Nghiên cứu giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu chợ hội tỉnh cà mau

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN QUANG NAM

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ XỬ LÝ LÚN LỆCH
ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU CHỢ HỘI TỈNH CÀ MAU

Chuyên ngành

: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngầm

Mã số

: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP, HỔ CHÍ MINH, 2016


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẢCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐỒ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. NGUYỄN KẾ TƯỜNG

Luận vẫn thạc sỹ được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG
TP. HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ bao gồm:
1. PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM - CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
2. PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN - CẮN Bộ PHẢN BIỆN 1
3. TS. NGUYỄN KẾ TƯỜNG - CẮN Bộ PHẢN BIỆN 2
4. TS. LÊ BÁ KHÁNH - ỦY VIÊN HỘI ĐÔNG
5. TS. LÊ ANH TUẤN - THƯ KÝ HỘI ĐỒNG
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XD

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VÃN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : NGUYỄN QUANG NAM

MSHV : 13091296

Ngày sinh

: 04/08/1985

Chuyên ngành

: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Nơi sinh : TP. CẦN THƠ
Mã ngành : 60580204

1- TÊN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu Chợ Hội tỉnh Cà Mau.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về các giải pháp xử lún lệch đường dẫn vào cầu.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết về sàn giảm tải và giếng cát kết hợp gia tải trước để xử lý lún lệch
đường dẫn vào cầu và mố cầu.
Chương 3. ứng dụng phân tích tính toán xử lý lún lệch cho công trình thực tế.
Kết luận, kiến nghị
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 06 tháng 07 năm 2015
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 04 tháng 12 năm 2015
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
TP. HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẢN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Họ tên và chữ ký)

TS. ĐỖ THANH HẢI

(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS LÊ BÁ VINH

TRƯƠNG KHOA KỸ THUẬT XD
(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS NGUYỄN MINH TÂM


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên học viên xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô trong Bộ Môn Địa Cơ Nền
Móng - khoa Kỹ thuật xây dựng, trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã luôn
quan tâm, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong thời gian học cũng như
hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn thầy TS. Đỗ Thanh Hải đã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn
này. Các thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi đưa ra nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu,
kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia Đình lòng biết ơn sâu sắc.
Tuy vậy, với những hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chắn luận
văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý Thầy, Cô,
đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoàn thiện và có đóng góp vào thực tiễn.
Trân trọng cám ơn !

Nguyễn Quang Nam


TÓM TẮT LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH ĐƯỜNG DẪN VÀO
CẦU CHỢ HỘI TỈNH CÀ MAU”

Hiện tượng lún đường dẫn vào cầu đắp trên đất yếu rất phổ biến, không chỉ riêng tại
Việt Nam mà ngay cả các quốc gia phát triển. Điểm khác biệt là tại các công trình cầu ở
Việt Nam độ lún lệch giữa cầu và đường có giá trị lớn hon, thời điểm bắt đầu xảy ra hiện
tượng lún lệch cũng sớm hơn. Đã có nhiều đề tài trong và ngoài nước nghiên cứu về lún
đường đầu cầu. Kết quả cho thấy sự cố trên được hình thành bởi nhiều nguyên nhân: từ
giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công đến quản lý khai thác công trình.... Vì vậy, cần phải
có các giải pháp xử lý nền đất yếu để giảm lún lệch giữa mố cầu và đường dẫn vào cầu.
Đề tài này sử dụng 2 giải pháp: Sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT và giếng cát kết hợp
gia tải trước để nghiên cứu xử lý lún lệch, phân tích và tính toán sự làm việc của 2 giải
pháp, tính toán lún nền đường bằng phương pháp giải tích, có sử dụng phương pháp phần
tử hữu hạn để để phân tích, tính toán và so sánh với kết quả giải tích đưa ra một số kết quả
như sau: Chênh lệch độ lún giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu được xử lý bằng sàn giảm
tải trên hệ cọc bê tông cốt thép theo giải tích là 39,31 mm, theo Plaxis là 29,44 mm. Giải
pháp giếng cát kết hợp gia tải trước khi chiều dài Lgc = 16,6 m thì chênh lệch lún giữa mố
cầu và đường đầu cầu theo giải tích là 6,95 mm, theo plaxis là 23.72 mm. Khi giảm chiều
dài giếng cát thì độ lún còn lại sau 15 năm theo giải tích và plaxis đều tăng. Cả 2 phương
án đều đạt yêu cầu kỹ thuật nhưng về mặt kinh tế thì giải pháp giếng cát kết hợp gia tải
trước sẽ kinh tế hơn giải pháp sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT.


ABSTRACT
TOPIC:
“RESEARCH THE DIFFERENT SETTLEMENT TREATMENT SOLUTIONS OF
ROAD EMBANKMENT TO THE CHO HOI BRIDGE CA MAU PROVINCE”.
The phenomenon of subsidence to road embankment on soft soil are very popular,
not only in Vietnam but even the developed countries . The difference is in the works in
Vietnam bridge settlement between bridge and road have greater value , the start occurs
earlier settlement also skewed . There were many topics and abroad studies the bridgehead
road subsidence . Results showed that the incident on are formed by multiple causes : from
the survey , design , construction management to exploit works .... So the solution should

have ground handling weak to reduce settlement between the abutment and road
embankment
This topic uses two solutions: The concrete slab - piles solution and sand wells
combined preloading to study subsidence deviation handling, analysis and calculate the
work of two solutions, calculate subsidence roadbed using analytical methods that use
finite element method to to analyze, calculate and compare the analytical results give some
results as follows: The difference settlement between road embankment and abutment floor
needs to be treated by reducing the load on the system of reinforced concrete piles under
analysis was 39.31 mm, 29.44 mm in accordance with the Plaxis. The solution combines
load sand wells prior 16.6 m length, the difference between the settlement and the bridge
abutments under 6.95 mm calculus, according plaxis is 23.72 mm. When reducing the
length of the sand wells remaining settlement after 15 years under analysis and plaxis rose.
Both 2 alternatives satisfactory technical but economic terms, the solution combines sand
wells preloading more economical solution will reduce the load on the concrete slab - piles
solution.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu giải pháp xử lý lún lệch
đuờng dẫn vào cầu Chợ Hội tỉnh Cà Mau” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các
số liệu trong luận văn là trung thực.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này.

TP.HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015

NGUYỄN QUANG NAM
Học viên cao học khóa 2013
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngầm
Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
Tính cấp thiết của đề tài:

1.

1

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: .................................................................... 1
3. Phuơng pháp nghiên cứu của đề tài: ............................................................. 1
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thục tiễn của đề tài: ........................................... 1
5. Phạm vi nghiên cứu và hạn chế của đề tài: ................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH ĐƯỜNG
DẪN VÀO CẦU .......................................................................................................... 3
1.1 Tổng quan về hiện tượng lún lệch đuờng dẫn vào cầu: .............................. 3
1.2. Các giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu: ................................ 4
1.2.1. Giải pháp sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố
cầu:
1.2.1.1.

9
Tổng quan về giải pháp sàn giảm tải: ........................................ 9

1.2.1.1. ................................................................................................
Nghiên cứu của một số tác giả về sàn giảm tải: ...................................................... 11
1.2.2.

Giải pháp giếng cát kết hợp gia tải trước để xử lý lún lệch

đường dẫn vào cầu và mố cầu:

12

1.2.2.1.

Tổng quan về giải pháp giếng cát kết họp gia tải trước:. 12

I.2.2.2.

Nghiên cứu của một số tác giả về giếng cát kết họp gia tải trước:
15

1.3. Phạm vi sử dụng thông thường của các giải pháp công nghệ xây
dựng nền đắp trên đất yếu: ................................................................................ 16
1.4. Các tiêu chí và nguyên tắc xử lý nền đường dẫn vào cầu: ....................... 21
1.4.1. Các tiêu chí để lựa chọn giải pháp áp dụng cho một công trình
cụ thể:

21

1.4.2. Nguyên tắc xử lý nền đường dẫn vào cầu:

22



2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÈ SÀN GIẢM TẢI VÀ GIẾNG CÁT KẾT

HỢP GIA TẢI TRƯỚC ĐẺ XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
VÀ MỐ CẦU .............................................................................................................. 23
2.1. ........................................................................................................ Lý
thuyết tính toán về cọc BTCT: ...................................................................................23
2.1.1. Sức chịu tải của cọc đơn:

23

2.1.1.1. ............................................................................................... Sức
chịu tải của cọc theo cuờng độ đất nền: ......................................................................23
2.1.1.2.

Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên hiện

truờng: ...........................................................................................................25
2.1.1.3. ............................................................................................... Sức
chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu: ...................................................................29
2.1.2. Xác định số luợng cọc:

31

2.1.3. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

31

2.1.4. ước luợng độ lún của móng cọc:

31

2.1.4.1.

Độ lún của nhóm cọc trong đất rời: ..........................................33

2.1.4.2.

Độ lún của móng cọc đài bè: ........................................................35

2.2.

Cơ sở lý thuyết về sàn giảm tải và giếng cát kết hợp gia tải truớc xủ lý lún lệch

đuờng dẫn vào cầu và mố cầu: ..........................................................................35
2.2.1. Lý thuyết cơ bản về xủ lý lún lệch:

35

2.2.2. Xác định chiều dài cần thiết và độ dốc dọc của đuờng dẫn vào cầu:36
2.2.3. Tính toán độ lún của sàn giảm trên hệ cọc bê tông cốt thép:

38

2.2.4. Cơ sở lý thuyết về giếng cát kết hợp gia tải truớc để xủ lý lún lệch
đuờng dẫn vào cầu và mố cầu:
2.3.

40

Nhận xét: .................................................................................................45

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH..........................46

3.1.
3.1.1.

Tổng quan về cầu Chợ Hội: .................................................................. 46
Giới thiệu chung:

46


3

3.1.2.

Qui mô thiết kết:

46

3.1.3.

Đặc điểm công trình:

47

3.I.3.I.

Địa hình: ...................................................................................... 47

3.1.3.2.

Thuỷ vãn: ..................................................................................... 47

3.1.3.3.

Địa chất, nước khu vực xây dựng cầu:...................................... 48

3.2 Biện pháp xử lý nền đường dẫn vào cầu: ................................................. 53
3.2.1 Phương pháp dùng sàn giảm tải:

53

3.2.2 Phương pháp dùng giếng cát kết hợp gia tải trước:

54

3.3 Xác định độ lún của mố cầu: .................................................................... 54
3.3.1 Số liệu tính toán:

54

3.3.2 Độ lún mố cầu

55

3.4 Phân tích nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng sàn
giảm tải trên nền cọc BTCT theo phương pháp cân bằng giới hạn .................. 58
3.4.1 Số liệu tính toán (tính cho trường hợp đắp cao 4.0m vị trí giáp mố
cầu)

58

3.4.2 Độ lún của sàn giảm tải trên hệ cọc.

59

3.4.2.1................................................................................................ Khả
năng chịu tải của cọc: ................................................................................................ 60
3.4.2.2................................................................................................ Tính
lún sàn giảm tải:......................................................................................................... 63
3.5 Phân tích nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng sàn
giảm tải trên nền cọc BTCT theo phương pháp phần tử hữu hạn .................... 67
3.5.1 Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH)

67

3.5.2 Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn
(PTHH)

68

3.5.3 Mô hình phần tử hữu hạn

68

3.5.3.1................................................................................................ Các
mô hình vật liệu ......................................................................................................... 69
3.5.3.2

Đặc trưng vật liệu: .......................................................................... 69

3.5.3.3................................................................................................ Mô tả

4
các trường hợp phân tích ........................................................................................... 71
3.5.3.4

Kết quả tính toán ............................................................................ 71

3.5.4 Nhận xét:

73

3.6 Phân tích nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng giếng
cát kết hợp gia tải trước: ................................................................................... 74
3.6.1 Tính độ lún của nền khi chưa gia cố bằng giêng cát:

74

3.6.2 Tính độ lún sau 15 năm bằng giải tích khi nền đất được gia cố bằng
giếng cát kết hợp gia tải trước:

74

3.6.3 Tính độ lún sau 15 năm bằng plaxis khi nền đất được gia cố bằng
giếng cát kết hợp gia tải trước:

77

3.6.3.1 Lý thuyết tính toán : ........................................................................ 77
3.6.3.2

Đặc trưng vật liệu: .......................................................................... 79

3.6.3.3

Mô tả các trường hợp phân tích:..................................................... 83

3.6.3.4

Kết quả tính toán: ........................................................................... 83

3.6.4 Nhận xét:

89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 91
I. KẾT LUẬN: ................................................................................................. 91
II. Kiến nghị: ................................................................................................... 92
III. Hướng nghiên cứu tiếp theo: ..................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 93
TÓM TẤT LÝ LỊCH HỌC VIÊN .......................................................................... 95


5

HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1.1 Giải pháp thay đổi chiều dài và mật độ độ cọc ở đoạn đường chuyển tiếp .. 9
Hình 1.2 Giải pháp đổi chiều dài và mật độ độ cọc và sàn giảm tải theo dạng bậc thang
..................................................................................................... 10
Hình 1.3

Mặt cắt ngang đoạn đường dẫn vào cầu ................................................... 10

Hình 1.4

Mặt cắt dọc đoạn đường dẫn được xử lý bằng sàn giảm tải trên hệ cọc.. 10

Hình 1.5

Nền đường được xử lý bằng giếng cát ..................................................... 13

Hình 1.6

Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình vuông ..................................................... 14

Hình 1.7

Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình tam giác đều ......................................... 14

Hình 2.1

Xác định móng khối quy ước cho nền nhiều lớp ..................................... 32

Hình 2.2

Xác định vùng nền để tính lún móng cọc dưới đáy móng ....................... 33

Hình 2.3

Sơ đồ tính lún của hệ cọc dưới sàn giảm tải............................................. 39

Hình 2.4 Dạng các điều kiện biên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư do tải trọng gây
lún tạo ra trong đất nền ............................................................................... 42
Hình 2.5 Các sơ đồ bài toán cố kết cơ bản thường gặp .............................................. 43
Hình 2.6 Các sơ đồ bài toán cố kết phối hợp .............................................................. 44
Hình 3.1 Bản vẽ cấu tạo mố cầu và dầm cầu .............................................................. 55
Hình 3.2 Sơ họa tính toán mố cầu .............................................................................. 56
Hình 3.3 Sơ đồ tính lún sàn giảm tải .......................................................................... 62
Hình 3.4 Mô phỏng bài toán trong Plaxis 2D ............................................................. 70
Hình 3.5 Trình tự mô phỏng qui trình thi công trong Plaxis 2D ................................ 70
Hình 3.6 Tổng chuyển vị của hệ cọc dưới sàn giảm tải ............................................. 71
Hình 3.7 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình .............................................. 72
Hình 3.8 Trình tự mô phỏng Plaxis 2D cho trường hơp 2 .......................................... 72
Hình 3.9 Biểu đồ độ lún của mố cầu và đường dẫn vào cầu ...................................... 73
Hình 3.10 Mô phỏng bài toán trong Plaxis 2D ........................................................... 81
Hình 3.11 Trình tự mô phỏng qui trình thi công ttong Plaxis 2D .............................. 81
Hình 3.12 Tổng độ lún của đường đầu cầu khi Lg = 16,6m....................................... 83
Hình 3.13 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình khi Lg = 16,6m .................. 84
Hình 3.14 Tổng độ lún của đường đầu cầu khi Lg = 15m.......................................... 84


6
Hình 3.15 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình khi Lg = 15m ..................... 85
Hình 3.16 Tổng độ lún của đường đầu cầu khi Lg = 14m.......................................... 85
Hình 3.17 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình khi Lg = 14m ..................... 86
Hình 3.18 Tổng độ lún của đường đầu cầu khi Lg = 13m.......................................... 86
Hình 3.19 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình khi Lg = 13m ..................... 87
Hình 3.20 Tổng độ lún của đường đầu cầu khi Lg = 16,6m....................................... 87
Hình 3.21 Phân bố ứng suất trong nền móng công trình khi Lg = 16,6m .................. 88
Hình 3.22 Biểu đồ quan hệ giữa chênh lệch lún theo chiều dài giếng cát .................. 89

7

BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tác dụng, ưu nhược điểm của mỗi loại giải pháp công nghệ xây dựng nền đắp
trên đất yếu ................................................................................................................... ố
Bảng 1.2 Phạm vi sử dụng thường dùng của các giải pháp xây dựng nền đắp trên đất
yếu............................................................................................................................... 16
Bảng 2.1 Xác định hệ số ktc ....................................................................................... 27
Bảng 2.2 Bảng xác định hệ số M ............................................................................... 28
Bảng 2.3: Năng lượng tính toán của búa .................................................................... 28
Bảng 2.4 Năng lượng tính toán của búa rưng ............................................................. 28
Bảng 2.5 Hệ số uốn dọc ............................................................................................. 30
Bảng 2.6 Hệ số theo Jacobson .................................................................................... 30
Bảng 2.7 Xác định trị số k .......................................................................................... 35
Bảng 2.8 Độ dốc dọc lớn nhất của các cấp thiết kế của đường TCVN 4054:2005 „37
Bảng 2.9 Chiều dài lớn nhất của dốc dọc ................................................................... 38
Bảng 2.10 Độ dốc ngang các yếu tố mặt cắt ngang ................................................... 38
Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm nén cố kết (Oedmeter test) của lớp đất 1 .................... 50
Bảng 3.2 Thống kê thông số tính toán lún mố cầu ..................................................... 56
Bảng 3.3 Bảng tính sức kháng thân cọc sàn giảm tải ................................................. 61
Bảng 3.4 Bảng thống kê thông số tính lún sàn giảm tải ............................................. 63
Bảng 3.5 Các thông số vật liệu của mô hình Plaxis.................................................... 68
Bảng 3.6 Thông số tính toán cọc bê tông cốt thép ..................................................... 69
Bảng 3.7 Các thông số vật liệu của mô hình Plaxis.................................................... 79
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật của giếng cát .................................................................. 80


8

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TTGHI

Trạng thái giới hạn I

TTGHII

Trạng thái giới hạn II

QvL(kN)

Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu

Rb (kN/m2)

Cuờng độ chịu nén của bê tông

Rs (kN/m2)

Cuờng độ chịu nén của cốt thép

Ab (m2) As

Diện tích của tiết diện ngang của bê tông trong cọc Diện tích tiết

(m2)

diện ngang của cốt thép dọc trong cọc Hệ số uốn dọc của cọc
Độ mảnh của cọc

Bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông
r(m) b(m)

Bề rộng của tiết diện chữ nhật

10(m)

Chiều dài tính toán của cọc

11(m) Qa

Chiều dài đoạn cọc lớn nhất khi chua ép vào đất

(kN) Qtc

Sức chịu tải cho phép tính toán
Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc

(kN) ktc
2

qp (kN/m ) fs

Hệ số an toàn

(kN/m2) m

Cuờng độ đất nền duới mũi cọc

mR , mf

Lục ma sát đơn vị của đất ở mặt bên của cọc

Qu (kN) Qs

Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1.0

(kN) Qp

Hệ số điều kiện làm việc của đất

(kN)

Sức chịu tải cục hạn của cọc

PS,

Sức chịu tải cục hạn do ma sát

PSP

Sức chịu tải cục hạn do kháng mũi

fsi (kN/m2) li

Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.

(m)

Hệ số an toàn cho sức kháng mũi cọc
Lục ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ i tác dụng lên cọc Chiều dài của
lớp đất thứ i mà cọc đi qua


9
< (kN/m2)

Lực dính giữa thân cọc và đất

Vai ( )

Góc ma sát giữa cọc và đất nền

ahi (kN/m2)

ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ I theo phuơng ngang

ksi

Hệ số áp lục ngang

avi (kN/m2)

ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phuơng đứng

/' (kN/m3) Ap

Trọng luợng riêng hữu hiệu của đất

(m2)

Diện tích tiết diện ngang mũi cọc

qp (kN/m2)

Cuờng độ chịu tải của đất duới mũi cọc

Nc-,Nq-,Nr

Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào gốc ma sát của đất duới mũi cọc
Cạnh cọc vuông hoặc đuờng kính của cọc tròn

d(m)

Hệ số phụ thuộc vào cọc hình dạng cọc

a

Trọng luợng thể tích trung bình của đất tự nhiên

Y (kN/m3)

Hệ số mang tải

Kc

Sức chống xuyên trung bình

qc (kN/m2) u

Chu vi tiết diện cọc

(m)

Chỉ số SPT trung bình

N

Chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời

Ns

Chỉ số SPT trung bình trong lớp đất dính

Nc

Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời

Ls (m)

Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính

Lc (m)

Hiệu số trọng luợng cọc và trọng luợng đất

Wp(kN)

Chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời

Ntb

Diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời

Asb (m2)

Hệ số

K15 K2

Hệ số an toàn

Fs

Hệ số an toàn theo đất

kd

Áp lục trung bình tiêu chuẩn duới đáy móng khối quy uớc

c (kN)


10

C(kN)

Áp lực lớn nhất dưới móng khối quy ước

^n(kN)

Áp lực nhỏ nhất dưới đáy móng khối quy ước

k

Hiệu suất cơ học của búa đóng cọc.
Trọng lượng của cọc

wc (kN) w

Trọng lượng của búa đóng

(kN) h(m)

Chiều cao rơi búa

e

Hệ số phục hồi
Độ lún của cọc dưới một nhát búa khi thí nghiệm Biến dạng

ef (m)

đàn hồi của cọc

Cl c2 (m) c3

Biến dạng của đất nền

(m)

Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc

E (kN/m2)

Độ lún

S(m)

Độ lún giới hạn

[S]gh(m) AS

Chênh lệch lún

(m) i

Độ dốc dọc thiết kế

La (m)

Chiều dài đoạn đường dẫn thiết kế Bê tông cốt thép

BTCT
PTHH

Phần tử hữu hạn

nc

Số lượng cọc

0

Hệ số xét đến mô ment và lực ngang

Q

áp lực móng tĩnh tác dụng tại 2D/3, áp lực này bằng với tải

trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tương đương và
không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc. (Mpa)
X

chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm)

p
I
D’

Độ lún của nhóm cọc (mm)
hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm
độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm)
độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực (mm) giá trị so đếm

Db
N

Nl60

SPT chưa được hiệu chỉnh (búa/300mm)
:

giá trị số đếm SPT đã được hiệu chỉnh cho cả áp lực tầng phủ


11
và hiệu suất của búa (búa/300mm)
N60

:

giá trị số đếm SPT đã được hiệu chỉnh cho hiệu suất của búa

:

hiệu suất của búa, tính bằng phần trăm giữa năng lượng giải

(búa/300mm)
ER

phóng do rơi tự do theo lý thuyết với năng lượng thực tế của hệ thống búa sử dụng.
Khi không đủ số liệu rõ ràng có thể chọn IR=60%
ơ'v

:

ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (Mpa)

a m2/KN

: Hệ số nén.

c Kpa

: Lực dính của đất.

Cc

: Chỉ số nén.

cs

: Chỉ số nở.

cv m2/s

: Hệ số cố kết theo phương đứng.

Ch m2/s

: Hệ số cố kết theo phương ngang.

eo

: Hệ số rỗng tự nhiên của đất.

Eo Kpa

: Module biến dạng của đất.

G Kpa

: Module đàn hồi biến dạng cắt của đất.

Ho m

: Chiều dài ban đầu của lớp đất.

Ip

: Chỉ số dẻo của đất.

II

: Độ sệt của đất.

kv m/s

: Hệ số thấm theo phương đứng.

kh m/s

: Hệ số thấm theo phương ngang.

mv m2/KN

: Hệ số nén thể tích.

n

: Độ rỗng của đất.

OCR

: Hệ số quá cố kết.

pc Kpa

: Áp lực tiền cố kết.


12

Qu

Kpa

: Sức kháng nén đơn.

So

m

: Độ lún ban đầu.

Sc

m

: Độ lún cố kết.

s

m

: Độ lún ổn định cuối cùng.

St

m

: Độ lún theo thời gian t

sr

%

: Độ bão hòa ban đầu.

u

Kpa

: Áp lục nuớc lỗ rỗng.

Uo

Kpa

: Áp lục nuớc lỗ rỗng ban đầu.

Ư

%

: Mức độ cố kết.

uv
uh
w

%

: Mức độ cố kết theo phuơng đứng.

%

: Mức độ cố kết theo phuơng ngang.

%

: Độ ẩm tự nhiên.

9

Degree

: Góc ma sát trong của đất.

Yunsat KN/m

: Dung trọng tự nhiên của đất.

Ysat

KN/m3

: Dung trọng bão hòa của đất

^vz

Kpa

: ứng suất do trọng luợng bản thân của

Hz

Kpa

: ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.

T

Kpa

: Sức chống cắt của đất.

V

: Hệ số poisson của đất.

Ty

: Nhân tố thời gian theo phuơng đứng.

Th

: Nhân tố thời gian theo phuơng ngang.

Sgh m

: Độ lún giới hạn cho phép của đất nền.



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Lún lệch là hiện tượng khá phổ biến trong các công trình xây dựng dân dụng và
công nghiệp; Công trình giao thông; Công trình thủy lợi; Công trình hạ tầng kỷ thuật,...
Nó làm hư hỏng công trình, gây thiệt hại về tài sản, thậm chí còn có khi ảnh hưởng đến
tính mạng con người. Trong đó, hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu khá
được quan tâm. Có nhiều công trình vừa bàn giao đưa vào sử dụng thì đã xảy ra hiện
tượng lún lệch. Hiện tượng trên gây ảnh hưởng đến vấn đề an toàn cho người lái xe khi
đi qua vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu. Có rất nhiều tác giả trong và
ngoài nước đã nghiên cứu về vấn đề này, đã đưa ra nhiều giải pháp để khắc phục hiện
tượng lún không đều giữa mố cầu và đường dẫn vào cầu. Tuy nhiên trong thực tế hiện
tượng trên vẫn chưa được giải quyết một cách triệt để. Vì vậy việc nghiên cứu giải pháp

xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu là cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- So sánh độ lún đường dẫn vào cầu giữa phương pháp giải tích và mô phỏng
bằng phần mềm plaxis. Từ đó rút ra được sự tương quan giữa chúng.
- Nghiên cứu độ lún của mố cầu với đường đầu cầu sau 15 năm sử dụng.
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để tính độ lún đường dẫn vào cầu và độ lún mố
cầu. Sử dụng phần mềm plaxis để kiểm tra ổn định và so sánh độ lún với phương pháp
giải tích.
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài:
- Rút ra được sự tương quan của độ lún đường dẫn vào cầu giữa phương pháp
giải tích và mô phỏng bằng phần mềm plaxis.
- ứng dụng để tính toán ổn định cho công trình có giải pháp thiết kế tương tự.



2
- Sử dụng 2 phương án giếng cát kết hợp với gia tải trước và sàn giảm tải kết
hợp cọc bê tông cốt thép để khắc phục được sự lún không đều giữa đường dẫn vào cầu
và mố cấu. Từ đó đưa ra giải pháp vừa đạt yêu cầu kỹ thuật vừa hiệu quả kinh tế cao.
5. Phạm vi nghiên cứu và hạn chế của đề tài:
- Do thời gian có hạn nên học viên chỉ xét 2 giải pháp giếng cát kết hợp với gia
tải trước và sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép để so sánh.
- Chưa xét trong trường hợp chiều sâu giếng cát nhỏ hơn vùng gây lún.
- Chưa xét trong trường hợp đóng giếng cát làm xáo động vùng đất yếu dưới
nền đắp. Do xáo động sẽ phá hoại kết cấu nguyên trạng dẫn đến độ lún tổng cộng tăng
lên.
- Chưa xét đến ảnh hưởng gây lún của nền đắp đối với các công trình hiện hữu.
- Chưa xét các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cọc bê tông cốt thép như: độ
PH, độ mặn,...

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN
LỆCH ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
1.1 Tổng quan về hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu:
- Hiện tượng lún đường dẫn vào cầu đắp trên đất yếu rất phổ biến, không chỉ
riêng tại Việt Nam mà ngay cả các quốc gia phát triển. Điểm khác biệt là tại các công
trình cầu ở Việt Nam độ lún lệch giữa càu và đường có giá tộ lớn hơn, thời điểm bắt đầu
xảy ra hiện tượng lún lệch cũng sớm hơn. Đã có nhiều đề tài trong và ngoài nước nghiên
cứu về lún đường đầu cầu. Kết quả cho thấy sự cố trên được hình thành bởi nhiều nguyên
nhân: từ gỉaỉ đoạn khảo sát, thiết kế, thỉ công đến quản lý khai thác công trình...
- Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực tiếp
giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc tuyến đường, thậm chí tạo
thành những hố (rãnh) lún sâu sát mố cầu. Hiện tượng này gây cảm giác khó chịu cho
người tham gia giao thông, làm mất an toàn giao thông và làm tốn kém cho công tác
duy tu bảo dưỡng công trình.
- Ở Cộng hòa Pháp, đã có những nghiên cứu đánh giá về xử lý đoạn đường đắp
cao đầu cầu nhằm đảm bảo sụ thoải mái cho người sử dụng, đảm bảo an toàn giao thông,
bảo vệ ổn định nền đường đắp cao đầu cầu và bảo vệ công trình càu.
- Sau các nghiên cứu, đánh giá, các chuyên gia đưa ra nhận định về những
nguyên nhân có thể gây lún nền đường đắp cao kề giáp với mố cầu. Cụ thể là do lún nền
đất tự nhiên; Lún do chính bản thân nền đắp; Lún do sự khó khăn trong đầm nén đất đắp
sát mố và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một vài năm khai thác đã xuất hiện lún gây
ra sự chênh lệch cao độ giữa mặt đường và bản quá độ của công trình cầu.
- Tại Cộng Hòa Liên Bang Đức, người ta không quá quan tâm đến mức độ chênh
lệch lún giữa nền đường và càu nhưng yêu cầu phải gia tải trước đoạn nền đường đầu
cầu, cống rất nghiêm ngặt, khống chế cả độ lún cố kết và lún từ biến.
- Trong “Quy phạm xây dựng đường trên đất yếu” ban hành năm 1990 của Bộ

Giao Thông Vận Tải Đức đã quy định về việc gia tải trước như sau: Chiều cao gia tải
trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời kỳ vận hành khai thác đường
không làm cho đất yếu phải chịu tải quá tình trạng ban đầu dưới tác dụng của trọng