Thạc Sĩ Công nghệ thi công xử lý nền công trình vùng cửa sông ven biển

MỤC LỤC
1T MỞ ĐẦU 1T . 1
1T 1. 1T1T CHƯƠNG I: TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN. 1T 3
1T 1.1. 1T 1T Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình vùng cửa sông ven
biển. 1T . 3
1T 1.2. 1T 1T Các hiện tượng phá hoại phổ biến khi xây dựng công trình vùng cửa sông
ven biển. 1T 4
1T 1.2.1. 1T 1T Các công trình đê, đập, đường giao thông 1T . 4
1T 1.2.1.1. 1T 1T Phá hoại do lún trồi. 1T . 5
1T 1.2.1.2. 1T 1T Phá hoại do trượt sâu 1T 5
1T 1.2.1.3. 1T 1T Sự phát triển lún theo thời gian 1T 6
1T 1.2.2. 1T 1T Các công trình cầu, cống, công trình xây dựng dân dụng 1T . 6
1T 1.2.2.1. 1T 1T Các tác động do đất bị phá hoại. 1T 6
1T 1.2.2.2. 1T 1T Các tác động do lún. 1T . 6
1T 1.3. 1T 1T Các biện pháp thi công xử lý nền công trình. 1T . 7
1T 1.3.1. 1T 1T Phương pháp đệm cát (hoặc đào thay đất xấu bằng đất tốt hơn). 1T . 7
1T 1.3.1.1. 1T 1T Nội dung và điều kiện áp dụng 1T 7
1T 1.3.1.2. 1T 1T Điều kiện áp dụng 1T 7
1T 1.3.1.3. 1T 1T Hiệu quả (tác dụng của đệm cát hoặc đất tốt) 1T 8
1T 1.3.1.4. 1T 1T Thi công tầng đệm cát (hoặc thay đất xấu bằng đất tốt) 1T 8
1T 1.3.2. 1T 1T Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt 1T . 9
1T 1.3.2.1. 1T 1T Biện pháp thi công và điều kiện áp dụng: 1T 9
1T 1.3.2.2. 1T 1T Hiệu quả (đầm xung kích). 1T . 10
1T 1.3.3. 1T 1T Phương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát (phương pháp nén chặt sâu) 1T 10
1T 1.3.3.1. 1T 1T Nội dung phương pháp: 1T 10
1T 1.3.3.2. 1T 1T Thi công cọc cát: 1T 10
1T 1.3.3.3. 1T 1T Áp dụng: 1T . 11
1T 1.3.3.4. 1T 1T Hiệu quả: 1T 11


1T 1.3.4. 1T 1T Phương pháp nén trước 1T 12
1T 1.3.4.1. 1T 1T Nội dung và điều kiện áp dụng: 1T . 12
1T 1.3.4.2. 1T 1T Thi công lớp gia tải 1T 12
1T 1.3.4.3. 1T 1T Hiệu quả 1T . 13
1T 1.3.5. 1T 1T Xây dựng nền đắp theo giai đoạn 1T 13
1T 1.3.6. 1T 1T Móng cọc 1T . 13
1T 1.3.6.1. 1T 1T Phân loại cọc 1T 13
1T 1.3.6.2. 1T 1T Quy trình công nghệ thi công cọc bê tông cốt thép (BTCT) 1T . 15
1T 1.3.6.3. 1T 1T Công nghệ thi công cọc xi măng đất 1T 19
1T 1.4. 1T 1T Kết luận chương I 1T 20
1T 2. 1T1T CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG XỬ LÝ NỀN CÔNG
TRÌNH XÂY DỰNG VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN 1T . 22
1T 2.1. 1T 1T Các nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công xử lý nền. 1T . 22
1T 2.1.1. 1T 1T Nhóm các nhân tố về điều kiện tự nhiên của nền công trình 1T 22
1T 2.1.2. 1T 1T Nhóm các nhân tố về điều kiện thi công công trình. 1T . 22
1T 2.1.3. 1T 1T Nhóm các nhân tố về đặc điểm kết cấu công trình. 1T . 22
1T 2.2. 1T 1T Xử lý nền dưới nước. 1T 23
1T 2.2.1. 1T 1T Dùng hệ nổi và máy khoan (đóng) để khoan (đóng) cọc. 1T . 24
1T 2.2.1.1. 1T 1T Tìm trọng tâm của hợp lực 1T . 24
1T 2.2.1.2. 1T 1T Tính độ chìm 1T 25
1T 2.2.1.3. 1T 1T Tìm vị trí tâm nổi Z0 1T 25
1T 2.2.1.4. 1T 1T Tính khoảng cách từ trọng tâm hợp lực đến tâm nổi 1T . 25
1T 2.2.1.5. 1T 1T Tính bán kính ổn định ρ 1T . 26
1T 2.2.1.6. 1T 1T Tính độ nghiêng 1T . 26
1T 2.2.1.7. 1T 1T Tính toán neo cố 1T . 27
1T 2.2.2. 1T 1T Đóng hệ sàn đạo sau đó đưa máy khoan (đóng) lên để khoan (đóng)
cọc 1T . 35
1T 2.3. 1T 1T Xử lý nền dạng khô (dùng đê quây). 1T . 37
1T 2.3.1. 1T 1T Tính toán thủy lực khi thi công đê quây. 1T . 37


1T 2.3.1.1. 1T 1T Mục đích tính toán 1T . 37
1T 2.3.1.2. 1T 1T Trường hợp tính toán 1T . 38
1T 2.3.1.3. 1T 1T Nội dung tính toán 1T 38
1T 2.3.2. 1T 1T Xác định cao trình đỉnh đê quai theo thủy triều và dòng chảy trên
sông. 1T . 54
1T 2.3.2.1. 1T 1T Tính toán thủy lực xác định mực nước cao nhất ứng với tần suất
dẫn dòng trong quá trình thi công 1T . 54
1T 2.3.2.2. 1T 1T Xác định cao trình đỉnh đê quây 1T 55
1T 2.4. 1T 1T Kết luận chương II 1T 55
1T 3. 1T1T CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH CỐNG
THỦ BỘ (PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ) 1T 56
1T 3.1. 1T 1T Tổng quan về dự án Cống Thủ Bộ. 1T . 56
1T 3.1.1. 1T 1T Vị trí địa lý, điều kiện kinh tế xã hội khu vực dự án 1T . 56
1T 3.1.2. 1T 1T Đặc điểm kết cấu, điều kiện tự nhiên. 1T . 57
1T 3.1.2.1. 1T 1T Đặc điểm kết cấu. 1T . 57
1T 3.1.2.2. 1T 1T Điều kiện địa hình. 1T . 58
1T 3.1.2.3. 1T 1T Điều kiện địa chất 1T . 58
1T 3.1.2.4. 1T 1T Điều kiện thủy văn 1T . 59
1T 3.2. 1T 1T Giải pháp thi công xử lý nền. 1T 60
1T 3.2.1. 1T 1T So sánh lựa chọn phương án 1T 60
1T 3.2.2. 1T 1T Tính toán các thông số phục vụ cho thi công theo phương án chọn. 1T 63
1T 3.2.2.1. 1T 1T Thiết kế mặt cắt ngang đê quây 1T . 63
1T 3.2.2.2. 1T 1T Tính toán ổn định đê quây. 1T . 65
1T 3.2.3. 1T 1T Thi công xử lý nền. 1T 67
1T 3.2.3.1. 1T 1T Lựa chọn phương pháp thi công cọc khoan nhồi 1T . 67
1T 3.2.3.2. 1T 1T Công tác chuẩn bị 1T . 69
1T 3.2.3.3. 1T 1T Trình tự các công tác thi công. 1T . 74
1T 3.2.3.4. 1T 1T Tiêu chuẩn chất lượng cọc khoan nhồi 1T 83
1T 3.2.3.5. 1T 1T Các biện pháp an toàn khi khoan cọc nhồi 1T . 84


1T 3.2.3.6. 1T 1T Công tác theo dõi ghi chép và lấy mẫu. 1T . 85
1T 3.3. 1T 1T Kết luận chương III 1T . 86
1T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1T . 87
1T TÀI LIỆU THAM KHẢO 1T . 89




HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phá hoại của đê do lún trồi 5
Hình 1.2: Phá hoại của đê do có đường nứt kéo trong nền đắp . 5
Hình 1.3: Các phương án thay đất . 8
Hình 1.4: Sơ đồ thi công cọc cát . 10
Hình 1.5: Thiết bị đóng cọc . 15
Hình 2.1: Trọng tâm hợp lực 24
Hình 2.2: Độ chìm . 25
Hình 2.3: Bán kính ổn định . 26
Hình 2.4: Bán kính ổn định 26
Hình 2.5: Độ nghiêng . 27
Hình 2.6: Thiết bị neo 28
Hình 2.7: Xích neo . 28
Hình 2.8: Vòng xích . 29
Hình 2.9: Mắt xích cuối . 29
Hình 2.10: Mắt xích quay 30
Hình 2.11: Vòng liên kết . 30
Hình 2.12: Vòng nối 31
Hình 2.13: Neo 32
Hình 2.14: Lực tác dụng vào neo 33
Hình 2.15: Lực xung kích tác dụng vào cáp neo 34
Hình 2.16: Chiều dài cáp neo 34
Hình 2.17a,b,c,d: Thi công cọc bằng hệ nổi . 35
Hình 2.18a,b,c,d: Thi công sàn đạo 36
Hình 2.19a,b: Đóng cọc trên sàn đạo và hệ nổi 36
Hình 2.20: Mặt cắt ngang sông . 38
Hình 2.21: Mặt cắt dọc sông . 39
Hình 2.22: Mặt cắt ngang sông 41
Hình 2.23: Sơ đồ khối chất lỏng trong dòng chảy 42


Hình 2.24: Quỹ đạo chuyển động phần tử nước 43
Hình 2.25: Áp lực lên khối chất lỏng 44
Hình 2.26: Biểu diễn đường mực nước . 44
Hình 2.27: Quan hệ lưu lượng và biên độ triều . 46
Hình 2.28: Truyền triều trên sông 47
Hình 2.29: Sơ đồ nghiên cứu triều truyền vào sông . 47
Hình 2.30: Quan hệ giữa lưu lượng và thời gian trong chu kỳ triều . 48
Hình 2.31: Sơ đồ vị trí công trình chắn . 50
Hình 2.32: Hệ số khuyếch đại biên độ mực nước . 51
Hình 3.1: Khu vực dự án 57
Hình 3.2: Mặt cắt ngang đê quây ngang. 64
Hình 3.3: Kết quả tính thấm qua đê quây . 65
Hình 3.4: Kết quả tính ổn định mái đê quây . 66
Hình 3.5: Sơ đồ tính ổn định đê quây. . 66
Hình 3.6: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST . 72
Hình 3.7: Cấu tạo phiễu thử nhớt 74
Hình3.8: Công tác hạ ống vách . 74
Hình 3.9: Sơ đồ tạo lỗ khoan . 75
Hình 3.10: Công tác gia công cốt thép 78
Hình 3.11: Công tác hạ cốt thép 78
Hình 3.12: Quy trình thi công cọc khoan nhồi . 81




BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Chiều dày lớp rải ứng với thiết bị đầm . 9
Bảng 1.2: Phân loại cọc theo cấu tạo và công nghệ thi công 13
Bảng 2.1: Kích thước thiết bị neo . 28
Bảng 2.2: Thông số xích neo . 29
Bảng 2.3: Thông số mắt xích cuối 29
Bảng 2.4: Thông số mắt xích quay . 30
Bảng 2.5: Thông số vòng liên kết . 30
Bảng 2.6: Thông số vòng nối 31
Bảng 2.7: Thông số cáp . 31
Bảng 2.8: Thông số triều . 52
Bảng 3.1: Điều kiện địa chất . 58
Bảng 3.2: So sánh các phương án xử lý nền . 61
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của đất 65
Bảng 3.4: Thông số ô tô 71
Bảng 3.5: Thông số yêu cầu của vữa bentonite 3
Bảng 3.6: Thông số điều chỉnh độ nhớt của vữa bentonite . 76
Bảng 3.7: Sai lệch cho phép của cọc khoan nhồi 83 1


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Là một quốc gia với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km, và một hệ thống
sông ngòi dày đặc, cùng với đó là rất nhiều các công trình thủy lợi vùng cửa sông
ven biển. Việt Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế biển và khai
thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ. Nhưng bên cạnh đó, chúng ta cũng phải gánh
chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại. Hàng năm, những
cơn bão liên tiếp đổ bộ từ biển vào đất liền đã mang đi một khối lượng lớn về tài
sản, tính mạng con người đồng thời để lại những thảm họa không nhỏ về môi
trường mà nhiều năm sau con người vẫn chưa khắc phục được.
Mặt khác, vài thập niên gần đây thiên tai xảy ra khốc liệt hơn do biến đổi khí
hậu toàn cầu. Tình hình bão lũ, động đất, sóng thần, xói lở ., xuất hiện nhiều hơn,
cường độ lớn hơn, diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật. Đặc biệt trong
tương lai biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ dẫn tới tình trạng nước biển dâng. Theo cảnh
báo của Liên hiệp quốc thì Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng
nghiêm trọng của hiện tượng nước biển dâng. Nếu mực nước biển tăng thêm 1m,
Việt Nam sẽ phải đối mặt với mức thiệt hại lên tới 17 tỷ USD/năm, 1/5 dân số sẽ
mất nhà cửa, 12,3% diện tích đất trồng trọt sẽ biến mất và 40.000 km P
2
P diện tích
đồng bằng, 17 km P
2
P diện tích bờ biển ở khu vực các tỉnh lưu vực sông Mê Kông sẽ
chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được. Chính vì thế
việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, đặc biệt là các công trình vùng cửa
sông ven biển là một nhu cầu bức thiết, nhằm hạn chế mức độ tàn phá của thiên
nhiên.
Các công trình xây dựng ở vùng cửa sông ven biển hầu hết là các công trình
được xây dựng trên nền đất yếu và thiếu ổn định do đặc điểm địa chất vùng cửa
sông. Hơn nữa những công trình vùng cửa sông còn thường xuyên chịu tác động
của những điều kiện tự nhiên phức tạp như lũ lụt, bão gió và thủy triều ảnh hưởng
đến điều kiện thi công cũng như khả năng vận hành an toàn, hiệu quả của công
trình. 2


Việc áp dụng công nghệ thi công, đăc biệt là công nghệ xử lý nền hợp lý có
tính chất quyết định đến tiến độ, chất lượng và giá thành của công trình. Đặc biệt
trong điều kiện kinh tế xã hội hiện nay luôn đòi hỏi phải đổi mới công nghệ nhằm
nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm tác động xấu tới môi trường.
Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xử lý nền
công trình xây dựng vùng cửa sông ven biển là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế
tới mức thấp nhất các tác động xấu của điều kiện tự nhiên đến quá trình thi công
công trình cũng như giá thành của công trình.
2. Mục đích của đề tài
- Đề xuất giải pháp thi công xử lý nền móng cho các công trình xây dựng ở
vùng cửa sông ven biển.
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công xử lý nền công trình cống Thủ Bộ
(phương án thiết kế sơ bộ).
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các công trình xây dựng trên nền đất yếu vùng cửa
sông ven biển.
- Phạm vi nghiên cứu: Phân tích lựa chọn biện pháp thi công xử lý nền đất yếu
cho công trình cống Thủ Bộ (phương án thiết kế sơ bộ).
4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến công nghệ thi
công xử lý nền vùng cửa sông ven biển.
- Phân tích tổng hợp các giải pháp xử lý nền.
- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi công và phân tích lựa
chọn phương án xử lý hợp lý.