Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng từ 3 đến 5 tầng ở ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông cửu long
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.85 MB, 176 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************
VŨ NAM HẢI
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA
HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG
TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN
ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
CHUYÊN NGÀNH
: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2004
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 1:
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2:
TS. DƯƠNG HỒNG THẨM
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 12 năm 2004
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:
VŨ NAM HẢI
NGÀY THÁNG NĂM SINH:
10 – 10 - 1976
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
PHÁI: NAM
NƠI SINH: NGHỆ TĨNH
MÃ SỐ: 31.10.02
I/-TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ
DÂN DỤNG TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ
LỤT
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng từ 3 đến 5 tầng
ở ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
2.NỘI DUNG:
PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về công trình tường cọc bản trên đất yếu
ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu ven sông của Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 3: Cấu tạo tường cọc bản bảo vệ nhà 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu
và lũ lụt ở ĐBSCL
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định cho công trình tường cọc bản bảo vệ
nhà 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL.
Chương 5: Nghiên cứu tính toán về biến dạng cho cộng trình tường cọc bản bảo vệ
nhà 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL.
Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán tường cọc bản thực tế bảo vệ
nhà 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL.
PHẦN III: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các nhận xét, kết luận và kiến nghị.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
V.HỌ VÀ TÊN THẦY HƯỚNG DẪN
THẦY HƯỚNG DẪN 1
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
:
:
:
30/11/2004
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
THẦY HƯỚNG DẪN 2
CHỦ NHIỆM NGÀNH
TS. DƯƠNG HỒNG THẨM
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
TRƯỞNG BỘ MÔN
Th .S VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua
Ngày tháng năm 2003
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH
Lời cảm ơn
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến hai đấng sinh thành 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 các thầy cô đã truyền đạt kiến
thức và hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn:GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG,
GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ, TS CHÂU NGỌC ẨN, TS CAO VĂN TRIỆU,
PGS.TS TRẦN THỊ THANH, TS LÊ BÁ KHÁNH, TS. DƯƠNG HỒNG THẨM
Xin chân thành biết ơn GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC LÊ BÁ LƯƠNG,
người hứơng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn cặn kẽ trong thời gian
làm luận văn, giúp em bước đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa
học.
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 Địa Cơ và Nền Móng
Công Trình Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban Giám
Đốc Công Ty Tư Vấn – Đầu Tư & Xây Dựng Phương Nam, 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.
]^
TÓM TẮT LUẬN VĂN
]^
Đồng Bằng Sông Cữu Long là vùng châu thổ nằm ở cuối lưu vực sông
Mekong với hệ thống sông ngòi chằng chịt, dân cư ở đây có đến 50% tập trung sinh
sống ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu. Tuy nhiên, hiện tượng sạt lỡ bờ sông
lại thường xuyên xảy ra nhất là vào mùa lũ đã gây tâm lý mất ổn định cho người
dân ở khu vực này, nhất là những người dân sống ở ven sông Tiền, sông Hậu. Hơn
thế nữa, với tốc độ đô thị hoá nhanh như hiện nay, việc xây dựng các công trình,
khu đô thị mà phổ biến là các công trình dân dụng 3 – 5 tầng ven sông là điều tất
yếu.
Trước tình hình đó, việc nghiên cứu, tính toán tìm ra biện pháp hữu hiệu để
chống xói lỡ, bảo vệ các công trình ven sông nói chung và nhà 3 -5 tầng nói riêng
là cấp thiết.
Có rất nhiều phương pháp để chống sạt lỡ, bảo vệ các công trình ven sông.
Trong đó, phương pháp sử dụng tường cọc bản được xem là phương pháp phù hợp
và an toàn nhất cho vùng ĐBSCL.
JK
SUMMARY OF THESIS.
]^
Mêkông Delta is an area being located in the end of the Mêkông Delta and
having many interlacing rivers, channel. In this area, there is 50% of populartion
living along the banks of Tien river, Hau river. However, that bank erosion and
sliding phenomenon often take places, especially in flood makes the local people,
especially people living along the banks of Tien river, Hau river very worried.
Furthermore, with the fast speed of urbanization, building riverside urban areas
which is popular with 3 to 5 floors are indispensable for developping our country.
Before that, that researching and calculating to find out effective methods to
resist erosion and sliding and protect riverside constructions are imperative.
There are so many methods to resist erosion and sliding, protect riverside
buildings. Among them, using the sheet pile wall is considered as the most suitable
and safe method for Mekong Delta.
]^
MỤC LỤC
Trang
Nhiệm vụ Luận Văn Thạc Só
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn
MỞ ĐẦU
Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về công trình tường cọc bản bảo vệ nhà dân
dụng 3 -5 tầng ở ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ĐBSCL
1.1 Nghiên cứu tông quan về tường cọc bản ven sông
1.1.1 Tường cọc bản bằng thép
1.1.2 Tường cọc bản bằng bê tông cốt thép
1.2 Một vài sự cố điển hình ở ven sông
1.2.1 Sơ lược về tình hình xói lở ven sông ở ĐBSCL
1.2.2 Một vài sự cố sạt lỡ ở ven sông
1.2.3 Một vài sự cố tường cọc bản ven sông
1.2.2.1 Cảng cá Trần Đề – Sóc trăng
1.2.2.2 Bờ kè Trung Tâm Thuong Mại – Hà Tiên 1
1.3 Một số dạng công trình tường cọc bản ven sông và trên nền đất yếu
được sử dung trong nước
1.3.1 Nhà máy nhiệt điện Cần Thơ
1.3.2 Bờ kè Khai Luông - Cần Thơ
1.4 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
1
3
3
5
7
7
11
14
14
15
21
21
22
25
Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu về đất yếu ven sông ở ĐBSCL
2.1 Những đặc điểm về khí tượng thuỷ văn khu vực ĐBSCL
2.1.1 Những đặc điểm về khí tượng khu vực ĐBSCL
2.1.2 Chế độ dòng chảy của sông ngòi khu vực ĐBSCL
2.1.3 Những ảnh hưởng bất lợi của điều kiện khí tượng thuỷ văn
đến việc xây dựng các công trình tường cọc bản ven sông
26
26
28
30
2.2 Những đặc điểm địa hình khu vực ĐBSCL
2.3 Những đặc điểm về địa chất công trình khu vực ĐBSCL
2.3.1 Cấu tạo địa chất công trình ở ĐBSCL
2.3.1.1 Cấu tạo địa tầng ở ĐBSCL
2.3.1.2 Sự phân bố đất bùn ở ĐBSCL
2.3.1.3 Sự phân bố đất nhiễm phèn, nhiễm mặn ở ĐBSCL
2.3.2 Đặc trưng cơ lý của các dạng đất yếu, đất bùn ven sông ở ĐBSCL
2.3.2.1 Khái niệm về đất yếu
2.3.2.1 Các đặc điểm của đất yếu ở ĐBSCL
1. Đặc điểm chung của đất yếu ven sông ở ĐBSCL
2. Đặc trưng cơ lý của đất yếu ven sông ở ĐBSCL
3. Sự giảm độ bền của đất yếu ven sông ở ĐBSCL
2.4 Hiện tượng xói lở bờ sông ở ĐBSCL
2.5 Một số mặt cắt địa chất ven sông tiêu biểu ở ĐBSCL
2.6 Thống kê các đặc trưng cơ lý của các lớp đất ở bờ sông Tiền,
P1, TX Vónh Long
2.7 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
31
33
34
34
34
35
37
37
38
38
38
41
41
44
45
48
Chương 3: Nghiên cứu vềcấu tạo tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng 3 – 5 tầng
ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL
3.1 Phân loại tường cọc bản
49
3.2 Tường cọc bản bằng thép
50
3.2.1 Phạm vi sử dụng, ưu và nhược điểm
50
3.2.2 Cấu tạo
52
3.3 Tường cọc bản bằng BTCT
53
3.3.1 Phạm vi sử dụng
53
3.3.2 Ưu điểm
53
3.3.3 Nhược điểm
53
3.4 Tường cọc bản bằng BTCT ứng lực trước
54
3.4.1 Thành phần
54
3.4.1.1 Bê tông
54
3.4.1.2 Cốt thép
54
3.4.2 Kết cấu
56
3.4.3 Liên kết cừ bản BTCT ứng lực trước
56
3.5 Dạng cấu tạo tường cọc bản BTCT moät neo
58
3.6 Chọn dạng cấu tạo tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng 3 – 5 tầng
ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL
3.6.1 Một số điểm cần xem xét để lựa chọn cấu tạo hệ tường cọc
bản hợp lý
3.6.1.1 Chiều cao tôn nền của công trình
3.6.1.2 Dạng cấu tạo kết cấu móng của công trình mà hệ tường
cọc bản bảo vệ
3.6.1.3 Vị trí tương đối giữa tường cọc bản và công trình
3.6.1.4 nh hưởng của mực nước trước và sau tường
3.6.1 Lựa chọn dạng cấu tạo tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng
3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL
3.7 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
59
59
59
59
61
61
62
64
Chương 4: Nghiên cứu tính toán ổn định của hệ tường cọc bản bảo vệ nhà dân
dụng 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL.
4.1 Nghiên cứu phưiơng pháp tính toán áp lực đất tác dụng
lên tường cọc bản
65
4.1.1 Lý thuyết của C.A.Coulomb
65
4.1.2 Nghiên cứu tính toán áp lực chủ động của đất dính có xét
đến điều kiện lũ lụt và mưa nhiều
67
4.2 Nghiên cứu tính toán tường cọc bản một neo bảo vệ nhà dân dụng
3 – 5 tầng ở ĐBSCL
69
4.2.1 Tính toán tường cọc bản khi chưa xét đến ảnh hưởng của
công trình nhà dân dụng 3 – 5 tầng
69
4.2.1.1 Trường hợp tường cọc bản cắm vào trong đất cát
69
4.2.1.2 Trường hợp tường cọc bản cắm vào trong đất sét
71
4.2.2 Tính toán tường cọc bản khi xét đến ảnh hưởng của
công trình nhà dân dụng 3 – 5 tầng
73
4.2.2.1 Phương pháp giải tích
73
4.2.2.2 Phương pháp PTHH
79
4.3 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán, kiểm tra ổn định của hệ
tường cọc bản
79
4.3.1.1 Phương pháp W.Fellenius
82
4.3.1.2 Phương pháp A.N.Bishop
83
4.4 Tóm tắt các bước tính toán về ổn định
84
4.5 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
85
Chương 5: Nghiên cứu tính toán biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ nhà dân
dụng 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở ĐBSCL.
5.1 Nghiên cứu tính toán biến dạng của nền đất yếu sau tường cọc bản
86
5.1.1 Tính toán độ lún theo phương đứng của nền đất yếu sau tường
88
5.1.1.1 Xác định chiều sâu vùng hoạt động Ha trong nền đất yếu
88
5.1.1.2 Tính độ lún ổn định do biến dạng nén chặt trong giai đoạn
cố kết thứ nhất
90
5.1.1.3 Tính độ lún do biến dạng nén chặt trong giai đoạn
cố kết thứ hai
97
1. Biến dạng từ biến do ứng suất pháp
98
2. Biến dạng từ biến do ứng suất cắt
102
3. Tính toán độ chuyển dịch ngang ra phía sông của đất nền
104
4. Tính toán độ lún tức thời do biến dạng đàn hồi
106
5.2 Xác định độ lún theo thời gian
108
5.2.1 Trường hợp nền đồng nhất
109
5.2.2 Trường hợp nền có nhiều lớp
115
5.2.2.1 Phương pháp sai phân
116
5.2.2.2 Phương pháp lớp tương đương
118
5.2 Chọn giải pháp tính toán về biến dạng
122
5.3 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
122
Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán cho công trình ở bờ sông
Tiền, P1, TX Vónh Long.
6.1 Xác định tải trọng do công trình nhà 3 – 5 tầng truyền xuống
123
6.1.1 Tải trọng do công trình nhà 3 tầng truyền xuống
123
6.1.2 Tải trọng do công trình nhà 5 tầng truyền xuống
123
6.2 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng
123
6.2.1 Đặc điểm địa chất
123
6.2.2 Thống kê các đặc trưng cơ lý của các lớp đất
124
6.3 ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán hệ tường cọc bản bảo vệ vông
trình 5 tầng ở ven sông Tiền, P1, TX Vónh Long
127
A. Theo phương pháp giải tích
130
6.3.1 Tính toán tường cọc bản khi không xét ảnh hưởng
của kết cấu móng công trình
6.3.2 Tính toán tường cọc bản khi xét ảnh hưởng
của kết cấu móng công trình
B. Theo phương pháp PTHH
6.3.3 Giới thiệu sơ lược về phần mềm Plasxix
6.3.4 Các thông số khia báo đầu vào
6.3.5 Các kết quả tính toán
6.3.6 Tính toán biến dạng của nền đất yếu
6.3.6.1 Tính toán biến dạng theo phương đứng
6.3.6.2 Tính toán biến dạng theo phương ngang
6.4 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển
Chương 7: Các nhận, xét kết luận và kiến nghị
7.1 Các nhận xét và kết luận
7.2 Các kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo
JK
130
137
143
143
144
145
149
149
156
160
161
163
-1-
MỞ ĐẦU
#"
I. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
Tường cọc bản là một bộ phận trong hệ thống tường chắn đất mà các nước
trên thế giới hiện đang sử dụng chủ yếu là cho các công trình bến cảng; các khu
trung tâm thương mại; các tuyến dân cư ở ven sông, ven biển; tầng hầm của các
nhà cao ốc; các công trình ngầm; các công trình chốùng đỡ tạm thời trong lúc xây
dựng …
Đây là một hệ thống tường chủ yếu chịu lực tác dụng theo phương ngang
mà các tác giả đang nghiên cứu đề tài này đều cố gắng đưa vào những dạng mô
hình nền khác nhau để qua đó có thể diễn tả được trạng thái làm việc của tường và
đất gần sát với thực tế nhất, họ cũng mong tìm kiếm một giải pháp tính toán chiều
dài của cọc cắm vào nền đất một cách đơn giản nhất, hợp lý nhất trong một chuẩn
mực và trong một phạm vi sai số có thể chấp nhận được. Cách tính áp lực đất lên
tường chắn hiện nay vẫn dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn của Mohr –
Coulomb là chính, xem điểm xoay là điểm biến đổi áp lực đất lên tường từ thế chủ
động sang thế bị động, hay nói đơn giản hơn là từ thế bị xô sang thế bị giữ và
ngược lại, điểm xoay này có một bên chịu áp lực chủ động và bên còn lại chịu áp
lực bị động, đây là cơ sở lý luận đơn giản và kết quả bài toán giải ra cũng tương
đối chính xác nên được các nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới nói chung và
Việt Nam nói riêng chấp nhận. Thật ra trong cách tính của Mohr - Coulomb vẫn
còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu thêm vì cách tính này không thể hiện được yếu
tố thời gian, trình tự thi công, ổn định và biến dạng của hệ tường và đất. Việc tìm
điểm xoay chính xác khi giải bài toán thực tế cũng là một vấn đề vìø lúc xác định
được độ chôn sâu của cọc theo lý thuyết đến khi giải bài toán thực tế đã làm bài
toán biến đổi dạng tính toán với các độ chôn sâu khác hẳn.
Những vấn đề này ít có tài liệu đề cập đến và rất khó trong thể hiện cách
tính chiều dài hợp lý của hệ tường cọc bản. Ta vẫn thường chấp nhận bài toán
từơng cọc bản trên cơ sở lý luận cân bằng giới hạn dẻo mà tường lại làm việc
trong giai đoạn đàn hồi, lập luận này chưa vững chắc và còn nhiều điều cần
nghiên cứu theâm.
-2-
II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
1. Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ nằm ở cuối lưu vực
sông Mêkong, có diện tích tự nhiên khoảng 39.000 km2, dân số khoảng 16 triệu
người, bao gồm 12 tỉnh: Long an, Tiền giang, Đồng tháp, Bến tre, Vónh long, Trà
vinh, Bạc liêu, Sóc trăng, Cà mau, Cần thơ, An giang & Kiên giang. Vùng châu
thổ này là một vựa lúa lớn & là trọng điểm kinh tế về nông nghiệp của cả nước,
dân số ở đây có đến 50% dân cư tập trung sinh sống ở các vùng ven sông Tiền,
sông Hậu. Tuy nhiên, trong những năm gần đây hiện tượng sạt lở bờ sông thường
xuyên xảy ra và có quy mô ngày càng phức tạp khiến cho người dân luôn phải
sống trong tâm trạng lo sợ vì phải di dời nhà cửa, tài sản để tránh hiểm hoạ bị mất
trắng, nó đồng thời cũng là một lực cản lớn ảnh hưởng đến sự phát triển, tiềm
năng công nghiệp hoá, hiện đại hoá của vùng ĐBSCL.
2. Hiện nay việc tính toán ổn định và biến dạng của công trình tường cọc bản
vẫn còn nhiều vấn đề chưa hợp lý. Điều này thể hiện ở sự cố của một số công
trình tường cọc bản như: Sự cố hệ tường cọc bản bảo vệ công trình ở công viên
nước Water Park, sự cố công trình tường cọc bản lấn biển ở Kiên Giang, sự cố
công trình tường cọc bản ở mố cầu xáng Củ chi - TP.HCM, v.v
Giải quyết được vấn đề sạt lở bờ sông sẽ tạo được tâm lý ổn định cho người
dân, từng bước đưa khu vực ĐBSCL hoà nhập và phát triển ngang hàng với các
khu vực khác trong cả nước.
III. PHƯƠNG HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI:
1. Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông ở khu vực ĐBSCL.
2. Nghiên cứu và chọn giải pháp cấu tạo hợp lý cho hệ tường cọc bản bảo vệ
công trình nhà dân dụng từ 3 đến 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt
ở ĐBSCL.
3. Nghiên cứu phương pháp tính toán ổn định và biến dạng cho công trình tường
cọc bản bảo vệ nhà dân dụng 3 – 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt
ở ĐBSCL
-3-
CHƯƠNG 1:
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ 3 – 5 TẦNG Ở
VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ
LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CỌC BẢN VEN SÔNG:
Tường cọc bản là một bộ phận trong hệ thống tường chắn đất mà các nước
trên thế giới hiện đang sử dụng chủ yếu là cho các công trình bến cảng; các khu
trung tâm thương mại; các tuyến dân cư ở ven sông, ven biển; tầng hầm của các
nhà cao ốc; các công trình ngầm; các công trình chốùng đỡ tạm thời trong lúc xây
dựng . . .
Ở những đoạn sông có nguy cơ sạt lỡ cao, đặc biệt là sạt lở dưới sâu thì các
phương pháp sử dụng tường trọng lực không thể chống sạt lỡ hiệu quả. Thực tế đã
cho thấy các dạng bờ kè hoặc các dạng tường bán trọng lực không đủ khả năng
chống xói lỡ và đã gây hậu quả nghiêm trọng làm sụp đổ nhiều công trình như:
sụp đổ nhà, sân tennis ở bờ kênh Thanh Đa, sụp đổ ở Thị xã Sa Đéc, . . . Để chống
xói lỡ bảo vệ các công trình đặc biệt là các công trình có quy mô lớn nằm gần sát
bờ sông thì biện pháp hiệu quả nhất là sử dụng các dạng công trình tường cọc bản.
Các dạng công trình tường cọc bản có khả năng chống xói lở ở cả bờ sông lẫn
ở dưới sâu và giữ ổn định bảo vệ công trình rất tốt. Hạn chế của phương pháp này
là chi phí xây dựng công trình rất lớn và đòi hỏi kỹ thuật máy móc thi công phức
tạp. Do đó tường cọc bản thường chỉ dùng để bảo vệ các công trình lớn quan trọng
ở những nơi nguy cơ xói lở cao hoặc dùng để bảo vệ bờ sông xây dựng các công
trình cảng.
Theo vật liệu cấu tạo, tường cọc bản được chia thành bốn loại: Tường cọc bản
bằng gổ, tường cọc bản bằng thép, tường cọc bản bằng BTCT và tường cọc bản
bằng vật liệu composit. Hiện nay tường cọc bản bằng thép va tường cọc bản bằng
BTCT được sử dụng rất phổ biến.
1.1.1. Tường cọc bản bằng thép:
Tường cọc bản bằng thép đựoc tạo nên bằng cách đóng hoặc ép các cọc bản
bằng thép vào đất đến độ sâu đảm bảo có thể giữ cho toàn bộ tường và công trình
ổn định. Các cọc bản thép được liên kết với nhau thông qua các khớp nối giúp cho
-4-
các cọc được làm việc động thời. Do được làm bằng thép nên các khớp nối liên
kết giữa các cọc được chế tạo đơn giản rất dễ thi công liên kết giữa các cọc.
Tường cọc bản bằng thép có thể sử dụng dạng có hoặc không có neo. Do
được làm bằng thép nên dạng tường cọc bản thép rất dễ liên kết với các hệ cáp
hoặc lưới neo. Khi tường cọc bản thép được bố trí thêm hệ thống neo thì khả năng
chịu tải ngang của tường sẽ tăng lên đáng kể và có thể giữ ổn định cho mái đất có
độ chênh cao giữa đất trước và sau lưng tường lên đến hàng chục mét tuỳ theo số
lượng neo. Cấu tạo liên kết giữa các cọc bản để tạo nên hệ thốn tường vững chắc.
Hình 1.4: – Các tiết diện cọc bản thép và các mối nối thông dụng:
a-Cừ phẳng; b- Cừ hình máng; c-Cừ chữ z; d. e- Cừ larsse; g,h I,k Cừ kết hợp
Do cấu tạo và thi công tường cọc bản bằng thép đơn giản nên loại tường
này được sử dụng rộng rải ở ĐBSCL. Hệ tường này có thể sử dụng để làm tường
vây thi công các công trình dưới nước, các dạng công trình chống xói lỡ bảo cệ các
công trình ven sông hoặc các công trình bến cảng, . . . . Trong trường hợp sử dụng
làm tường vây hoặc thi công các công trình tạm khác, cọc bản thép có thể được
tháo dở và tái sử dụng lại rất nhiều lần.
-5-
Nhược điểm lớn nhất của dạng cọc bản thép là dễ bị rỉ sét do tác dụng của
môi trường. Trong điều kiện nhiệt đới ẩm cũng như trong điều kiện nhiểm mặn,
nhiểm phèn của nước và đất ở ĐBSCL thì tốc độ rỉ sét của thép rất cao (0.1 đến 1
mm/năm) do đó khi sử dụng loại tường cọc bản thép cần phải đặc biệt chú ý đến
yếu tố này. Do tốc độ rỉ sét của cọc bản thép ở ĐBSCL cao nên dạng tường cọc
bản thép không nên sử dụng cho các công trình có tuổi thọ trên 40 năm. Trong
trường hợp công trình có tuổi thọ trên 40 năm thì cọc bản thép phải có chế độ
chống rỉ sét hợp lý hoặc phải dùng loại cọc bản thép chống rỉ. Lúc đó giá thành
xây dựng công trình sẽ rất cao.
Hình 1.5: Tường cọc bản bằng thép có neo kết hợp với panel BTCT
1.1.2. Tường cọc bản bằng bê tông cốt thép:
Trong điều kiện nhiệt đới ẩm và nhiểm phèn, nhiểm mặn ở ĐBSCL thì các
dạng công trình tường cọc bản bằng thép thường không thể sử dụng làm công rình
vónh cữu để chống xói lở bảo vệ công trình ven sông vì theo thời gian bản thân
tường bị rỉ sét rất nhanh. Do đó người ta thường dùng tường cọc bản bằng BTCT.
-6-
Nếu dùng tường cọc bản bằng BTCT thì tuổi thọ của công trình sẽ dài hơn vì kết
cấu BTCT ít bị xâm thực hơn.
Tuy nhiên, nếu so sánh với dạng cọc bản bằng thép thì cọc bản bằng BTCT
nặng hơn nên khó thi công hơn. Để hạn chế điều này, người ta chế tạo ra dạng cọc
bản BTCT dự ứng lực lúc này cọc có khả năng chịu uốn cao hơn và nhẹ hơn. Hiện
nay công ty bê tông 620 Châu Thới đã sản xuất được loại cọc này.
Thông thường người ta chế tạo cọc bản BTCT có dạng mặt cắt ngang hình
chữ nhật hoặc tiết diện tương tự có chiều dày từ 0.2m đến 0.5m, chiều rộng từ
0.2m đến 1.2m và dài 6m đến 12m.
Khó khăn lớn nhất khi xây dựng công trình tường cọc bản bằng BTCT là
việc đóng ép các cọc BTCT thường bị xiên, lệch không đúng vị trí thiết kế. Để
hạn chế điều này, phần mũi cọc được tính toán và thiết kế có phần vát nghiêng
đảm bảo khi ép hoặc đóng thì áp lực đất tác dụng trên phần mặt vát này có thể
đẩy mũi cọc áp sát vao cọc đã đóng trước đó. Ngoài ra người ta còn có thể chế tạo
các cọc bản BTCT dự ứng lực với các khớp nối thép. Khi thi công, các khớp nối
này có tác dụng định vị và liên kết các cọc lại với nhau.
Hình 1.6: Tường cọc bản bằng BTCT tiết diện chữ nhật
Hình 1.7: Tường cọc bản bằng BTCT tiết diện chữ U
Hình 1.7: Tường cọc bản bằng BTCT tiết diện chữ nhật có khớp nối thép
-7-
1.2. MỘT VÀI SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH Ở VEN SÔNG:
1.2.1. Sơ lược về tình hình xói lở ven sông ở ĐBSCL
Theo kết quả nghiên cứu khảo sát thực tế năm 2000, đã xác định được vị trí,
phạm vi, tốc độ của 68 điểm sạt lở dọc theo tuyến bờ sông Tiền và sông Hậu
thuộïc hệ thống sông Cửu Long. Trong đó Tỉnh Đồng Tháp có nhiều điểm sạt lở
nhất,16 điểm, Tỉnh Sóc Trăng có ít điểm sạt lở nhất, 1 điểm .
Điểm sạt lở trên sông Cửu Long
Tốc độ
Đơn vị
Số lượng
Mạnh
Điểm
11
Trung bình
Điểm
Yếu
Tổng
Sông Tiền
Đơn vị
Sông Hậu
Số lượng
Đơn vị
Số lượng
Điểm
7
Điểm
4
32
Điểm
18
Điểm
14
Điểm
25
Điểm
12
Điểm
23
Điểm
68
Điểm
37
Điểm
31
Vùng ĐBSCL có 37 con sông vớiù tổng chiều dài là 1706km, trong đó sông
Tiền và sông Hậu là hai con sông có quy mô, tốc độ sạt lở bờ lớn nhất. Theo dõi
thực tế và nghiên cứu diễn biến đường bờ sông Tiền và sông Hậu, trong giai đoạn
1966 đến năm 2002, bằng ảnh vệ tinh đã xác định được các vị trí bờ sông có phạm
vi và tốc độ sạt lở lớn được trình bày trong bảng dưới đây:
Tên sông
Chiều rộng
sạt lở sâu
vào bờ lớn
nhất (m)
Khu vực sạt lở
Chiều dài
sạt lở
(km)
Thường Phước – Thường Thới Tiền
6
1250
Hồng Ngự
8
110
An Phong
4
120
Tân Thạnh
4
130
Mỹ Xuông
9
250
-8-
Châu Thành – Sa Đéc- Mỹ Thuận
Chợ Lách – Bến Tre
6
350
4.5
400
Bờ phải sông
Tiền
Mỹ Luông – Long Điền
4
120
Sa Đéc
10
1200
Sông Vàm Nao
Mỹ Hội Đông
6.5
350
Bờ trái sông
Hậu
Nhơn Hoà – An Châu
4.5
800
Khánh An – Khánh Bình
3
300
An Châu – Long Xuyên
2.6
100
Bình Thuỷ – Cần Thơ
2.8
300
Bờ phải sông
Hậu
Nguyên nhân chủ yếu gây sạt lở bờ sông là do xói rửa sạt lở bờ mặt do tác
động của dòng chảy, của sóng và của thuỷ triều.
Các vụ sạt lở lớn chủ yếu tập trung ở các tỉnh Đồng Tháp, Vónh Long, An
Giang và Cần Thơ đây là khu vực mà tốc độ của dòng chảy rất lớn.
Ở các đoạn sông thuộc các tỉnh Bến Tre, Trà Vinh và Sóc Trăng có ít vụ sạt lở
hơn bởi vì dòng chảy trên sông có vận tốc bé hơn các đoạn sông thuộc khu vực
này có độ sâu không lớn.
Theo khảo sát thống kê trong 20 năm gần đây hiện tượng sạt lở đất dọc theo
bờ sông, bờ cù lao nằm trên hệ thống sông Cửu Long đã trở nên phổ biến với quy
mô lớn và phần nào đã không tuân theo quy luật tự nhiên.
Hiện nay theo khảo sát của Viện Khoa Học Thuỷ Lợi thì dọc theo bờ các
nhánh của sông Cửu Long có đến hàng trăm khu vực bị sạt lở. Đó là những khu
vực có biến động địa chất và được coi như các vùng bị tai biến, được trình bày
dưới bảng sau:
-9-
TT
Tên
sông
Tên
tỉnh
Vị trí
Mức độ biến động
và tác hại
Thời gian
1
2
3
4
5
6
Thị trấn Tân
Châu
(bờ phải sông)
Sạt lở nhiều lần trên
đoạn dài 50m gây thiệt
hại hàng trăm nóc
nhàvà hàng chục người
thiệt mạng
Có nguy cơ sạt lở dài
1.500m (Vàm Đồn đến
Cầu Cá chợ Tân Châu)
rộng 50-100m làm 617
hộ phải di dời
1
Sông
Tiền
An
Giang
p Long thị
trấn Long
Châu
Vết nứt dài 126m có 48
hộ dân đang cư ngụ.
Đoạn dài 24m rộng
2.5m đổ ập xuống sông
Tiền
Khu chợ Cá Tân Châu
Nhiều căn phố và 2
đoạn đường nhựa bị sụt
xuống đáy sông.
Khu vực công
viên trước
UBND huyên
Tân châu.
Sạt lở sâu vào bờ 6-7m
dài 50m đổ ập xuống
sông hai căn nhà gỗ bị
đứt đôi, 11 căn khác
trong đó có trụ sở UB
Mặt Trận Tổ quốc
huyện và kho lúa bị đe
doạ nghiêm trọng
1988-1991
2/1995
16/03/2000
-10-
Đồng
Tháp
2
Sông
Mương miếu
xã Thường
Phước và đầu
doi xã Thượng
Lạc huyện
Hồng Ngự Cù
Lao
Khu vực sạt lở sâu dài
gần 4km sâu vào đất
liền - 10m khoảng 25ha
đất trôi theo dòng sông
– 256 hộ dân lâm vào
cảnh khổ. Tạo thành
lòng vịnh cho xe tàu
đậu
Đầu năm tới
tháng 2/2000
Tân Thuận
Đông
Sạt lở 4.000m2 đất vườn
Huyện Hồng
Ngự và Thanh
Bình
Lở sâu vào đất liền 6m,
20 hộ dân phải di dời
khẩn cấp.
Khóm Nguyễn
Du phường Mỹ
Bình TP. Long
xuyên
4 nhà bị rơi xuống sông.
19 nhà khác phải di dời,
mép đất giáp khi sạt lở
sâu hơn 10m
Kho xăng 1
Công ty Tổng
hợp An Giang,
nằm cách TP.
Long Xuyên
2km về phía
nam
Vết lở dài 60m rộng 58m
13/11/1996
Sân tennis P.
Mỹ Bình đến
Sở Nông
Nghiệp và PT
Nông thôn khu
vự xã An Hoà
TP. Long
Xuyên.
Có nguy cơ bị sạt lở
5/1998
8/2000
01/11/1996
-11-
Hậu
An
Giang
Trà
Vinh
Cần
Thơ
Xã mỹ hoà
hưng TP. Long
Xuyên.
p Bình Phú
xã Bình Phú
huyện Phú Tân
Lần thứ 4 bị sạt lở, kể từ
mùa lũ 1999 tới nay mất
1/2000
diện tích 4ha gây ảnh
hưởng đến 100hộ dân
Liên tiếp bị sạt lở sâu
vào đất liền dài bờ 40m
nhiều nhà dân phải di
dời khẩn cấp. Vị trí sạt
lở nằm trong chiều dài
700m đã được cảnh báo
có nguy cơ sạt lở cao.
Hiện khu vực có 200 hộ
dân sinh sống.
Bờ trái sông
nằm trong
phạm vi An
Thang Nhì qua
Đường Đức đi
ấp Cù Lao
Có hiện tượng sạt lở,
nhiều đoạn sạt lở mạnh
nằm sát khu dân, dân
phải làm kè chống đở.
Đoạn gần cửa
Định An
Sạt lở với mức độ vừa,
gây mất đất
Xã Long Hoà
TP. Cần Thơ
Sạt lở bờ nhấn chìm 2
căn nhà xuống sông
Hậu
1.2.2. MỘT VÀI SỰ CỐ SẠT LỞ ỞVEN SÔNG:
2/2003
16/05/1998
-12-
Hình 1.1: Sụp đổ sân Tennis ở Thanh Đa ngày 13/07/2003
Hình 1.2: Sạt lở bờ tại huyện Cầu Kè – Tỉnh Trà Vinh.
-13-
Hình 1.3: Sạt lở bờ tại cửa sông Măng Thít – Tỉnh Vónh Long.
Hình 1.4: Sạt lở bờ sông Tiền-phía thượng lưu đập khoá rạch Nhà Thương
Thị trấn Sa Đéc – Tỉnh Đồng Tháp.
-14-
Hình 1.5: Sạt lở bờ dọc kênh Chợ Gạo – Tỉnh Tiền Giang.
Kết luận:
Đồng Bằng Sông Cửu Long là vùng có nhiều sông rạch, lũ lụt xảy ra
thường xuyên, đây là những thách thức đối với chúng ta trong việc đề ra những
biện pháp hợp lý nhất để chống xói lở bảo vệ công trình ven sông.
1.2.3. Một vài sự cố tường cọc bản ở ven sông:
1.2.3.1. Công trình bảo vệ bờ sông cảng cá Trần Đề - Sóc Trăng .
Cảng cá Trần Đề- Sóc Trăng được chính thức khởi công từ tháng 11-1999.
Thế nhưng, mọi hy vọng về một dự án lớn đã nhanh chóng tan biến theo thời gian.
Mặc dù chưa hoàn tất xây dựng, cảng cá Trần Đề đã buộc phải sửa chữa hết hạng
mục này đến hạng mục khác. Theo báo cáo của Tổ công tác kiểm tra chất lượng
công trình Cảng cá Trần Đề thuộc UBND Tỉnh Sóc Trăng, tuy mới xây dựng
nhưng kè bờ loại 1 đã nhanh chóng xuất hiện rất nhiều vết nứt trên bề mặt bê
tông. Riêng hạng mục đường sau kè loại 1, loại 2 cũng bị lún, có chỗ lún đến 10
cm. Ngoài ra, những hạng mục còn lại như nhà làm việc, nhà lựa cá, nhà đặt máy
phát điện dự phòng, bến tàu 600 CV đều có vấn đề về chất lượng.
Do gặp phải hàng loạt vấn đề về chất lượng công trình như vừa nêu, ngày
5-4-2003, đại diện Bộ Thủy sản và lãnh đạo tỉnh Sóc Trăng đã có cuộc họp bàn
giải pháp kiểm tra, thẩm định chất lượng và hướng sửa chữa các hạng mục, phấn
đấu cố gắng đến tháng 8-2003 phải hoàn tất mọi việc để bàn giao, đưa công trình
vào sử dụng. Thế nhưng, thời hạn cuối cùng đã trôi qua, hồ sơ chất lượng công
