Nghiên cứu ứng dụng cọc ván btct thường và dự ứng lực trong xây dựng cầu và đường đầu cầu tp hồ chí minh đhqg tp hồ chí minh đại học bách khoa, 2005 b

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------*********---------

LÊ ANH TRUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC VÁN BTCT
THƯỜNG VÀ DỰ ỨNG LỰC TRONG XÂY DỰNG
CẦU VÀ ĐƯỜNG ĐẦU CẦU

CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUY NEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH KHÁC
TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ
MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, THÁNG 7 NĂM 2005


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 VĂN

Họ và tên học viên : LÊ ANH TRUNG
Phái : Nam
Ngày, tháng, năm sinh : 05 –10 –1977
Nơi sinh : Nghệ An
Chuyên nghành : Cầu tuynel và các công trình khác trên đường ôtô Mã số : 2.15.10

I. TÊN ĐỀ TÀI:

“ Nghiên cứu ứng dụng cọc ván BTCT thường và dự ứng lực trong
xây dựng móng cầu và đường đầu cầu”
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Phần I : Nghiên cứu Tổng quan đề tài
Chương 1: Tổng quan về các công trình cầu, đường đầu cầu và đánh giá một số
nguyên nhân hư hỏng
Phần II : Nghiên cứu đi sâu và phát triển
Chương 2: Cấu tạo và đặc điểm của cọc ván BTCT thường và dự ứng lực
Chương 3: Nghiên cứu khả năng ứng dụng của cọc ván BTCT thường và DUL trong
xây dựng mố cầu và đường đầu cầu
Chương 4: Công nghệ chế tạo và thi công cọc ván bê tông
Chương 5: Nghiên cứu áp dụng công trình thực tế, đánh giá khả năng ứÙng dụng cọc
ván BTCT vào xây dựng móng mố cầu và đường đầu cầu.
Chương 6: Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. HỌ VÀ TÊN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS-LÊ THỊ BÍCH THỦY
GIÁO VIÊN HD

TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

CHỦ NHIỆM NGÀNH

TS. LÊ VĂN NAM

BỘ MÔN QL NGÀNH

TS.LÊ THỊ BÍCH THỦY


TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN
Họ và tên : Lê Anh Trung
Sinh ngày : 05 / 10 / 1977
Nơi sinh : Tp.Vinh – Tỉnh Nghệ An
Ngày vào đoàn TNCS HCM : năm 1991
Ngày Vào đảng CSVN : 27/2/2003
Ngày chính thức vào Đảng : 27/7/2004
Dân tộc : Kinh

Tôn giáo : Không

Nơi ở hiện nay : A3 – Đường D2 – Phường 25 – Q. Bình Thạnh – HCM

QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC :
Chế độ học : chính quy
Thời gian : từ tháng 9/1995 đến tháng 6 /2000
Nơi học : Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – cơ sở 2, Tp.HCM
Ngành học : Xây Dựng Cầu Đường
TRÊN ĐẠI HỌC : Là học viên cao học lớp Cầu Đ13 – Trường ĐHBKTPHCM
Chế độ học : chính quy
Thời gian : từ tháng 9/2002 đến nay

Nơi học : Trường Đại Học Bách Khoa –Tp.HCM
Ngành học : Cầu, tuynel và các công trình khác trên đường ôtô


CÔNG TRÌNH ĐƯC HÒAN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ BÍCH THỦY

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …. tháng …. naêm 2005


LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian dài học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Bách Khoa
Tp.HCM, em cảm thấy mình nhận được nhiều kiến thức khoa học hơn cũng như
các kiến thức về thực tế và kinh nghệim của những người đi trước. Đặc biệt
trong ngành cầu, tuy nel và các công trình khác trên đường ôtô em đã được các
thầy cô đem lại cho em những kiến thức trong từng bài giảng và những ví dụ
thực tế sinh động để em thu nhận để góp phần trong việc hòan thành luận văn
này.
Với lòng tri ân sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn tất cả các giáo sư, tiến só
đã dành nhiều tâm huyết, kiến thức và kinh nghiệm của mình đã truyền đạt
thông qua các bài giảng để em nắm bắt, cảm nhận và nâng cao tầm hiểu biết
trong nghiên cứu khoa học cũng như trong công việc chuyên môn thực tế.

Để hòan thành luận văn này, một phần là nhờ vào sự hướng dẫn tận tình của
cô TS. Lê Thị Bích Thủy. Cô là người động viên khích lệ khi em chọn đề tài
nghiên cứu mới, chỉ cho em hướng đi đúng và giúp em vượt qua những khó
khăn gặp phải trong quá trình thực hiện luận văn. Với lòng biết ơn sâu sắc em
xin chân thành cảm ơn cô vì tất cả những gì mà cô đã giảng và dành cho em ở
luận văn tốt nghiệp thạc só này cũng như sự khuyến khích em nghiên cứu tiếp
tục về sau để có ứng dụng trong thực tế.
Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Văn Hòa, TS Lê
Bá Khánh trong quá trình giảng dạy cũng như góp ý, tìm những sai sót trong
quá trình bảo vệ đề cương để em có thể hòan thành luận văn này được tốt hơn.
Với sự hòan thành luận văn thạc só này cũng là cơ hội để em được tỏ lòng
cảm ơn tới tất cả các thầy cô đã giảng dạy em ở đại học và thầy cô giảng dạy ở
ngành cao học “ Cầu, tuynel và các công trình khác trên đường ô tô”.
Xin chân thành cảm ơn các anh chị và các bạn trong lớp cao học Cầu Đ13và
các bạn bè khác đã ủng hộ và động viên tôi hòan thành luận văn này.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay phần lớn các công trình cầu và đường đầu cầu ở nước ta vẫn còn
tồn tại một số khiếm khuyết – hạn chế chưa giải quyết được. Đó là các hiện tượng
nền đường dẫn đầu cầu đắp cao thường xuyên bị lún, gãy khúc, sụt trượt. Phần tứ
nón chân khay bị lún sụt, dịch chuyển phải gia cố trong suốt qúa trình khai thác sử
dụng. Các công trình cầu vừa và nhỏ sử dụng cọc đóng có xu hướng chọn số lượng
cọc ở mố cầu xấp xỉ số lượng cọc ở trụ cầu do cọc BTCT thường chịu lực ngang và
mô men kém. Ngòai ra các công trình cầu và đường qua vùng địa chất yếu rất tốn
kém trong việc xử lý nền đất nhưng hiệu qủa chỉ ở mức độ vừa phải và không triệt
để.
Trong khi đó trên thế giới có sự xuất hiện một lọai cọc ván thế hệ mới là cọc
ván BTCT dự ứng lực và trong những năm 2000 trở lại đây đã xuất hiện ở Việt
Nam với nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc ván thép như khả năng chịu lực cao,

tûi thọ cao, giá thành thấp hơn…. Tuy nhiên công dụng chính của cọc ván BTCT
đã được ứng dụng là làm bến cảng, kênh mương dẫn nước, đê chắn, đập chắn.
Nhận thấy những ưu điểm của cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực có khả
năng áp dụng trong công trình cầu và đường đầu cầu để khắc phục những tồn tại
như đã nêu ở trên, đồng thời đó cũng là một trong những phương án có thể lựa
chọn trong qúa trình lập dự án. Tuy nhiên để nhìn nhận vấn đề áp dụng cọc ván
BTCTDƯL vào công trình cầu và đường có nhiều hướng khác nhau, nhiều góc độ
và tiêu chuẩn so sánh khác nhau.
Vì vậy trong luận văn này tác giả chỉ nêu ra một số khía cạnh nhỏ để nghiên
cứu khả năng ứng dụng cọc ván BTCTDƯL vào móng cầu và đường đầu cầu.
Sau đây là nội dung chính của luận văn :
Phần giới thiệu chung
Chương 1: “ Tổng quan về việc sử dụng cọc ván bê tông cốt thép DƯL,
hiện trạng các công trình cầu và đường dẫn đầu cầu” Chương này giới thiệu
việc sử dụng cọc ván BTCT DƯL trên thế giới và ở Việt Nam, một số tồn tại của
công trình cầu và đường dẫn đầu cầu, đánh giá nguyên nhân và hướng khắc phục.
Chương 2: “Cấu tạo và đặc điểm của cọc ván bê tông cốt thép thường và
dự ứng lực” Chương này giới thiệu về lịch sử phát triển của các lọai cọc, cọc ván.
Giới thiệu các đặc trưng, cấu tạo của các lọai cọc ván bằng BTCT, BTCTDƯL.
Phân tích ưu và nhược điểm của cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực.
Chương 3: “Nghiên cứu khả năng ứng dụng của cọc ván thường và dul
trong xây dựng mố cầu và đường đầu cầu” . Chương này giới thiệu các sơ đồ cấu
tạo và khả năng áp dụng cọc ván trong móng cầu và đường đầu cầu. Một số tính
tóan về cọc chịu tải trọng ngang, tường cọc bản, tính lún, áp lực đất lên cọc. Phân
tích hiệu qủa khi áp dụng thực tế.


Chương 4: “Công nghệ chế tạo và thi công cọc ván”. Chương này giới
thiệu sơ đồ dây chuyền công nghệ chế tạo, công nghệ thi công.
Chương 5: “Nghiên cứu áp dụng công trình thực tế, đánh giá khả năng

ứng dụng cọc ván btct – dưl vào xây dựng móng cầu và đường đầu cầu” Trong
chương này nghiên cứu áp dụng công trình thực tế , đánh giá khả năng áp dụng cọc
cọc ván trong móng cầu và đường đầu cầu, đề xuất một số sơ đồ ứng dụng khác
trong thi công cầu, đường qua vùng đất yếu, đường ngập nước…
Chương 6: “ Kết luận và kiến nghị” Chương này có nhận xét, kết luận có
khả năng ứng dụng cọc ván trong xây dựng cầu và đường đầu cầu. Đề xuất những
hạn chế để nghiên cứu trong thời gian tiếp theo.


ABSTRACT

Today, almost bridge and road in Viet Nam have failure of bridge abutment,
road junction continually fail, exemple: the foundation have sunk, Depression,
the surface of the road is break into several sections, Abutment and road to be
move.

Annual Government have to pay for to repair . The pile of bidge

abutment is concrete, so that have to use several pile, for this reason to make
expensive cost price.
While, in the world appear a new sheet pile. It is prestress concrete sheet
pile. Since 2000, prestress concrete sheet pile has been appear in Viet Nam.
With strong point is longevity, beautiful looking. It can stand high loading
capacity, correspond to the Viet Nam condition

facts.

However the main

application of sheet pile to build Port, sea walls, breakwater… We realize that the

prestress concrete sheet pile can apply to build bridge abutment, road junction
continually…
In this thesis, author bring up some angle of problem to stadying competence
apply concrete sheet pile in bridge and road.
This thesis includes six main chapter.
Chapter 1: overview of prestress concrete sheet pile, actuality of bridge and
road junction continually.
Chapter 2: Composition and particular traits of concrete sheet pile and
prestress concrete sheet pile.
Chapter 3: Stadying competence apply concrete sheet pile in bridge
abutment and road.
Chapter 4: Technology production and construction (sheet pile)
Chapter 5: Stadying to apply for factual construction project, the estimate
applied capablity of prestress concrete sheet pile in bridge abutment and road.
Chapter 6: Conclusion and proposal.


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

GIỚI THIỆU CHUNG

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc thiết kế và thi công các dự
án xây dựng được ứng dụng nhiều loại vật liệu, loại kết cấu mới vào công trình. Xây dựng
cơ bản là nghành chiếm tỷ trọng lớn trong ngân sách của nhà nước hàng năm và trong
mỗi công trình thì phần móng chiếm một phần đáng kể. Để kiểm tra chất lượng công trình
được tốt hơn, ngày nay người ta thường nghiên cứu ứng dụng các cấu kiện đúc sẵn trong
công xưởng và lắp ghép ngoài hiện trường. Với công trình cầu giao thông, phần móng
cầu được xây dựng trên hệ cọc như cọc vuông, cọc khoan nhồi, cọc ống. Trong đó những

loại móng cọc khoan nhồi thường sử dụng cho các công trình cầu có tải trọng lớn, tuy
nhiên nó cũng có những nhựơc điểm như giá thành cao, ô nhiễm môi trường, khó kiểm tra
chất lượng của cọc… với móng cọc ống BTCTDUL cũng có nhiều ưu điểm như đễ kiểm tra
chất lượng cọc, thi công nhanh, tiết kiệm vật liệu…và nhựợc điểm là khó thi công, chế tạo
cọc ống giá thành cao, dễ bị hư hỏng tại mối nối …
Với hầu hết các công trình cầu hiện nay ở khu vực phía nam (thường có một lớp đất
yếu dưới đường dẫn vào cầu) mặt đường thường bị gãy khúc hay không êm thuận tại vị trí
tiếp giáp giữa đường và cầu, mà một phần nguyên nhân là do phần đất phía sau tường mố
bị lún và chuồi xuống tạo thành lỗ hổng dưới bản qúa độ.
Bên cạnh đó với các công trình cầu vượt hay các công trình trong thành phố
thường có chiều cao đắp khá lớn ( có thể >4m) vì vậy nếu sử dụng phương án đắp với mái
dốc tự nhiên sẽ tốn kém nhiều vật liệu hơn cũng như sẽ chiếm nhiều diện tích đất sử dụng
hơn. Ngoài ra với việc đắp cao đường đầu cầu cũng dẫn đến hiện tượng sụt lở, chuồi đất
do áp lực đẩy ngang (do nở hông), dẫ mất ổn định và lún sẽ tạo cảm giác không êm
thuận khi phương tiện lưu thông. Vì vậy vấn đề giảm chi phí cho công trình cũng là một
trong những phương án kết cấu cần được theo các nhà khoa học nghiên cứu để đưa ra giải
pháp hữu hiệu cho từng công trình.
Để khắc phục một phần tình trạng trên , một giải pháp được đưa ra là sử dụng cọc
ván bê tông làm móng mố cầu và đường dẫn đầu cầu.

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang1


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG CỌC VÁN BTCT DƯL,

HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH CẦU VÀ ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU
I.

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG CỌC VÁN BTCT

1. Tổng quan về việc sử dụng cọc ván BTCT trên thế giới
Lịch sử phát triển của cọc ván bê tông cốt thép chỉ đi sau cọc bê tông thông
thường khỏang mười năm. Lúc đó các kỹ sư thiết kế mong muốn cùng một khối
lượng vật liệu nhưng tạo ra được cọc có bề rộng lớn hơn, chịu lực được tốt hơn so
với cọc vuông hoặc tròn. Từ đó việc thiết kế và chế tạo cọc rỗng kín như cọc
ống, cọc chữ nhật rỗng được hình thành. Sau đó tùy theo mục đích sử dụng và
khả năng chịu lực mà chế tạo ra các lọai cọc chữ nhật, chữ C, chữ I, chữ W
(dạng cọc ván), Z,L …
Ngày nay việc sử dụng cọc ván DƯL đã được sử dụng rộng rãi như Nhật, Mỹ,
Hàn Quốc, Hà Lan… và ở Việt Nam từ năm 2000 trở lại đây.
Lúc đầu cọc ván BTCT chỉ sữ dụng nhằm tác dụng chắn đất ở các công trình bờ
kè, chống xói, sau đó dược áp dụng làm kênh mương, cống, tường chắn, cảng,
đường, móng công trình (sử dụng như cọc barét)

Sử dụng cọc ván làm bến cập tàu và ngăn nước, sỏi, trụ đỡ cầu dẫn.

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang2


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Sử dụng cọc ván làm tường chắn mố cầu

Sử dụng cọc ván BTCT DUL làm đường dẫn ở Nhật Bản

Sử dụng cọc ván BTCT DUL làm đường đầu cầu ở Nhật Bản - Mishubishi
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang3


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Dredging by long arm backhoe inside the sea water intake

Sử dụng cọc ván làm móng công trình bồn chứa

Sử dụng cọc ván nhựa làm tường chắn, hàng rào

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang4


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Cọc ván nhựa làm bờ kè

Cọc ván thép làm tường cánh chắn đất

2. Tổng quan về việc sử dụng cọc ván BTCT ở Việt Nam
Ở Việt Nam thì cọc ván BTCT thường đã xuất hiện khá lâu nhưng chủ yếu sử
dụng trong công trình bờ kè, cảng. Trong những năm gần đây (từ năm 2000) với
sự liên doanh và chuyển giao công nghệ tiên tiến của một số nước như Nhật,
Hàn Quốc, Đức… của một số tập đòan PS, Mishubisi, Giken, Kobe… một số công
ty của Việt Nam đã từng bước phát triển cọc ván bê tông dự ứng lực vào các
công trình giao thông, thủy lợi.

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang5


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Hiện tại ở phía Nam có 2 nhà máy đang sản xuất lọai cọc ván BTCTDƯL là
Công ty 620, Công ty liên doanh PSVINA. Tuy nhiên công suất còn hạn chế
khỏang 20.000-40.000md/năm.
Các công trình đã ứng dụng cọc ván BTCT DƯL
Hiện nay việc ứng dụng cọc ván BTCT DUL vào trong các công trình
nhà(móng), bờ kè, bến cảng, cống, kênh … đã được thực hiện ở nhiều công
trình vì những ưu điểm vượt trội của nó, cụ thể một số công trình :

Công trình kênh dẫn nước và đường ở nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang6


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Công trình Kè ở Biên Hòa – Sông Đồng Nai (loại cọc W400)

Bờ kè đường Nguyễn Công Trứ – Kiên Giang

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang7


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Sử dụng cọc bản BTCT thường làm kè bảo vệ mố cầu

II.

HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH CẦU VÀ ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU

1. Số liệu về các công trình.
- Hiện nay trên nước Việt Nam chúng ta có hàng vạn cây cầu lớn, vừa
và nhỏ, chỉ tính riêng TP.HCM có hơn 300 cây cầu vừa và nhỏ. Trong

đó có những cây cầu đã xây dựng từ lâu, trên vùng đất yếu, những hư
hỏng của nó chủ yếu ở phần mố cầu và đường dẫn đầu cầu.
2. Hiện trạng các công trình cầu và đường dẫn đầu cầu.
- Các công trình cầu thường rút ngắn tối thiểu số nhịp ( chiều dài) để
giảm chi phí xây dựng nên chiều cao đắp nền đường khá lớn. Thông
thường các cầu trung và cầu nhỏ thì kết cấu móng được sử dụng là cọc
BTCT thường ( cọc vuông, chữ nhật, ống), một số ít là cọc thép hình.
Chỉ rất ít các công trình trong khu dân cư là sử dụng cọc khoan nhồi vì
kinh phí cao hơn các loại khác.
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang8


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

- Các công trình cầu thông thường sau khi xây dựng xong thì phần kết
cấu thượng tầng ít phải duy tu bảo dưỡng, riêng phần đường đầu cầu và
kè mố cầu thường xuyên phải sửa chữa

Hình: tòan cảnh 1 cầu
3. Một số hiện tượng còn tồn tại cần khắc phục
- Các công trình cầu rút ngắn số nhịp làm cho nền đường đắp cao gây ra
áp lực ngang ( tạo mô men trên đầu cọc ) lớn nên cần xử lý bằng cách
tăng số lượng cọc ( chủ yếu là số hàng cọc làm bệ cọc lớn hơn ) . Vì
vậy cần có biện pháp đưa dự ứng lực xuống móng cọc bằng cách sử
dụng cọc ván BTCT DƯL hoặc cọc ống DƯL. Sử dụng các cọc BTCT
thường bị nứt và lãng phí vật liệu.

H

p
p lực ngang của đất tại mố cầu

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang9


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

- Phần tứ nón chân khay có xu hướng bị đẩy trôi ra hướng lòng sông
đồng thời bị lún sụt không đồng đều
Mố cầu

kè
Ea

Eb

Hình thể hiện xu hướng kè mố cầu bị mật ổn định ngang

Mặt cắt ngang tại mố cầu

Sơ đồ vị trí mặt trượt đối với chân mái dốc và đất yếu tại vị trí đắp cao

- Phần đường đầu cầu ( đặc biệt là ngay sau mố cầu và phía dưới bản
qúa độ ) thường bị lún sụt sau một thời gian ngắn khai thác sử dụng
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang10


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Lún tại đường đầu cầu, sau bản qúa độ
-

Nền mặt đường và xung quanh tại vị trí đắp cao trên đường dẫn bị trượt trồi
sang hai bên hoặc trượt theo mặt trụ tròn ( thường gặp tại những công trình
đắp cao trên đất yếu hoặc tải trọng khai thác qúa lớn)

Hình ảnh đường đầu cầu Hàm Rồng

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang11


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Hình ảnh về sự cố của khi thi công đường đầu cầu bằng tường chắn có cốt MSE :

Sự cố của khi thi công đường đầu cầu đắp cao MSE
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang12


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

Sụp đổ tường chắn đường dẫn đầu cầu Kênh Ngang trên hệ cọc 35x35cm sâu 24m

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang13


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

III ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Trong các công trình có một số hiện tượng cần khắc phục như sử dụng vật liệu
ở móng mố cầu (mố cầu) không hiệu qủa hoặc qúa nhiều cọc cho mố cầu, kè tứ
nón bị sụt, trượt, đường đầu cầu bị lún, võng …
1. Với các công trình sử dụng cọc ở mố cầu lớn hay nhiều cọc, chủ yếu sử
dụng cọc BTCT thường :
Do công trình muốn giảm tối đa chiều dài cầu để giảm chi phí xây dựng mà
vẫn phải đảm bảo khổ thông xe, thông thuyền, vì vậy sẽ dẫn đến đắp cao ở phía

đường đầu cầu. Lúc đó áp lực ngang tác dụng lên cọc tăng, dẫn đến mô men
trong cọc tăng. Nếu sử dụng cọc BTCT thường thì khả năng chịu uốn kém, để
chịu được nội lực lớn như vậy thì các nhà thiết kế thường có một số giải pháp
như tăng số hàng cọc (làm cho mố cầu to hơn bình thường ), sử dụng cọc xiên,
tăng tiết diện chịu lực của cọc ( chỉ đến 1 trị số nhất định) … ngoài ra cọc BTCT
thường như cọc vuông, chữ nhật việc chế tạo và thi công đơn giản nên các nhà
thiết kế thường xuyên áp dụng. Bên cạnh đó do đường đắp cao nên để chống sạt
phía dưới chân khay đầu mố thì các nhà thiết kế thường sử dụng mố dạng thân
tường ( để đưa bệ mố xuống sâu hơn) gây tốn kém và lãng phí vật liệu
2. Với các công trình cầu có làm tứ nón chân khay thường bị lún, sụt hoặc
chân khay bị đầy ra phía ngoài.
Điều nay theo đánh giá chung là do nền đắp đầm khó đạt đến độ chặt yêu
cầu trong thời gian thi công ngắn, là bộ phận bị ảnh hưởng thường xuyên của sự
thay đổi áp lực nước. Chịu tải trọng đứng lớn trong khi bị nở hông ( không có
phản áp hoặc nhỏ) làm cho hệ số ổn định K min <1
3. Phân tích độ lún của nền đất ở sau mố cầu
Đất là một vật thể 3 pha: hạt đất, lỗ rỗng chứa nước và không khí. Vì vậy độ
lún của đất nền được gây ra bởi:
+ Sự thoát nước và không khí ra khỏi lỗ rỗng
+ Sự nén của các hạt đất (xem như không đáng kể)
+ Sự nén bọt khí bên trong lỗ rỗng.
Một cách tổng quát độ lún của nền đất gồm có 2 phần: Lún tức thời và lún cố
kết
Lún tức thời: (hay còn gọi là lún đàn hồi) : xảy ra rất nhanh trong thời gian
hoặc ngay sau khi đặt tải. Khi này nước trong lỗ rỗng chưa kịp thoát ra. Như vậy
biến dạng của đất là biến dạng không có thoát nước. Biến dạng này liên quan
đến độ cứng của kết cấu khung hạt đất. Trong trường hợp này, ta xem đất biến
dạng như vật thể đàn hồi. Đối với đất bão hòa nước, khi nước còn chứa đầy trong
các lỗ rỗng, môđun đàn hồi của nước khá lớn. Mặt khác tải trọng công trình đặt
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang14


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

lên đất không tức thời đạt giá trị lớn nhất mà thường tăng dần theo thời gian
tương đối dài. Vì vậy ta có thể bỏ qua độ lún tức thời với loại đất bão hòa nước.
Lún cố kết : do khí và nước bên trong lỗ rỗng thoát ra ngoài hoặc do khí chui
vào trong nước làm cho thể tích rỗng của đất giảm, đất nền bị nén chặt lại. Tuỳ
thuộc vào tính thấm của đất mà quá trình này có thể kết thúc rất nhanh hoặc có
thể kéo dài trong thời gian rất lâu mới đạt đến độ lún ổn định.
Lún cố kết gồm có 2 phần: Lún do cố kết sơ cấp và lún do cố kết thứ cấp
Cố kết sơ cấp : là do dưới tác dụng của tải trọng, nước trong lỗ rỗng chịu sự
gia tăng áp lực gọi là áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, làm cho nước lỗ rỗng có xu
hướng thoát ra. Thể tích rỗng của đất giảm, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư giảm
dần theo thời gian phụ thuộc vào hệ số thấm của đất. Quá trình cố kết này tuân
theo lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
Cố kết thứ cấp : hay còn gọi là từ biến. Sau khi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư
bị tiêu tán hoàn toàn, quá trình thoát nước kết thúc. Dưới tác dụng của ứng suất
hiệu quả, các phân tố đất bắt đầu trượt, quay theo các màn nhớt- keo bao bọc và
tồn tại xung quanh hạt rắn, còn các phần tử nước thì chui sâu hơn vào trong các
màng nước liên kết làm tăng mật độ của nước liên kết. Lúc này kết cấu khung
hạt bị biến hình.
Để tính lún đất nền, ta phải dựa vào thí nghiệm nén cố kết trong điều kiện
không nở hông ở trong phòng hoặc dựa vào thí nghiệm hiện trường. Tuy nhiên ở
hiện trường lún ở phần đất yếu là có nở hông nên việc dự đoán và phòng lún
không chính xác dẫn đến công trình vẫn tiếp tục bị lún theo thời gian do tải trọng

bên ngoài thay đổi. Vì vậy để hạn chế một phần lún có thể áp dụng biện pháp
gia tải khi thi công nền đường hoặc kết hợp với các beiện pháp gia cố khác.
4. Phần đường đầu cầu sau mố và phía dưới bản qúa độ bị lún sụt sau khi
đưa vào khai thác sử dụng:
Hiện tượng này thường xảy ra và dễ nhận biết với các công trình cầu có
đường dẫn đắp cao so với xung quanh >=2m. Lý do đầu tiên là nền đất vẫn tiếp
tục lún do lực xung kích của hoạt tải, bản qúa độ ban đầu làm việc như dầm trên
nền đàn hồi, sau khi nền đất bên dưới bị lún xuống sẽ phải làm việc như dầm
giản đơn. Lúc đó áp lực truyền lên một diện tích nhỏ của dầm kê bản qúa độ và
vai kê mố cầu. Mặt khác phía dưới đáy mố lúc này bị hẫng tạo ra khoảng hở,
làm cho đất phía sau tường đỉnh của mố tụt xuống lấp vào khoảng trống hoặc bị
đầu ra phía ngoài (sông) qua khoảng hở giữa các cọc. Để hạn chế hiện tượng sụt
đất bên dưới bản qúa độ đã có một giải pháp tốn kém là dùng cọc BTCT ( hoặc
bản giảm tải) đóng xuống phần nền đường đầu cầu và đổ bê tông bản đỡ phía
trên đầu cọc (cao độ phải cao hơn đáy mố cầu) dùng để đỡ trọng lượng nền đắp.
Cầu An Hạ trên QL22 là một ví dụ
Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang15


GVHD: TS.Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương I

5. Nền mặt đường và xung quanh tại vị trí đắp cao trên đường dẫn bị trượt
trồi sang hai bên hoặc trượt theo mặt trụ tròn :
Thường gặp tại những công trình đắp cao trên đất yếu hoặc tải trọng khai
thác qúa lớn. Có một số nguyên nhân gây sụt trượt : đất nền trong khu vực sụt
trượt là đất yếu, có độ ẩm lớn, cường độ kháng cắt nhỏ, hệ số rỗng lớn ( từ 1.7-:2.5), tính nén lún mạnh. Không có biện pháp gia cố xử lý nền hợp lý hoặc có xử

lý nền nhưng không đạt yêu cầu. Tải trọng khai thác tăng qúa tải trọng thiết kế
nên Kmin<1
trên đây là một số nguyên nhân gây hư hỏng công trình cầu và đường đầu
cầu , cũng như một số tồn tại trong qúa trình thiết kế và thi công móng cầu. Đi
tìm hiểu những lý do đó nhằm tìm ra các giải pháp thích hợp cho từng điều kiện
công trình cụ thể.
Ví dụ : * Đêå xử lý bên trong nền đường đầu cầu có các biện pháp:
- Biệp pháp gia cố nền bằng vôi, hóa chất
- Biện pháp đóng cọc cát, giếng cát
- Biện pháp trải vải địa kỹ thuật
- Biện pháp đường có cốt ( vải, sắt, gỗ…)
- Biện pháp cắm bấc thấm , gia tải
* Để xử lý bên ngoài có các biện pháp :
- Biện pháp đắp bệ phản áp
- Biện pháp xây kè, tường chắn
- Biện pháp lưới rọ đá, thảm đá
- Biện pháp đóng cọc ván thép, nhựa
- Trong phạm vi đề tài này chỉ đưa ra một giải pháp là sử dụng cọc ván
BTCT thường và DUL để sử dụng làm móng mố cầu và làm tường chắn
(kè, chân kè ta luy ) cho đường đầu cầu trên tiêu chí lưa chọn kinh tế nhất
và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho công trình.
Kết luận : qua một số hình ảnh và phân tích ở trên cho ta thấy hiện tại cọc ván
bê tông cũng đã được sử dụng khá rộng rãi ở một số nước, tuy nhiên điều kiện áp
dụng ở mỗi công trình cũng khác nhau. Hiện tại một số công trình cầu và đường
đầu cầu ở Việt Nam còn có một số nhược điểm cần khắc phục, Trong đề tài này
có đưa ra một số công trình tương tự để nghiên cứu ứng dụng cọc ván bê tông
vào công trình cầu và đường ở nước ta nhằm khắc phục một phần những những
nhược điểm và nguyên nhân đã phân tích ở trên.

Lê Anh Trung – MS: CẦ13.032

Trang16


GVHD : TS. Lê Thị Bích Thủy

Luận văn thạc só - Chương 2

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC VÁN BTCT
THƯỜNG VÀ DỰ ỨNG LỰC
I.

Vài nét về việc sử dụng các loại cọc trong móng cầu :
Từ khi xuất hiện những cây cầu đầu tiên trên thế giới, tải trọng khai thác

lúc đó còn rất nhỏ, vì vậy phần móng được đặt trên nền đất tự nhiên hoặc là
những móng nông. Sau này khi nhu cầu vận tải, lưu thông hàng hóa ngày
càng nhiều thì những công trình cầu phải thay đổi về kết cấu móng.
- Đầu tiên là những cây cầu sử dụng móng cọc bằng gỗ : cọc là những cây
gỗ tròn, cứng, đầu vót nhọn có thể đóng vào lòng đất (bằng thủ công).
Loại móng cọc gỗ này có đặc điểm là đễ thi công, sửa chữa nhưng độ bền
không cao, khó nối cọc, tải trọng thấp.
- Tiếp theo là sự xuất hiện các loại thép hình : cọc thép hình được thi công
khi đã xuất hiện các loại búa đóng cọc có đủ khả năng hạ cọc sâu trong
lòng đất đến tầng chịu lực. Với móng cọc thép hình có ưu điểm là chắc
chắn, chịu được tải trọng lớn, hạ được trong các điều kiện địa chất nhưng
tốn kém vật liệu và bị ảnh hưởng (ăn mòn) của môi trường xung quanh.
- Sau này vẫn thường sử dụng cọc BTCT thường dạng hình vuông, chữ
nhật: đây là loại cọc mà ngày nay đa số các công trình cầu vừa và nhỏ
thường dùng bởi chúng có ưu điểm : dễ chế tạo và thi công, giá thành khá

rẻ. Tuy nhiên cũng có những nhược điểm như : cọc ngắn nên phải tốn
nhiều mối nối, đễ bị nứt, chịu tải trọng ngang kém.
- Sau này công nghệ thi công phát triển có các dạng cọc như cọc khoan
nhồi, cọc ống DƯL thường áp dụng cho những công trình lớn hoặc trong
khu vực đông dân cư.
- Ngày nay có một loại cọc được phát triển từ cọc đóng truyền thống nhưng
tận dụng triệt để khả năng chịu lực của vật liệu, thường được sử dụng
trong bến cảng, bờ kè, tường chắn… và rất có khả năng phù hợp trong các
công trình cầu vừa và nhỏ. Đó là cọc ván BTCT thường và DƯL dạng
sóng , dạng chữ C– các đặc điểm sẽ được trình bày ở mục 3.
II.

Cấu tạo cọc ván BTCT thường và DƯL

Các loại cọc ván có bước phát triển được sắp xếp tạm thời như sau :
- Cọc ván bằng gỗ
Lê Anh Trung MS : CẦ13.032

Trang 17