Công trình bến - Chương 5

Chương 5. Công trình bến tường cọc.
5-
1

Chương 5.
CÔNG TRÌNH BẾN TƯỜNG CỌC.

5.1. Khái niệm và phân loại công trình bến tường cọc

5.1.1. Khái niệm:
Công trình bến tường cọc là loại kết cấu tường mỏng gồm nhiều cọc riêng lẻ đóng
sát nhau sâu vào trong đất, ổn định của nó là nhờ phần cọc đóng vào trong đất và hệ
thống neo giữ của tường mặt.
5.1.2.Phân loại:
Tuỳ theo quan điểm mà tường cọc có thể phân thành các loại:
5.1.2.1. Theo trạng thái làm việc:
Tường cừ được phân thành tường cừ tự do, cừ không neo và cừ có neo (tường cừ
một neo, hai neo hay nhiều neo).
5.1.2.2. Theo vật liệu làm cừ:
Có thể phân làm ba loại chính gồm: bến tường cừ gỗ, bến tường cừ thép và bến
tường cừ bê tông cốt thép .
1) Công trình bến tường cừ gỗ:
Thường được sử dụng ở những địa phương có nhiều gỗ, ở vùng nước không có hà,
môi trường xâm thực ít. Gỗ ngập hoàn toàn trong nước sẽ tăng tuổi thọ, do đó có thể
dùng gỗ làm các bến tường cừ đặc biệt là tườ
ng cừ không neo. Các loại bến này thích hợp
với chiều sâu nhỏ không lớn hơn 3m.
2) Công trình bến tường cừ thép:
Có ưu điểm tăng chiều cao của bến do sức chịu vật liệu cao nhất là cừ có neo, tầng
neo càng nhiều càng giảm chiều sâu đóng cọc. Tiết dạng cừ nhiều dạng: cừ phẳng, chữ Z,
chữ T, chữ I... Một ưu điểm nữa là cọc cừ

cứngvà dài nên đóng được vào nhiều loại đất.
Liên kết giữa các cọc cừ là khóa thép nên ngăn giữ đất lấp sau tường rất tốt.
Nhược điểm của cừ thép là dễ bị ăn mòn do nước biển cho nên phải bảo vệ bằng
cách sơn quét nhựa đường và các miếng kẽm chịu ăn mòn thay cho cọc ván thép. Loại
này tốn nhiều thép cho nên giá thành thường cao.
Chiều dài cừ thép trong khoảng (12÷30)m, vì vậ
y cừ thép được ứng dụng nhiều
cho các loại bến dọc bờ có chiều sâu trước bến (10÷12)m.
3) Công trình bến tường cừ bê tông cốt thép:
So với cừ thép cừ bê tông cốt thép chống tác động ăn mòn của nước biển tốt hơn
song chiều sâu trước bến có phần giảm. Trong trường hợp làm bằng cọc bê tông cốt thép
ứng suất trước thì tiết kiệm được vật liệu và còn đóng
được cả vào đất cứng. Đối với
nước ta sử dụng loại công trình này còn cho phép sử dụng được nguồn vật liệu địa
phương.
Với tường bến cao 10m thì cọc có thể dài 25m dày 0,5m nặng tới 15 tấn. Vì cọc dài
và nặng nên thi công khó đảm bảo chất lượng, khó đóng sít, để ngăn đất lấp sau tường
trôi ra ngoài cần phải dùng biện pháp hàn bít đặc biệt đó là vấn đề khó khăn trong thi
công.
Chng 5. Cụng trỡnh bn tng cc.
5-
2

5.2. Cu to cụng trỡnh bn tng cc khụng neo

1. Dầm mũ
2. Tờng mặt
3a. Tầng lọc ngợc
3c. Cát (đất lấp sau tờng)
3b. Khối đá giảm tải

3b
1
2
3c
3a
5
4
4. Bích neo
5. Đệm va

Hỡnh 5_ 1 Cu to cụng trỡnh bn tng cc khụng neo.
Cụng trỡnh bn tng cc khụng neo cú nhng b phn chớnh sau: dm m, tng
mt, t lp sau tng, ngoi ra cũn cú kt cu u tu v bớch neo tu.
5.2.1. Dm m.
Dm m ca tng gúc thng c lm bng bờ tụng ct thộp ti ch, nhim
v ca nú l ni lin tt c cỏc cc trong tng mt lm thnh bc tng lin v to thnh
mt mt phng trc bn lp t thit b u tu to iu kin cho tu u bc xp
hng hoỏ mt cỏch an ton thun tin.
thi cụng nhanh, m b
o cht lng ngi ta cũn lm dm m ti ch cú cỏc
bn mt lp ghộp bng bờ tụng ct thộp thay cho cỏc vỏn khuụn.
Trng hp tng mt l cc vỏn thộp thỡ dm m cũn cú tỏc dng bo v cc
khụng b mụi trng xõm thc, khi dm m phi bao trựm tng mt di mc nc
thp thit k 0,2m.
5.2.2.Cu to tng mt
Tng mt ca cụng trỡnh bn tng cc gm nhiu cc n c úng lin, liờn
kt vi nhau to thnh bc tng.
1) Tng mt l cc bờ tụng ct thộp bao gm cỏc tit din sau:
- Tit din hỡnh ch nht, kớch thc tit din bxh: 50x25; 50x30; 50x35; 50x40;
50x45.

chng hin tng t lp sau tng trụi ra ngoi khu nc ngi ta s dng cỏc
dng liờn kt sau:
b
h
Gờ - Rãnh Rãnh - Rãnh

Hỡnh 5_ 2 Tit din v liờn kt cc ch nht BTCT.
Chương 5. Công trình bến tường cọc.
5-
3

- Tiết diện chữ T, kích thước:
b
c
= 1,2÷2,0m
h
c
= 0,15÷0,20m
b = 0,3÷0,4m
h = 0,45÷0,75m
b
h
c
h
c
b

Hình 5_ 3 Tiết diện cọc chữ T BTCT

60

25

Hình 5_ 4 Liên kết cọc chữ T BTCT
- Tiết diện tròn – cọc trụ ống
kích thước:
D = 0,8÷2,0m
δ = 0,10÷0,20m
D
δ

Hình 5_ 5 Tiết diện và liên kết cọc ống BTCT.
2) Tường cọc là cọc ván thép
Ph¼ng Ch÷ Z
Lßng m¸ng

Hình 5_ 6 Tiết diện cọc ván thép.
Liên kết giữa các cọc là liên kết khoá.
Chương 5. Công trình bến tường cọc.
5-
4


Hình 5_ 7 Liên kết cọc ván thép.
5.2.3. Đất lấp sau tường: Thường dùng hai loại vật liệu là cát và đá hộc.
Cát có góc ma sát giữa các hạt ϕ = 20÷35
o

Đá hộc có góc ma sát giữa các viên đá ϕ = 41÷45
o

Đất lấp sử dụng đá hộc có lợi về mặt chịu lực (làm giảm áp lực đất chủ động tác
dụng lên tường mặt) song giá thành lại cao, vì vậy người ta kết hợp khối đá giảm tải và
cát để lấp lòng bến.
3x4
1x2
20cm
20cm
20cm
H−íng dßng ch¶y

Hình 5_ 8 Cấu tạo tầng lọc ngược.
Giữa cát và đá người ta xử lý tầng lọc ngược để chống hiện tượng cát theo dòng
nước ngầm trôi vào lăng thể đá.
Tầng lọc ngược được cấu tạo ba lớp có kích thước hạt lớn dần theo chiều dòng
nước ngầm, mái dốc của tầng lọc ngược từ 1:1 đến 1:1,25.
5.3.Công trình bến tường cọc một tầng neo.

Ngoài các bộ phận chính như: dầm mũ, tường mặt, đất lấp sau tường ra công trình
bến tường cọc một tầng neo còn có thêm hệ thống bao gồm: thanh neo và gốc neo.
5.3.1.Thanh neo.
Thường làm bằng gỗ, bê tông cốt thép tuy nhiên thông dụng nhất là sử dụng loại
thanh neo bằng thép tròn. Đường kính và chiều dài thanh neo được xác định qua tính
toán.
1) Khoảng cách giữa các thanh neo
l
a
= n(b + ∆)
n - số cọc nằm giữa hai thanh neo;
b - Kích thước cọc theo phương dọc bến;
∆ - Khoảng cách giữa hai cọc:

Cọc BTCT tiết diện chữ nhật ∆=2÷5cm;
Cọc chữ T liên kết khoá ∆=0;
Chương 5. Công trình bến tường cọc.
5-
5

Cọc chữ Tt liên kết khác ∆=8÷10cm;
Cọc ván thép ∆=0.
a
l
a
l
b bb bb bb b

Hình 5_ 9 Bố trí hệ thống neo trên mặt bằng.
Để đường kính thanh neo không quá lớn và quá bé chọn: l
a
= 1,5÷2,5m.
2) Điểm gắn neo
H
t
h
a
t
n
h
n

Hình 5_ 10 Điểm gắn neo theo mặt cắt ngang.
- Theo mặt cắt ngang:

h
a
= (0,25÷0,35)cm; (5. 1)
nn
th
2
1
≥
(5. 2)
tn
Ht
2
1
≤
(5. 3)
Theo mặt bằng với cọc bê tông cốt thép hình chữ nhật thanh neo gắn với hai cọc,
cọc chữ T thanh neo gắn vào sườn chữ T, cọc ống thanh neo bố trí vào giữa cọc, cọc ván
thép thanh neo bố trí giữa cọc phía trong.

Chương 5. Công trình bến tường cọc.
5-
6


Hình 5_ 11 Điểm gắn neo trên mặt bằng.
5.3.2. Gối neo
1) Bản neo:
Được sử dụng trong trường hợp khu đất đủ rộng để bố trí hệ thống neo và lực neo
tác dụng lên tường mặt nhỏ. Bản neo gồm hai loại:
- Loại bản neo bằng BTCT sử dụng khi tường mặt là cọc BTCT;

- Loại bản neo thép sử dụng khi tường mặt bằng cọc và thép.
2) Cọc đơn, cọc chụm đôi
Nếu lực neo không lớn, khu đất phía sau hẹp có th
ể dùng loại cọc đơn hoặc cọc
chụm đôi làm gối neo.
3) Tường cọc neo
Nếu lực neo lớn thì phải dùng tường neo, tường neo thường sử dụng khi tường mặt
là cọc bê tông tiết diện chữ T, cọc ống. Tường neo cũng là giải pháp thích hợp khi khu
đất phía sau hẹp.
5.4.Tính toán công trình bến tường góc một tầng neo.

5.4.1. Nguyên tắc làm việc, biểu đồ áp lực thực tế
Dưới tác dụng của áp lực đất chủ động do trọng lực bản thân của đất và do tải
trọng khai thác trên bến gây ra, tường cọc có xu hướng dịch chuyển về phía khu nước. Để
chống lại sự dịch chuyển đó và giữ cho tường ổn định thì tường cọc phải đóng sâu vào
đất một chiều sâu t nào đó để gây ra được áp lực bị động E
b
và hệ thống nên có áp lực giữ
R
a
’.
q
E
1
2
3
4
5
c
'

'
b
E
E
c
E
b
'
R
a
o

Hình 5_ 12 Sơ đồ tính và sơ đồ biến dạng của tường góc một tầng neo
Biểu đồ biến dạng thực tế
1 – Áp lực đất bị động; 2 – Vùng áp lực đất chủ động.
3 – Vùng áp lực đất bị động; 4 – Vùng áp lực đất bị động;
5 – Vùng áp lực đất chủ động