l c trong xây d ng công trình

th y l i.
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u:

a.

it

ng nghiên c u:

Kênh tiêu La Khê c a d án xây d ng Tr m b m tiêu Yên Ngh a, thành ph Hà
N i.
b. Ph m vi nghiên c u:
Gia c b công trình th y l i b ng bê tông c t thép d
4. Cách ti p c n và ph

ng l c.

ng pháp nghiên c u

- T ng h p, k th a các k t qu nghiên c u t tr

c đ n nay trong l nh v c thi

công công trình trên n n đ t y u.
- Nghiên c u lý thuy t k t h p đúc rút kinh nghi m th c t và tính toán gi i
quy t các bài toán thi t k th c t và l a ch n công ngh phù h p.
- T ng h p tài li u nghiên c u đã có v công tác gia c b b ng c bê tông c t
thép d

ng l c, các quy trình, quy ph m tính toán thi t k và ch d n thi công c bê

tông c t thép d

ng l c.


3

- Thu th p s li u và đúc rút kinh nghi m t các công trình th c t đã và đang
xây d ng t i Vi t Nam đ l a ch n công ngh phù h p.
- Thu th p các s li u có liên quan (đ a ch t, đ a hình, kinh t xã h i.., tài li u
thi t k , bi n pháp và máy móc thi t b thi công...) c a công trình tr m b m tiêu
Yên Ngh a, thành ph Hà N i.
5. K t qu d ki n đ t đ

c

-

a ra ph

ng pháp xây d ng b kênh b ng t

ng c BTCT d

-

xu t gi i pháp đ xu t gi i pháp k thu t đ i v i kênh tiêu La Khê thu c

công trình Tr m b m tiêu Yên Ngh a, thành ph Hà N i.

ng l c.


4

CH

NG 1.

T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ
GI I PHÁP THI CÔNG B
1.1. Bê tông c t thép d

KÊNH TIÊU

NG D NG
Ô TH

ng l c

Khái ni m: Bê tông c t thép d
tông ti n áp, bê tông ng l c tr

ng l c hay bê tông c t thép ng su t tr

c, bê

c là k t c u bê tông c t thép s d ng s k t h p

ng l c c ng r t cao c a c t thép ng su t tr
nên trong k t c u nh ng bi n d ng ng

c và s c ch u nén c a bê tông đ t o

c v i khi ch u t i,

ngay tr

c khi ch u t i.

Nh đó k t c u này có kh n ng ch u t i tr ng l n h n k t c u bê tông thông th
ho c v

tđ

thông th

ng

c nh ng nh p hay kh u đ l n h n trong k t c u bê tông c t thép

ng.

Nguyên lý làm vi c: C t thép trong bê tông là c t thép có c
kéo c ng ra b ng máy kéo ng su t tr
thi t k tr

ng đ cao, đ

c

c, đ t t i m t ng su t nh t đ nh đã đ

c

c, n m trong gi i h n đàn h i c a nó tr

c khi các k t c u BTCT này

ch u t i. L c c ng c t thép này làm cho bê tông bi n d ng ng

c v i bi n d ng do

t i tr ng gây ra sau này khi k t c u làm vi c. Nh đó, k t c u bê tông c t thép ng
su t tr

c có th ch u t i tr ng l n h n so v i k t c u này, khi không c ng c t thép

ng su t tr

c. (Khi ch u t i tr ng bình th

đ tri t tiêu bi n d ng do c ng tr

ng, bi n d ng do t i tr ng gây ra ch đ

c, k t c u tr l i hình d ng ban đ u tr

c khi

c ng, gi ng nh không h ch u t i gì.)
1.1.1. Phân lo i bê tông c t thép d
1.1.1.1. Bê tông ng su t c ng tr
C t thép ng su t tr

cđ

ng l c.
c (c ng c t thép trên b )

c kéo c ng ra tr

c trên b khuôn đúc bê tông tr

khi ch t o k t c u bê tông. Sau đó k t c u bê tông đ
thép ng su t tr
đ n m t giá tr c

c đúc bình th

c nh k t c u bê tông c t thép thông th
ng đ nh t đ nh đ có th gi đ

ng.

c ng su t tr

c

ng v i c t

n khi bê tông đ t
c, thì ti n hành

c t c t thép r i ra kh i b c ng. Do tính đàn h i cao c a c t thép, nó có xu h

ng

bi n d ng co l i d c theo tr c c a c t thép. Nh l c bám dính gi a bê tông và c t


5

thép ng su t tr

c, bi n d ng này đ

c a k t c u bê tông so v i ph

Ph

c chuy n hóa thành bi n d ng v ng ng

ng bi n d ng khi k t c u bê tông ch u t i tr ng.

ng pháp này t o k t c u ng su t tr

thép, và đ

c g i là ph

c u bê tông đ

c nh l c bám dính gi a bê tông và c t

ng pháp c ng tr

c vì c t thép đ

c hình thành và đ t t i c

Ph m vi áp d ng: Ph

c

c c ng tr

c c khi k t

ng đ thi t k .

ng pháp này, c n có m t b c ng c đ nh nên thích h p

cho vi c ch t o các k t c u bê tông ng su t tr
tông đúc s n. K t c u bê tông ng su t tr

c đúc s n trong các nhà máy bê

c c ng tr

c có u đi m là dùng l c bán

dính trên su t chi u dài c t thép nên ít có r i ro do t n hao ng su t tr

c.

1.1.1.2. Bê tông ng su t c ng sau d ng không liên k t:
ây là lo i k t c u ng su t tr
thành k t c u nh ng tr

c thi công c ng c t thép sau khi hình

c khi ch u t i, và s d ng ph n l c đ u neo hình côn t i các

đ u c a c t thép ng su t tr
(gây ng su t tr

cđ

c). Ph

c t thép đ t o ng su t tr

c đ truy n áp l c ép m t sang đ u k t c u bê tông

ng pháp này, không dùng l c bám dính gi a bê tông và
c, nên còn g i là ng su t tr

c c ng sau không bám

dính.
C t thép đ
bình th

c l ng trong ng bao có ch a m b o qu n ch ng g , và đ

ng vào trong khuôn đúc bê tông mà ch a đ

tông vào khuôn bình th

c c ng tr

c. Sau đó, đ bê

ng nh ch t o k t c u bê tông c t thép thông th

n khi k t c u bê tông c t thép đ t c

ng đ nh t đ nh đ đ ch u đ

c ng thì m i ti n hành c ng c t thép ng su t tr
thép d n d n b ng máy kéo ng su t tr

cđ t

c. C t thép đ

ng.

c ng l c

c kéo c ng c t

c đ n giá tr

ng su t thi t k , nh ng v n

n m trong gi i h n đàn h i c a c t thép ng su t tr

c. Sau m i hành trình kéo

thép, c t thép l i đ

c buông ra kh i máy kéo, lúc đó c t thép có xu h

ng co l i vì

tính đàn h i. Nh ng do các đ u c t thép (m t trong hai hay c hai đ u) đ
b i neo 3 lá hình côn n m trong h c neo hình côn b ng thép b t

tông, mà bi n d ng đàn h i này c a c t thép đ

c gi l i

hai đ u k t c u bê

c chuy n thành ph n l c đ u neo

d ng áp l c ép m t c a má côn thép truy n sang đ u k t c u bê tông (t o ra ng su t
tr

c). Nh đó k t c u bê tông đ

c u n v ng ng

c v i khi làm vi c. Khi đ t đ n


6

ng su t tr

c thi t k thì m i cho k t c u ch u t i tr ng (cho làm vi c).

C t thép ng su t tr
c t thép ng su t tr

cđ

c có th là d ng thanh, d ng s i cáp hay bó cáp. M i s i

c t do chuy n đ ng trong lòng ng bao b ng nh a có

m bôi tr n, mà không ti p xúc v i bê tông. Gi a bê tông và c t thép không h có
l c bám dính.
Ph m vi áp d ng c a ph
công t i hi n tr

ng.

t i ch . Tuy v y, nh
gi

ng su t tr

ng pháp này: Ph

ng pháp này thu n l i cho vi c thi

ng d ng cho các k t c u bê tông c t thép ng su t tr
c đi m c a ph

cđ

ng pháp này là ch d a vào các đ u neo đ

c. N u các đ u neo này b h ng thì ng su t tr

m t, k t c u tr thành k t c u bê tông thông th

c trong c t thép s

ng, không đ m b o ch u l c n a.

1.1.1.3. Bê tông ng su t c ng sau d ng liên k t.
ây là d ng k t c u ng su t tr
thép ng su t tr
su t tr

c c ng sau s d ng c l c bám dính gi a c t

c v i k t c u bê tông, l n ph n l c ép m t đ u neo đ gi

c. Lo i này còn g i là k t c u bê tông ng su t tr

C t thép đ

c đ t trong ng bao.

ng

c c ng sau có bám dính.

ng bao b ng nh a, nhôm hay thép đ

trong k t c u bê tông. Ti n hành t o k t c u bê tông c t thép ng su t tr

cđ t
c c ng

sau nh d ng không liên k t. Nh ng sau khi c ng c t thép đ n ng su t thi t k , thì

ti n hành b m (h ) v a xi m ng v i áp l c cao vào trong lòng các ng bao đ v a
t o l p v a b o v c t thép v a t o môi tr

ng truy n ng l c b ng l c bám dính

gi a c t thép v i v a xi m ng đông k t, ng bao và k t c u bê tông bên ngoài.
Vi c ki m tra đ đ y ch t v a xi m ng trong ng bao đ

c ti n hành nh có

các đ u ng ki m tra c m vào trong ng bao. B m v a áp l c cao t i khi phun đ y
v a ra các đ u th m này có th bi t v a đa ch a đ y trong ng cáp đ n đo n nào
c a k t c u.
ây là d ng k t c u bê tông ng su t tr
c u đúc t i ch t i hi n tr

c c ng sau c i ti n. Áp d ng cho k t

ng, ít g p r i ro do t n hao ng su t tr

1.1.2. S ra đ i và l ch s phát tri n c a BTCT d
Nguyên lý gây

ST đã đ

c t i đ u neo.

ng l c.

c ng d ng trong th c t t hàng tr m n m nay. Khi

7

ch t o nh ng thùng ch a ch t l ng nh n
ph ng ho c cong đ

c, r

u hay khi làm tr ng, các thanh g

c ghép l i th t khít nh nh ng đai b ng dây th ng hay b ng

kim lo i. Nguyên lý này đã đ

c P G. Jackson (M ) đ a vào áp d ng thành công

cho vòm g ch, đá, bê tông t n m 1886. Ti p theo K.During (
su t nén trong b n bê tông b ng vi c c ng tr
th

ng có c

c c t thép th

c) đã t o đ

c ng

ng. Khi dùng c t thép

ng đ th p không quá 1225 kG/cm2 và bi n d ng (đ dãn dài t đ i)

ch đ t t i giá tr b ng

( = /E = 1225/2100000 = 0,0006)

Trong nh ng n m 1928-1929 k s n i ti ng ng

i Pháp E.Freyssinet đã l n

đ u tiên ch ng minh đ

c có th và c n s d ng lo i thép có c

cao l c gây ng su t tr

c trong bê tông lên t i trên 400 kG/cm2 .

t i trong c t thép đ gây ng su t tr

c trong bê tông là:

ng đ cao đ nâng
ng su t còn t n

= E. = 2.100.000 ×

0,0042 = 8.600 kG/cm2 (860 Mpa) K t qu thí nghi m cho th y ng su t nén tr

c

trong bê tông v n còn t n t i v i m t giá tr đ đ cân b ng t ng ph n hay toàn b
các ng su t kéo trong k t c u khi ch u t i.
T i châu Âu k t c u bê tông D L phát tri n nhanh chóng
c, Th y S , Hà Lan. Trong g n 500 c u đ

c xây d ng

Pháp, B , Anh,

c t n m 1949 đ n

1953 đã có 350 c u dùng bê tông D L. T i Nga hi n nay các c u ki n bê tông đúc
s n nh t m sàn t 6m, d m, dàn kh u đ 18m tr lên đ u qui đ nh dùng bê tông
D L. T i M chú tr ng ng d ng bê tông D L vào xây d ng các b ch a nhiên
li u có dung tích t 10.000 m3 tr lên. Trong l nh v c xây d ng nhà cao t ng, s
d ng bê tông D L cho phép t ng kích th
kh i l

cl

i c t, ho c gi m chi u dày sàn,

ng thép c ng gi m đáng k . Các ô sàn ph ng không d m kh u đ t i 15,6m

mà chi u dày bê tông D L đúc s n, m i t m sàn ph ng có tr ng l
đ n 800 t n c ng đ

c ph bi n

châu Á, nh t là các n

ng t 300 t n

châu Âu.
c có n n kinh t phát tri n nh Trung Qu c, Hàn

Qu c, Singapore, Thái Lan, H ng Kông, ... s d ng các k t c u bê tông D L r t
ph bi n, m t ph n nh đã s n xu t đ

c các lo i thép c

ng đ cao, các lo i cáp

ST, các lo i neo và ph ki n kèm theo phù h p v i các tiêu chu n tiên ti n có giá
thành h p lý.


8

1.1.3.

ng d ng c a Bê tông c t thép d

ng l c

Vi t Nam.

Vi t Nam vi c ng d ng công ngh bê tông ng l c tr

c đã đ

c ng d ng

t nh ng n m 70, 80. Tuy nhiên ph m vi áp d ng còn h n h p. T n m 1999 đ n
nay các công ty s n xu t bê tông trong n

c đã h p tác và chuy n giao công ngh

v i các hãng c a qu c t đã phát tri n s n xu t cung ng BTCT d
cách r ng rãi trên ph m vi c n
đ

c h u h t các ph

ng l c m t

c, ph m vi áp d ng công ngh r ng rãi, gi i quy t

ng án xây d ng hi n đ i mang tính công nghi p cao.

Trong xây d ng dân d ng và công nghi p k t c u bê tông

ST đ

c nghiên

c u ng d ng trong vi c ch t o các h d m nh và panen. K t c u bê tông
c ng sau đã đ

ST

c áp d ng cho h th ng silô nhà máy xi m ng Hoàng Th ch II, h

th ng silô nhà máy xi m ng Sao Mai, h th ng sàn toà tháp Sài Gòn, h th ng sàn
nhà 63 Lý Thái T - Hà N i, h th ng sàn nhà Hotel lake view- Hà N i.
Cho đ n nay, hàng lo t các công trình đã áp d ng k t c u sàn

ST

các thành

ph l n nh : Chung c cao c p 27 Hu nh Thúc Kháng, Chung c cao c p 25 Láng
H , Chung c cao c p 98 Hoàng Qu c Vi t, tháp đôi 191 Bà Tri u, Trung tâm b o
d

ng TOYOTA M

ình, Trung tâm truy n s li u VDC (Hà N i), Khách s n

NOVOTEL ( à N ng, Qu ng Ninh), Trung tâm th
c

t Ph

ng m i (H i D

ng). Chung

ng Nam, Chung c GreenBuiding, Chung c ETOW2, Chung c r ch

mi u, Chung c Anh Tu n, c ván bê tông d

ng l c b o v b sông H ng.

1.2. M t s gi i pháp b o v b kênh hi n nay.
Kênh tiêu có vai trò vô cùng quan tr ng đ i v i các đô th , nó chính là các tr c
d nn

c chính t p trung tiêu n

sinh môi tr

c th i, n

c m a ch ng úng ng p và đ m b o v

ng, ngoài ra nó c ng giúp t o c nh quan môi tr

Kênh tiêu đô th th

ng cho các đô th .

ng có các đ c đi m nh sau:

- i qua đ a bàn các khu đông dân c , tình tr ng l n chi m b kênh di n ra ph
bi n d n đ n m t b ng r t h n ch .
- Có nhi u nhà c a, công trình h t ng t p trung sát b kênh.
-L ul

ng t p trung l n và yêu c u tiêu thoát n

- Ngoài yêu c u v tiêu thoát n

c nhanh.

c, kênh tiêu đô th còn c n ph i đáp ng v


9

c nh quan, môi tr

ng.

Kênh tiêu trong đô th th

ng có l ch s hình thành t r t lâu đ i, có th là các

con sông t nhiên ho c nhân t o. Cùng v i s hình thành c a các con sông, con
kênh vi c đô th hóa d n đ n tình tr ng l n chi m hành lang b o bên b kênh nhà
c a và công trình xây d ng l n chi m đ n sát b . Vi c l n chi m này do l ch s đ
l i t xa x a, khi hành lang pháp lý nh m b o v các công trình công còn ch a có.
T đó d n đ n khi xây d ng công trình b o v b kênh, b sông th
m t khó kh n r t l n đó là công tác b i th
Ngoài ra v n đ th
ch t t

ng đ i y u, th

ch t v a và m c n

ng g p ph i

ng, h tr gi i phóng m t b ng.

ng g p v i các tuy n kênh khu v c th đô Hà N i là đ a
ng các l p phía d

i là cát h t m n

tr ng thái x p đ n

c ng m khá cao. Vì v y, gi i pháp thi t k , thi công các tuy n

kênh này c ng r t đa d ng, tùy thu c vào đ a ch t và m t b ng công trình, tùy thu c
vào kh n ng gi i phóng m t b ng c a d án.
Vi c l a ch n gi i pháp thi t k , thi công các tuy n kênh đô th này ph i c n c
vào đi u ki n th c t c a khu v c d án c ng nh kh n ng kinh phí có th b trí,
kh n ng th c hi n công tác GPMB. Hi n nay, có m t s gi i pháp áp d ng cho
vi c thi t k , thi công b kênh tiêu trong khu đô th v n th

ng dùng nh sau:

1.2.1. Kênh đ t n o vét
ây là gi i pháp thi công đ n gi n nh t, k t c u mái kênh là t m th i, kênh s
liên t c b s t tr

t và b i l ng, có th ch trong th i gian ng n lòng kênh s b thu

h p, gi m ti t di n dòng ch y, đ c bi t v i kênh đô th tình tr ng đ ph th i, l n
chi m b kênh d n ra v i m c đ nhanh.
H s mái kênh ph thu c vào đi u ki n đ a ch t, đ a ch t th y v n, chi u sâu
c a kênh, chi u sâu c a n
qua tính toán n đ nh.

c trong kênh, đi u ki n thi công…và ph i đ

c ki m tra


10

Hình 1.1.M t c t đi n hình kênh đ t n o vét

Hình 1.2.Hình nh thi công kênh đ t n o vét

u đi m:
- Giá thành công trình r , bi n pháp thi công đ n gi n.
- Có th dùng nh m t bi n pháp giãn v n đ u t , khi ch a có đ v n đ kiên
c hóa có th dùng bi n pháp này đ m r ng lòng d n đáp ng nhu c u d n n

c

v công trình đ u m i trong m t kho ng th i gian nào đó.
Nh

c đi m:

- Yêu c u m t b ng l n, không kh thi khi đi qua khu đông dân c .
- K t c u ch mang tính t m th i.
- Th

ng xuyên ph i n o vét hàng n m do b i l ng và đ ch t th i.

- Không ng n đ

c tình tr ng l n chi m b kênh.

- Khó áp d ng cho khu v c có đ a ch t y u, đ t d i.
Áp d ng: Gi i pháp này áp d ng cho các công trình có n n đ a ch t lòng kênh
và hai bên b kênh t t. Th

ng áp d ng cho nh ng vùng d án có m t b ng r ng,


11

nhà c a công trình hai bên b kênh ít và cách xa b kênh.
1.2.2. Kênh gia c mái hình thang
Gi i pháp này t
kênh đ

ng t nh gi i pháp kênh đ t mái hình thang, ch khác là mái

c b o v và kiên c hóa, th

ng b ng đá ho c bê tông.

Hình 1.3.M t c t đi n hình kênh gia c mái hình thang

Hình 1.4.Hình nh thi công gia c kênh mái hình thang

Hình 1.5.Sông Tô L ch – K t c u mái hình thang lát đá


12

u đi m:
- Giá thành công trình r , bi n pháp thi công đ n gi n.
Nh

c đi m:

- Yêu c u m t b ng l n, không kh thi khi đi qua khu đông dân c .
- V n t n t i tình tr ng đ rác th i xu ng b kênh làm thu h p dòng ch y và
m t v sinh môi tr
- Không ng n đ

ng.
c tình tr ng l n chi m b kênh.

- Khó áp d ng cho khu v c có đ a ch t y u, đ t d i.
Áp d ng: Gi i pháp này áp d ng cho các công trình có n n đ a ch t lòng kênh
và hai bên b kênh t

ng đ i t t, cho nh ng vùng d án có m t b ng r ng, nhà c a

công trình hai bên b kênh ít.

1.2.3. Kênh gia c mái hình ch nh t
V i đ c đi m là kênh tiêu đô th đi qua n i thành v i m t đ dân s cao, nhà
c a và công trình h t ng

sát b kênh, vi c dùng k t c u kênh mái hình thang có

th s ph i gi i phóng m t b ng, đ n bù nhà c a và tái đ nh c v i s l
ây là công tác khó kh n và ph c t p nh h

ng l n.

ng r t l n đ n ti n đ và kh thi c a

d án. Nh m kh c ph c nh ng t n t i c a ph

ng án mái kênh hình thang ng

i ta

s d ng gi i pháp k t c u gia c mái kênh hình ch nh t.
Có nhi u hình th c gia c mái kênh hình ch nh t trong đó th
gia c b ng t

ng ch n bê tông c t thép tr ng l c truy n th ng (t

ch ng có b n đáy), t
K tc ut
t

ng neo, kênh h p BTCT,t

ng ch n bê tông c t thép d ng t

ng neo không b n đáy th

ng áp d ng là:
ng s

nb n

ng đá xây…
ng s

n b n ch ng có b n đáy và

ng áp d ng v i nh ng đo n kênh có m t c t r ng, v i

nh ng n i có đ a ch t y u có th c n x lý n n b ng đóng c c BTCT.


13

Hình 1.6.M t c t đi n hình Kênh gia c b ng t

Hình 1.7.K t c u b d ng t

Hình 1.8.K t c u t

ng s

n b n ch ng có b n đáy

ng neo không b n đáy

ng ch n đá xây

Gi i pháp dùng k t c u kênh h p li n b n đáy áp d ng cho nh ng đo n kênh có
m t c t nh , trong m t s tr
đ

ng h p có th làm c ph n m t kênh k t h p làm

ng giao thông khi đó kênh s thành kênh đi ng m phía d

i.