Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven kênh trong điều kiện đất yếu khu vực tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

NGUYỄN PHƯỚC LONG

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ
TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN
KÊNH TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU
KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH
CÁN BỘ HƯỚNG DẦN KHOA HỌC : GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
TS. LÊ BÁ VINH

CHUYÊN NGÀNH
MÃ SỐ NGÀNH

: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 naêm 2006


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

Cán bộ hướng dẫn khoa học

: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

TS. LÊ BÁ VINH

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 . . . năm 2006


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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc
……………………………………..

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN PHƯỚC LONG
NGÀY THÁNG NĂM SINH: 02-01-1976
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

PHÁI: NAM
NƠI SINH: KIÊN GIANG
MÃ SỐ: 31.10.02

I/-TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG
TRÌNH ĐƯỜNG VEN KÊNH TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH
II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven
kênh trong điều kiện đất yếu khu vực Tp. Hồ Chí Minh
2.NỘI DUNG:
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về công trình tường chắn trên đất yếu
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu ven sông , kênh một số khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven kênhø
trong điều kiện nền đất yếu.
Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định cho công trình tường cọc bản bảo
vệ công trình đường ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số khu vực Tp. Hồ Chí
Minh.
Chương 5: Nghiên cứu tính toán về biến dạng đối với tường cọc bản bảo vệ công trình đường
ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số khu vực Tp. Hồ Chí Minh
Chương 6: Ứng dụng kết qủa nghiên cứu để tính toán cho một công trình tường cọc bản
thực tế ở ven kênh Tham Lương Bến Cát huyện Bình Chánh Tp. Hồ Chí Minh.
PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Nhận xét, kết luận và kiến nghị.
PHẦN IV: PHỤ LỤC

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
:
IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
:
07/03/2006
V.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
:
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

TS. LÊ BÁ VINH

T.S VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Nghành thông qua.
Ngày. . . tháng. . . năm . . .
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc só này được hoàn thành là một sự cố gắng không những
của bản thân tác giả mà còn là của cả gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên,
khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến q thầy cô đã truyền đạt kiến

thức cho em trong quá trình học và hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận
văn.
Xin chân thành biết ơn GS.TSKH. Lê Bá Lương và TS. Lê Bá Vinh đã
tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn cặn kẽ trong thời gian làm luận văn.
Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Đào Tạo
Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi
thuận lợi trong suốt khóa học cao học tại trường.
Xin chân thành biết ơn các thầy cô trong Bộ Môn Nền Móng trường đại
học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, ban giám đốc Công ty Cổ Phần Xây
Dựng Tư Vấn Sài Gòn, các đồng nghiệp, bè bạn xa gần đã quan tâm, tận tình
giúp đỡ và tạo nhiều điều kiện cho tác giả trong việc thu thập tài liệu để hoàn
thành luận văn đúng hạn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 03 năm 2006

Nguyễn Phước Long


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay việc xây dựng các công trình ven sông , kênh như công trình đường ,
nhà . . . là một yêu cầu rất cấp bách. Bên cạnh đó việc chống xói lở bờ sông là một
vấn đề rất cần thiết nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân. Có nhiều
dạng công trình khác nhau để chống xói lở bờ sông, kênh cũng như bảo vệ các
công trình ven kênh. Trong đó có công trình Tường Cọc Bản là dạng kết cấu có
hiệu qủa cho việc giải quyết các vấn đề trên cũng như giảm được sự giải tỏa những
công trình hiện hữu.
Với đề tài: “Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ
công trình đường ven kênh trong điều kiện đất yếu khu vực Tp. Hồ Chí Minh” tác
giả hy vọng rằng một phần nào giải quyết được những vấn đề cấp thiết ở trên.
Nội dung đề tài bao gồm những phần sau:
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về công trình tường chắn trên đất yếu

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu ven sông , kênh một số khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven kênhø
trong điều kiện nền đất yếu.
Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định cho công trình tường cọc
bản bảo vệ công trình đường ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số khu
vực Tp. Hồ Chí Minh.
Chương 5: Nghiên cứu tính toán về biến dạng đối với tường cọc bản bảo vệ công
trình đường ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số khu vực Tp. Hồ Chí Minh
Chương 6: Ứng dụng kết qủa nghiên cứu để tính toán cho một công trình tường
cọc bản thực tế ở ven kênh Tham Lương Bến Cát huyện Bình Chánh Tp. Hồ Chí
Minh.

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Nhận xét, kết luận và kiến nghị.

PHẦN IV: PHỤ LUÏC


SUMMARY OF THESIS
Nowaday, It is very necessary to build constructions along The rivers, cannal such
as roads , buildings. Besides, it is necessarry to prevent and protect citizen ‘s life
and fortune from river erosion. There are many types of construction have been
built to protect construction along river from river erosion. Among them soil
retaining walls provides the most effect in solving the problem as well as reducing
existing construction clearance.
Topic :” Research on stabilizing and deformation of sheet pile wall to protect
road projects along rivers, canal in the soft soil condition some areas in Ho Chi

Minh city.” The author hope sloving a small part of the above necessary
prolembs.
The content of thesis can be devided into parts follow :
Part 1: The Generality of research
Chapter 1: The Generality of soil retaining walls project on soft soil.
Part 2: The advanced research and developing.
Chapter 2: Research about soft soil along rivers, canal some areas in Ho
Chi Minh city.
Chapter 3: Research on the structures of sheet pile wall to protect road
projects along rivers, canal in the soft soil condition.
Chapter 4: Research on stable calculating methods for sheet pile wall
along rivers, canal in the soft soil condition some areas in Ho Chi Minh city.
Chapter 5: Research , calculate about deformation of sheet pile wall to
protect road projects along rivers, canal in the soft soil condition some areas in
Ho Chi Minh city.
Chapter 6: Using the research result to calculate The existing sheet pile
wall construction along Tham Luong Ben Cat Canal in Binh Chanh suburban, Ho
Chi Minh City.
Part 3 : Remarks, conclution and petition.
Part 4 : Appendix.



MỤC LỤC
Trang
Nhiệm vụ Luận Văn Thạc Só
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn
Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài.
2. Giới hạn của đề tài.
3. Phương hướng đề tài.
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về công trình tường chắn trên đất yếu
1.1 ) Các sự cố sạt lở ở các công trình ven sông
1.2 ) Các sự cố công trình Tường Cọc Bản
1.3 ) Các dạng công trình Tường Cọc Bản đã được sử dụng

1
3
5

Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2:Nghiên cứu về đất yếu ven sông, kênh một số khu vực tp.Hồ Chí Minh
2.1 ) Đặc điểm đất yếu ở thành phố HCM:
2.1.1) Cấu trúc địa chất.
2.1.2) Địa chất thuỷ văn

12
12
18

2.2 ) Vị Trí Địa Lý Khu Vực Nghiên Cứu

19

2.2.1) Đặc điểm địa hình.
2.2.2) Đặc điểm địa chất.
2.2.3) Khí tượng – Thủy văn.
2.3 ) Nguyên tắc thống kê các Đặc trưng cơ lý cơ bản tính toán của đất

19
20
21
22

2.4 ) Thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản của đất nền điển hình
phục vụ tính toán

24

Chương 3:Nghiên cứu cấu tạo tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven kênh trong
điều kiện nền đất yếu
3.1 ) Các dạng cấu tạo Tường Cọc Bản và vật liệu sử dụng.
3.1.1) Tường Cọc Bản Thép
3.1.2) Tường Cọc Bản Bê Tông Cốt Thép (BTCT)
3.1.3) Cấu tạo Tường Cọc Bản Bê Tông Cốt Thép ng Suất Trước

25
26
29
30


3.2 ) Các dạng neo chủ yếu dùng trong cọc bản neo

35

3.3 ) Các phương pháp thi công tường cọc bản

36

3.4 ) Giải pháp đề nghị về cấu tạo hệ tường cọc bản ven sông

39

Chương 4: Nghiên cứu các giải pháp tính toán ổn định cho công trình
Tường Cọc Bản bảo vệ công trình đường ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số
khu vực Tp. Hồ Chí Minh
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
4.1 ) Tính toán áp lực đất tác dụng lên tường
40
4.1.1) Tính Toán p Lực Đất Lên Tường Cọc Bản
4.1.2) Tính toán áp lực Chủ động và Bị động của đất có xét đến
độ cứng của Tường Cọc Bản
a. Xu hướng tính gần đúng
b. Xu hướng tính từơng mềm
4.2 ) Nghiên cứu tính toán ổn định Tường Cọc Bản
4.2.1) Nghiên cứu các phương pháp tính toán Tường Cọc Bản
4.2.2) Tính toán ổn định tổng thể hệ tường cọc bản và
khối đất đắp sau lưng tường cọc bản.
1. Phương pháp W. Fellnius.
2. Phương pháp A.W. Bishop

41
43
43
44
47
47

54
54
56

B. MỘT SỐ KIẾN NGHỊ VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN
1.Một số kiến nghị
2.Tính toán Từơng Cọc Bản
a. Theo phương pháp cổ điển
b. Một số phần mềm tính bài toán địa kỹ thuật
™ Phần mềm Plaxis ( Hà Lan – Pháp )
™ Phần mềm Slope/W

57
57
57
58
58
65

Chương 5: Nghiên cứu tính toán về biến dạng đối với Tường cọc bản
ven sông, kênh trên nền đất yếu ở một số khu vực Tp. Hồ Chí Minh
5.1. Tính toán biến dạng của nền đất yếu ven sông
5.1.1) Tính toán độ lún trong điều kiện ven sông
5.1.2) Biến dạng từ biến do ứng suất theo phương ngang
5.2. Các chuyển vị của tường cọc bản
5.2.1) Các chuyển vị cơ bản
5.2.2) Các chuyển vị phức tạp
5.2.3) Những biến dạng có thể có của tường cọc bản không có neo
và có neo dưới tác dụng của áp lực ngang

66
66
75
80
81
82
83


5.3. Tính độ lún của nền đất yếu ven sông
1. Tính lún của tải san lắp.
85
2. Kết qủa chuyển vị ngang của TCB và đất nền theo chương trình
Plaxis.
86
Chương 6 : Ứng dụng kết qủa nghiên cứu để tính toán cho công trình tường
cọc bản thực tế ở ven kênh Tham Lương Bến Cát huyện Bình Chánh Tp. Hồ
Chí Minh
6.1 Yêu Cầu
92
6.2 Nội dung tính toán
92
6.3 Tính toán tường cọc bản cho một công trình cụ thể
92
Bước 1: Dùng lý thuyết áp lực đất trên cơ sở của Coulomb
để xác định chiều dài cọc.
1.Tải tác dụng lên công trình
93
2. Tính toán chiều dài cọc
94

Bước 2: Tính toán bằng phần mềm PLAXIS
97
Bước 3: Kiểm tra ổn định tổng thể của công trình.
105
Chương 7: Nhận xét kết luận và kiến nghị
7.1 Nhận xét và kết luận:
7.2 Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp
Phần IV: PHỤ LỤC
- Bảng tính toán thống kê các chỉ tiêu cơ lý phục vụ tính toán
- Bảng tính chiều dài tường cọc bản
- Tài liệu địa chất
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

JK

106
106
107


MỞ ĐẦU
1) TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI :
Trong tình hình của nước ta hiện nay có nhiều vấn đề mà nhà nước phải quan
tâm như tình trang ô nhiễm môi trường do chất thải các Khu Công Nghiệp. Sự ngập
úng của đất nông nghiệp cũng như của đường phố đặc biệt là sau những cơn mưa lớn
một phần do kênh rạch bị thu hẹp. Tình trạng kẹt xe do đường do dân số ngày càng
gia tăng, và đặc biệt là tình trạng sạt lở ở các bờ sông. Cụ thể gần đây nhất mà báo
đài thường hay đưa tin là sự sạt lở ở bán đảo Thanh Đa v.v…. Để giải quyết những
vần đề có liên quan ở trên đòi hỏi chúng ta phải có những biện pháp thích hợp vừa

giải quyết được bài toán đặt ra và vừ đảm bảo tính kinh tế của nó. Cụ thể là để
giảm ô nhiễm cho kênh rạch và giảm ngập úng cho đất nông nghiệp cũng như ở
đường phố do kênh rạch bị lấn chiếm và bị thu hẹp, ngày 19/06/2001 thủ tướng chính
phủ đã phê duyệt “ Qui hoạch tổng thể hệ thống thoát nước Tp. Hồ Chí Minh đến
năm 2020 “ trong đó có dự án tiêu thoát nước và cải thiện ô nhiễm kênh Tham
Lương - Bến Cát – Rạch nước lên thành phố Hồ Chí Minh kéo dài từ sông Chợ Đệm
đến vàm sông Sài Gòn, kết hợp đắp bờ bao làm đường giao thông đi qua các quận
như Tân Bình, Bình Chánh, Bình Thạnh, Gò Vấp v.v… và qua các khu công nghiêp :
Tân Tạo, Tân Bình. Khi qua các khu công nghiệp để nạo vét đảm bảo bề rộâng thiết
kế thì phải giải tỏa sâu vào các khu công nghiệp cụ thể là KCN Tân Tạo nên giải
pháp đặt ra là làm tường cọc bản vừa để giảm diện tích giải toả cho KCN và cũng
đảm bảo được khả năng thông nước của kênh. Ngoài ra để giảm sạt lở ở bờ sông
giải pháp đặt ra là làm kè hoặc tường chắn. Nhưng các công trình này thường không
ổn định và tuổi thọ không cao vì hầu hết địa chất ở các khu vực này là đất yếu và bề
dày tầng đất yếu lớn ( thường > 10 m). Do đó , cũng cần có một loại tường chắn cắm
sâu vào đất, xuyên qua lớp đất yếu và vào lớp đất cứng nên tường cọc bản cũng
được xem xét đến.
Ngoài những vấn đề đã đề cập ở trên thì ở các tỉnh tình trạng sạt lở cũng xảy
ra một cách nghiêm trọng. Cụ thể là ở Đồng bằng Sông Cửu Long, vùng châu thổ
nằm cuối sông Mêkông và cũng là vựa lúa chính của cả nước. đây người dân chủ
yếu sông bằng nghề trồng lúa và hệ thống kênh rạch rất nhiều, những vấn đề sạt lở
thường xuyên xảy ra đe doạ đến hoa màu , tài sản và cả tính mạng của người dân.
Do đó cũng cần có giải pháp cụ thể để chống sạt lở bờ sông đảm bảo an toàn cho
người dân yên tâm sản xuất. Tuỳ theo tình hình địa chất từng khu vực ven sông mà
có những giải pháp công trình cụ thể như tường cọc bản, tường chắn đất trọng lực,
tường chắn đất bán trọng lực, kè đá v.v….
Với đề tài “ Nghiên cứu ổn định và biến dạng của tường cọc bản bảo vệ công
trình đường ven kênh khu vực thành phố Hồ Chí Minh “ tác giả hy vọng rằng nó một
phần nào giải quyết được những vấn đề cấp thiết ở trên là chống sạt lở ở các bờ

sông, bờ kênh và giảm sự sự ô nhiễm ở những kênh rạch cũng như giảm sự lụt lội
cho những khu vực trong thành phố sau những cơn mưa lớn.
Như chúng ta đã biết hiện nay việc tính toán những công trình chịu lực ngang
nói chung và tường cọc bản nói riêng vẫn còn nhiều hạn chế. Do đó để đơn giản cho
việc tính toán, các tác giả xem đất nền là tương đối đồng nhất và là môi trường đàn
hồi tuyến tính. Tuy nhiên trong thực tế việc thi công tường cọc bản còn gặp một số
khó khăn như :
- Khi thi công gặp phải nền cát thì khó đạt được chiều sâu h ngàm cần thiết
vì cọc rất khó đóng vào trong lớp cát nếu không có thiết bị rung.
2) GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI :
- Thành phố Hồ Chí Minh gồm 18 Quận và một số huyện như huyện Nhà
Bè, Cần giờ , Bình Chánh v.v… và đất yếu tập trung ở một số quận
huyện như quận Bình Thạnh, quận 7, huyện Bình Chánh v.v…Do vậy
việc tập hợp số liệu địa chất cũng chưa nhiều.
- Chỉ nghiên cứu sâu về các loại tường cọc bản, không nghiên cứu sâu vào
các loại tường chắn khác.
- Xem tải trọng động tác dụng lên tường cọc bản tương đương với lớp đất
có chiều cao h.
3) PHƯƠNG HƯỚNG ĐỀ TÀI:
- Tính toán nội lực trong tường cọc bản bằng phương pháp giải tích và
bằng phương PTHH , để so sánh và kết luận.
Bằng phương pháp �ng trình tường cọc bản ven
kênh Tham Lương Bến Cát khu vực huyện Bình Chánh Tp. Hồ Chí Minh đây là
công trình nạo vét kênh kết hợp đắp bờ bao ( giai đoạn 1 ) và làm đường giao
thông giai đoạn 2 )
6.2 Nội dung tính toán:
- Nghiên cứu về địa chất công trình.
- Tính toán áp lực đất lên tường trong trường cho nhiều trường hợp mực nước
khác nhau, tìm chiều dài Tường trong trường hợp nguy hiểm nhất.

- Dùng chương trình Plaxis tính toán nội lực và chuyển vị của Tường cọc bản
và biến dạng của đất nền của đất nền sau tường.
- Tính toán ổn định cho cả hệ thống.
- Nhận xét về các kết qủa tính toán.


92

6.3 . Tính toán tường cọc bản cho một công trình cụ thể :
BƯỚC 1: DÙNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT TRÊN CƠ SỞ CỦA
COULOMB ĐỂ XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CỌC.
Các số liệu tính toán của công trình :
Tài liệu địa chất : Được thể hiện ở chương 3
Cao trình đỉnh tường
: +2.0m
Cao trình mặt nạo vét
: - 4.0m
Cao trình Mực nước ngầm : -2.0m

Lớp

Độ
dày
(m)

Độ
ẩm
(W%)

ĐĐ(Lớp 1)

2

6

CH(Lớp 2)

15

SM(Lớp 3)

-

Dung trọng g/cm2
Ướt
(γt)

Khô
(γd)

Đẩy
nổi
(γ’)

Độ
Độ
bảo
rổng
hòa
(n)

(S%)

Độ
sệt
(B)

Hoạt
độ
(Ae)

Chỉ
số
nén
cố kế
(CC)

ϕ

(độ)

C
(kg/cm2)

1.600 1.500

0.60

-

-

-

-

-

10

0.30

88.9

1.43

0.80

0.50

71.7

94.4

1.55

0.82

0.897

5o

0.14

23.3

1.90

1.546

0.93

42.0

85.8

29o

0.007

Trong chương V đã tính toán trong trường đất đắp sau lưng cao 6m , không dùng
neo thì bài toán không thỏa về điều kiện chuyển vị ngang. Do đó trong phần này tác
giả tính toán Tường cọc bản neo.
Theo kết luận trong đề tài luận văn đã được nghiên cứu của tác giả Trần Văn
Thu thì ta có:
• Độ sâu đặt neo hớp lí : (0.2 ÷ 0.45) H.
• Khoảng cách hợp lí giữa 2 TCB : L ≥ 0.8 H
Trong đó H: chiều sâu từ đỉnh tường cọc bản đến mặt nạo vét
Do đó trong bài toán có 1 neo tác giả chọn chiều sâu đặt neo 3m và khoảng cách
giữa 2 tường cọc bản là 18m .
™ Xét trường hợp :

- Từơng cọc bản đóng qua lớp đất sét yếu (CH) cắm vào lớp cát (SM) một
đoạn L5.
- Trường hợp mực nguy hiểm nhất : mực nước rút ( chênh lệch cột nước 2m )


93

Hình 6.1 Áp lực đất tác động lên tường cọc bản
1. Tải trọng tác dụng lên công trình:
Hệ số áp lực đất:

Hệ số
λa

λp
λ = λpi-λai

Đất đắp

Đất nền(CL)

Đất nền(SM)

λa1 = 0.70

λa2 = 0.839

λa3 = 0.347

(λa1)0.5 = 0.70

(λa2)0.5 = 0.839

(λa3)0.5 = 0.347

λp1=

0.830

(λp1)0.5=

0.830

0.720

λp2=

1.190

(λp2)0.5=

1.190

λp3=

(λp3)0.5=

0.328

Heä số vượt tải theo tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995

+ Hoạt tải :

n1 = 1.20

+ Đất đắp:

n2 = 1.15

+ Đất neàn:

n3= 1.10

2.882
2.882

2.53


94

2/. Tính toán chiều dài cọc:
™ Hoạt tải phân bố tác dụng lên tường:

+ Họat tải xe H13 ( xét 1 làn xe )– Theo TCN 262-2000 hoạt tải
tương đương lớp đất đắp có chiều cao hx.
hx =

nxG
γxBxl

(6.1)

n : số xe tối đa có thể xếp được trong phạm vi nền đường (B)
G : Tải trọng của xe nặng nhất
γ: Dung trọng của đất đắûp nền đường (16 KN/m³)

B: bề rộng phân bố ngang của các xe
B =nxb+(n-1)d+e (m)
=1x1.8+0+0.6=2.4m

b =1.8m đối với các loại xe ôtô
e: bề rộng lốp đôi (=0.6m)
l : phạm vi phân bố xe theo hướng dọc
l =4.2m với xe G=13 Tấn (130KN)
hx =

1x13
= 0.8m
1.6 x 2.4 x 4.2

Tải trọng tương đương:
q = γxhx = 0.8 x1.6 = 1.29T / m²
ht
™ Áùp lực chủ động:

qo = n1qht λa1 – 2c1 λ a1
=-3.94 T/m2
qL11 = q0 +n2 γ1 L1 λa1
= -1.36 T/m2
qL21 = (n1qht + n2 γ1 L1) λa2– 2c2 λ a 2

= 1.82 T/m²
qn

= 1x2 = 2 T/m²

q2

= qL21 + n2 γ’2L2λa2 + qn
= 4.79 T/m2

q3L3 = q2 + n2 γ'2L3λa2
= 5.75 T/m2
q3L4 = qL33 – 2c2 λ p 2
= 2.70 T/m²


95

™ Áùp lực ròng từ mặt nạo vét đến chân tường:
q4L4

= q3L4 + n2 γ'2 L4λa2 - n2 γ'2 L4λp2
= q3L4 - n2 γ'2 L4 ( λp2 - λa2 )
= 0.62 T/m²

q4aL5 = ( n1qht + n2 γ1 L1+ n2 γ'2 (L2+L3+L4)λa3 +qn -2c3 λ a 3
= 6.72 T/m²
q4p

L5

= n2 γ'2 L4λp3 +2c3 λ p 3
= 18.47 T/m².

q4L5

= q4pL5 - q4aL5
= 11.74 T/m

q5a

L5

= q5aL5+ n3γ'3L5 λa3
= 0.37L5 + 6.72

q5p

L5

= q5pL5+ n3γ'3L5 λp3
= 3.08L5 + 18.47

Tại chân tường :
q5L5

= q5pL5 - q5aL5
= 2.71L5 + 11.74

¾ Tính lực tác động Pi trên các đoạn :

P2 =

q1L 2 + q 2
L2
2

= 6.61 T/m

q 2 + q3L 2
P3 =
L3
2
= 10.54 T/m

q3L 4 + q 4L 4
P4 =
L4
2
= 18.25 T/m

q 4L 5 + q5L 5
P5 =
L5
2
= ( 2.71L5 + 23.48 ) L5/2

¾ Tính di : khoảng cách từ Pi đến cạnh lớn của hình thang
L 2 ⎛ 2q1L 2 + q 2
⎜
d2 =

3 ⎜⎝ q1L 2 + q 2
= 0.85m.

⎞
⎟⎟
⎠


96

L3 ⎛ 2q 2 + q3L 3 ⎞
⎜
⎟
d3 =
3 ⎜⎝ q 2 + q3L 3 ⎟⎠
= 0.97m.
d4 =

L 4 ⎛ 2q 4L 4 + q3L 4
⎜
3 ⎜⎝ q 4L 4 + q3L 4

⎞
⎟
⎟
⎠

= 4.35m.
Tổng Moment tại điểm neo = 0
P2(L2-d2-1)+P3(L2+L3-d3-1)+P4(L2+L3+d4-1)q4L5xL5(L2+L3+L4+L5/2-1)-(q5L5-q4L5)L5/2(L2+L3+L4+2/3L5-1) =0

159.59 – (14 +L5/2)11.74L5 – (2.71L5-11.74)L5/2(14+2/3L5) =0
159.59 – ( 164.39L5 +5.87L²5) – (2.71L5 -11.74)(7L5 +0.33L²5) =0
0.90L³5 + 20.94L²5 + 82.19L5 – 156.59 =0

Bằng phương pháp thủ dần ta tìm được L5 trong bảng sau.
Giá trị thử L5 (m)

Vtrái

1

-52.56

1.5

16.85

2

98.76

2.5

193.86

3

302.80

4

564.98

Một cách gần đúng chọn:
L5 = 1.5m

Chiều dài cọc :
L = L1+L2+L3+L4+L5 = 2+2+2+11+1.4 = 18.5m.

™ Lập luận tương tự như trên và lập bảng tínn EXEL. Xét trường hợp mực
nước Max và mực nước Min ( không có chênh lệch cột nước ) cho kết qủa
chiều dài cọc như sau:
Bảng 6.1 Kết qủa tính toán chiều dài cọc
Nước rút

Mực nước Max
(0.00)

Mực nước
Min
(-2.0)

Vật Liệu sau
Tường

Lcọc(m)

18.5

17.2

17.5

Đất đắp

Lcọc(m)

19.2

17.8

18.0

Cát đắp

Chiều dài
cọc


97
™ Nhận xét:

- Với kết qủa trên thì khi mực nước rút ( nước sau tường chưa kịp thoát ra )
cho kết qủa Lcọc lớn nhất , là trường hợp bất lợi nhất.
- Trường hợp mực nước max là trường hợp an toàn nhất.
- Với kết qủa trên chọn trường hợp đất sau tường là đất dính để tính toán vì
tận dụng đựơc vật liệu tự nhiên.
- Với chiều dài cọc tính toán L=18.5m thì cọc cám vào trong lớp SM 1.5 m.
Theo cấu tạo cọc phải cắm vào lớp đất tốt ( SM) tối thiểu 4m. Dó đó chọn
Lcọc thực tế = 18.5+2.5 =21 m.

Tính lực neo:
Ta có : P5 = ( 2.71L5 + 23.48 ) L5/2 = 20.66 T/m
Khi tường cân bằng:
Tổng lực ngang trên chiều dài đơn vị của tường bằng không (∑H = 0)
F – P2+P3+P4 –P5 = 0
F =14.73 T/m

BƯỚC 2: TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS.
+ Sử dụng phần mềm PLAXIS phân tích biến dạng của tường cọc bản nhằm so
sánh kết quả với phần đã tính toán trên.
Bảng 6.2 Số liệu ban đầu
Thành phần
Mô hình
Trạng thái
Dung trọng khô
Dung trọng ướt
Hệ số thấm ngang
Hệ số thấm đứng
Modun biến dạng
Hệ số Poisson
Lực dính C
Góc nội ma sát
Góc dãn nở
Interface redution
factor
Interf. Permeability

parameter

Thông

số

Đất
đắp

Model
Type
γdry
γwet
kx
ky
Eref
ν

MC
drained
15
16
0.5
0.5
8000
0.32
30
10
0.0
0.7
Imperm

cref
ϕ

ψ
Rinter
Perm.

Đất nền
(CH)

Đất nền
(SM)

Đơn vị

MC
drained
8.0
14.3
3.08.10-8
3.08.10-8
670.8
0.33
14.0
5.0
0.0
0.5

MC
drained
14.9
19.0
1.0

1.0
30000
0.30
0.7
29
0.0
0.67

kN/m3
kN/m3
m/day
m/day
kN/m2
kN/m2
°
°
-

Imperm

Imperm

-


98

Bảng 6.3 Đặc tính của tường
Thông số

Thành phần
Loại mô hình
Độ cứng
Khả năng chịu uốn
Bề dày
Trọng lượng
Hệ số Poisson

Material type
EA
EI
d
w
ν

Trị số

Đơn vị

Elastic
4.86e7
6.71e4
0.129
3.01
0.15

kN/m
kNm2/m
m
kN/m/m

-

Bảng 6.4 Đặc tính thanh neo
Thành phần

Thông số

Trị số

Đơn vị

Loại mô hình
Độ cứng
Khoảng cách
Lực cắt lớn nhất

Material type
EA
Ls
Fmax

Elastic
2.0x105
2.5
1⋅1015

kN
m
kN

1. Mô hình ban đầu của bài toán :

Hình 6.2 Mô hình bài toaùn


99

2. Kết qủa chuyển vị của TCB(W450-AB-1000)

Chuyển vị ngang 11.09 cm

Chuyển vị đứng -7.11mm

Hình 6.3

Tổng chuyển vị 11.12 cm


100

3. Kết qủa nội lực của TCB 1 neo – E1-2: Lcọc 21 m

Lực dọc trục -150.08 KN/m

Lực cắt 113.92 KN/m

Hình 6.4

4. Biến dạng lưới :

Moment -226.52 KNm/m


101

Biến dạng lưới lớn nhất 42.3 cm
Hình 6.5

5. Chuyển vị của đất nền :

Chuyển vị tổng 42.3 cm
Hình 6.6


102

Chuyển vị đứng lớn nhất - 42.19 cm
Hình 6.7

Chuyển vị ngang lớn nhất 16.98 cm
Hình 6.8


103

6. Bảng kết qủa chuyển vị ngang của TCB


104

7. Bảng kết qủa nội lục thanh neo

F = 176.364 KN/m
™ Nhận xét : sử dụng TCB loại W450-AB-1000 thỏa đk về nội lực
¾ Moment lớn nhất : ( M= -226.528 < [ M] = 338 Kn.m ).
¾ Chuyển vị ngang tại đỉnh TCB(X=30,Y=27) : 1.2418 cm < [5cm].

Theo quy phạm 22 TCN 219-94 ở bảng 9, trang 14 trong TIÊU CHUẨN KỸ
THUẬT CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TẬP V [10]
[u]- chuyển vị ngang(tại đỉnh) cho phép đối với tường cọc bản bằng bê tông
cốt thép có một tầng neo là 5cm thì các trường hợp trên đều đạt yêu cầu
Plaxis
u ngang
〈[u ] = 5cm

¾ Chuyển vị đứng của đất nền 42.1 cm > [30 cm]