Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀO VĂN VŨ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TƯỜNG CỌC BẢN KÈ
KHU VỰC BỜ SƠNG CĨ KHẢ NĂNG BỊ SẠT LỞ

Chuyên ngành : Công trình trên đất yếu
Mã số ngành : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2003


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 : TS. CHÂU NGỌC ẨN

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : ThS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1

: GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2

: TS. LÊ BÁ KHÁNH

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 12 tháng 12 naêm 2003


Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-------------------------------------------------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : ĐÀO VĂN VŨ
Phái : NAM
Ngày tháng năm sinh : 24 - 4 - 1976
Nơi sinh : TIỀN GIANG
Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
Mã số : 31.10.02
I- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TƯỜNG CỌC BẢN KÈ KHU VỰC BỜ SÔNG
CÓ KHẢ NĂNG BỊ SẠT LỞ.
II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤÏ: Nghiên cứu phương pháp tính tương đối hợp lý cho tường cọc
bản kè khu vực bờ sông có khả năng bị sạt lở.
2.NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu các kết quả đã có trong việc đánh giá ổn định tường cọc

bản kè khu vực bờ sông có khả năng bị sạt lở

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Phân tích các phương pháp tính toán tường cọc bản.
Chương 3: Tự động hóa tính toán ổn định tường cọc bản kè theo mô hình đàn
hồi - dẻo thuần túy Mohr – Coulomb bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Chương 4: Sử dụng các kết quả nghiên cứu và chương trình Plaxis để tính toán
cho một công trình tường cọc bản kè thực tế ven sông.

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
III-NGÀY GIAO NHIỆM VU
IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
V-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: 20-01-2003
: 12-12-2003
: TS. CHÂU NGỌC ẨN
: ThS.VÕ PHÁN
CHỦ NHIỆM NGÀNH
BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS. CHÂU NGỌC ẨN
GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG
ThS. VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
Ngày 12 tháng 12 năm 2003
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH



LỜI CẢM ƠN
Trải qua thời gian học tập và nghiên cứu ở chương trình cao học tại
trường đại học Bách Khoa Tp.HCM, em cảm thấy mình đã nắm bắt được rất
nhiều những kiến thức khoa học chuyên môn mà đặc biệt là những kiến thức
trong lónh vực cơ học đất-nền móng, công trình trên đất yếu. Để có được những
kiến thức quý báu đó em không thể nào quên được những công ơn lớn lao mà
các Giáo sư tiến só khoa học và các thầy cô trong ban giảng dạy đã dành nhiều
thời gian tâm huyết để truyền đạt cho em.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất cả các thầy cô đã giúp đỡ
em hoàn thành luận văn cao học:
* Giáo sư tiến só khoa học
Lê Bá Lương
* Giáo sư tiến só khoa học
Nguyễn Văn Thơ
* Tiến só
Châu Ngọc n
* Thạc só
Võ Phán
* Tiến só
Lê Bá Khánh
Xin chân thành biết ơn thầy Tiến só Châu Ngọc n –người hướng dẫn
khoa học tận tình hướng dẫn em để hoàn thành luận văn cao học này.
Xin cảm ơn lãnh đạo và tập thể các thầy cô phòng quản lý khoa học và
đào tạo sau đại học đã giúp đỡ em trong suốt khóa học này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Kỹ sư Nguyễn Trường Xuân –
Giám đốc công ty Quản Lý Khai Thác Dịch Vụ Thủy Lợi Tp.HCM, tập thể
nhân viên công ty ,bạn bè đồng nghiệp gần xa và gia đình đã giúp đỡ,tạo
nhiều điều kiện tốt để em học tập và làm việc trong suốt quá trình học tập và

thực hiện luận văn cao hoïc.


PREFACE

T

he retaining walls in general or sheet pile walls in particular is a kind

of popular structure which is used to protect the works adjacent to the river such
as ports, houses, bridges and roads,...ect.. combining with the river bank eroding
resistance.
Mekong river delta and in part of HoChiMinh city have thick rivers and
channels system which are frequently eroded, such as Tien river of An Giang
province and the latest is Thanh Da peninsula of HoChiMinh city.The majority of
the above area is soft soil. So the research of calculating this structure is actually,
scientifically significant and it is an urgent requirement.
Because of the complication of the problem of the stabilization for the sheet
pile walls,so many writers solved them basing on different theories. As a whole,
many the solution based on the theory of the pressure of soil on the hard wall, for
the solution based on the theory of the pressure of soil on the soft wall have not
researched sufficiently yet.
To participate in making perfect for the solution of this problem , as to
simplify the designer’s calculation , the theme will concentrate to research
stable problem of the sheet pile walls which will be based on the partial elastic
and perfect elasto - plastic foundation models with the supposition on the wall
having limited stiffness.On the basic theory, the software of the sheet pile wall
calculation will be setted up basing on the perfect elasto - plastic model (MorhCoulomb) with the finite element method.
This theme concentrates on two main content as follows:
+ Analyzation of the sheet pile wall calculation methods

+ Automatization of the sheet pile wall Calculation by the software.
The thesis includes 03 main parts:
+ Part I :The generality.
+ Part II :The research part is deeply developed.
+ Part III : The remark and conclusion.
The final part of the thesis is the statistics of reference documents and the
annex of calculating results


LỜI MỞ ĐẦU

T

ường chắn đất nói chung hay tường cọc bản kè nói riêng là loại kết

cấu chủ yếu được sự dụng để bảo vệ các công trình ven sông như bến cảng ,nhà
ở, cầu đường,…. Kết hợp với việc chống sạt lở bờ sông.
Khu vực đồng bằng sông Cửu Long và một phần thành phố Hồ Chí Minh có
hệ thống sông rạch chằng chịt, thường xuyên xảy ra sạt lở bờ sông, như bờ sông
Tiền thuộc tỉnh An Giang, hay gần đây như bán đảo Thanh Đa thuộc thành phố
Hồ Chí Minh. Phần lớn khu vực trên là đất yếu . Vì vậy việc nghiên cứu tính
toán loại kết cấu này có ý nghóa thực tiễn , khoa học và là một yêu cầu cấp
bách.
Do lời giải của bài toán ổn định tường cọc bản kè rất phức tạp nên đã có
nhiều tác giả giải quyết bài toán này dựa trên nhiều lý thuyết khác nhau. Nhìn
chung, có rất nhiều lời giải dựa trên lý thuyết áp lực đất lên tường cứng, còn lời
giải dựa trên lý thuyết áp lực đất lên tường mềm chưa được nghiên cứu dầy đủ.
Để góp phần hoàn thiện lời giải cho bài toán này, cũng như nhằm làm đơn
giản công việc tính toán cho người thiết kế , đề tài sẽ tập trung nghiên cứu vấn
đề ổn định tường cọc bản kè dựa trên mô hình nền đàn hồi cục bộ và đàn hồi

dẻo thuần túy với giả thuyết tường có độ cứng hữu hạn.Trên cơ sở lý thuyết đó,
thành lập phần mềm tính toán tường cọc bản theo mô hình đàn hồi dẻo thuần túy
(Morh- Coulomb) theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Đề tài này tập trung vào hai nội dung chính sau:
+ Phân tích các phương pháp tính toán tường cọc bản
+ Tự động hóa tính toán tường cọc bản.
Luận văn gồm 03 phần:
+ Phần I
:Tổng quan.
+ Phần II : Nghiên cứu đi sâu phát triển
+Phần III : Nhận xét và kết luận
Cuối cùng của luận văn là thống kê các tài liệu tham khảo và phụ lục kết
quả tính toán.


MỤC LỤC
Nội Dung

Trang
PHẦN I:
TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ
TÀI – PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU
1
CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU CÁC KẾT QUẢ ĐÃ CÓ TRONG VIỆC
ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TƯỜNG CỌC BẢN KÈ KHU
VỰC BỜ SÔNG CÓ KHẢ NĂNG BỊ SẠT LỞ
1
I.

CÁC SỰ CỐ VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

SẠT LỞ BỜ SÔNG (CHỦ YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU
1
LONG)

1. Yếu tố dòng chảy

1

1.1.Dòng chảy lũ

1

1.2.Dòng chảy kiệt

2

2. Yếu tố bùn cát

2

3. Yếu tố lòng dẫn

3

4. Cấu trúc địa chất bờ

3

5. Yếu tố sóng gió (do bão và tàu thuyền đi lại)


4

II.

CÁC DẠNG CẤU TẠO CỦA TƯỜNG CỌC BẢN – BIỆN
PHÁP THI CÔNG

4

1. Các dạng cấu tạo của tường cọc bản

4

1.1.Tường cọc bản thép

7

1.2.Tường cọc bản bê tông cốt thép

9

2. Biện pháp thi công tường cọc bản
III.
IV.
PHẦN II:

11

CÁC PHƯƠNG HƯỚNG TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢn


11

PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU
NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN

12
13


CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG
CỌC BẢN
13
I.

CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH VÀ PHÁ HOẠI CỦA TƯỜNG
CỌC BẢN.
13

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC
15
BẢN.
1. Phương pháp 1

15

1.1.Bài toán 1

16

1.2.Bài toán 2


28

2. Phương pháp 2

33

3. Phương pháp 3

38

3.1.Định nghóa môi trường đàn hồi dẻo lý tưởng (thuần túy)

38

3.2.Lý thuyết biến dạng trong môi trường đàn hồi dẻo thuần túy
Mohr – Coulomb.
39
3.3. Các bước phân tích chung của phương pháp phần tử hữu hạn 42
3.4. Giải bài toán tường cọc bản theo mô hình đàn hồi dẻo thuần
túy
45
51
III. MỘT SỐ NHẬN XÉT
CHƯƠNG III: TỰ ĐỘNG HÓA TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CỌC BẢN
KÈ TRÊN ĐẤT BÃO HÒA THEO MÔ HÌNH ĐÀN HỒI DẺO THUẦN TÚY
MOHR – COULOMB BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHẦN TỬ HỮU HẠN
52
I. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH


52

1. Cơ sở tính toán

52

2. Giới hạn của chương trình

53

II. SƠ ĐỒ KHỐI
III. NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

53
53

1. Giao diện thứ nhất

53

2. Giao diện thứ hai

61


IV. HƯỚNG DẪN CÁCH SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH

64


VI. ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN
TRONG THỰC TẾ

67

VI. SO SÁNH KẾT QUẢ LỜI GIẢI CỦA CHƯƠNG TRÌNH TCB2003 VÀ
PLAXIS - NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ

68

CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PLAXIS ĐỂ TÍNH TOÁN CHO
MỘT CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN KÈ THỰC TẾ VEN SÔNG
69
I. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO

69

II. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

70

1. Chuyển vị

70

2. Ứng suất

72

II. BIỂU ĐỒ NỘI LỰC

1. Lưới Chuyển vị
2. Chuyển vị tổng
3. Chuyển vị đứng
4. Chuyển vị ngang
5. Ứng suất chính tổng
6. Biểu đồ nội lực dọc theo tường cọc bản
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

74
74
74
75
75
76
76
77


-1-

PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ CÓ LIÊN
QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI –
PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1:
NGHIÊN CỨU CÁC KẾT QUẢ ĐÃ CÓ TRONG VIỆC ĐÁNH
GIÁ ỔN ĐỊNH TƯỜNG CỌC BẢN KÈ KHU VỰC BƠ SÔNG CÓ
KHẢ NĂNG BỊ SẠT LỞ
I. CÁC SỰ CỐ VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẠT LỞ

BỜ SÔNG (CHỦ YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG).
Trong những năm gần đây hiện tượng sạt lở bờ sông liên tiếp xảy ra tại các
tỉnh thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long như An Giang, Đồng Tháp, Vónh Long,
Cần Thơ, Tiền Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh hay tại bán đảo Thanh Đa thuộc
Thành phố Hồ Chí Minh, gây nên những tổn thất nặng nề về người và của, là
mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng và tài sản nhân dân.
Xói lở là kết quả của sự tương tác qua lại giữa dòng chảy và lòng sông. Vậy
những nhân tố nào ảnh hưởng chủ yếu đến sự thay đổi lòng sông, bờ sông.
1.Yếu tố dòng chảy.
Dòng chảy trên sông Tiền, sông Hậu bao gồm dòng chảy lũ và dòng chảy
kiệt.
1.1. Dòng chảy lũ
Lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long từ tháng 7 đến tháng 12 với tổng lượng lũ
là 360 ÷ 400 tỷ m3, chiếm 80 ÷ 83% tổng lượng nước.
Mực nước lũ biến động nhiều phụ thuộc vào lượng nước phía thượng lưu
về và lượng mưa tại chỗ, lũ càng kéo dài thì mức độ sạt lở càng lớn.
__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-2-

Về mùa lũ, vận tốc dòng chảy rất lớn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
quá trình sạt lở bờ sông:
+ Tại Tân Châu tháng 9/1997: vmax = 2,1 m/s với Q = 22.700 m3/s.
+ Tại Mỹ Thuận tháng 9/1991: vmax = 1,97 m/s với Q = 22.700 m3/s.
Với địa chất bờ và lòng sông Cửu Long, vận tốc khối lượng hạt cát là 0,62 –
0,87 m/s, rõ ràng về mùa lũ v >> [v] k.lượng dẫn đến bờ và lòng sông bị xói lở.
Qua thống kê các địa điểm xói lở trên sông Tiền, sông Hậu thấy hướng dòng
chảy lũ áp sát và đâm thẳng vào bờ, đầu bãi đều gây ra xói lở. Điều này được

thể hiện rõ qua dòng chảy tại Vónh Xương, Tân Châu (An Giang), Tứ Thường,
Thường Phước, Hồng Ngự, Sa Đéc (Đồng Tháp), Mỹ Thuận (Tiền Giang), thị
xã Vónh Long (Vónh Long),…
1.2. Dòng chảy kiệt
Mùa kiệt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long bắt đầu từ tháng 2 đến tháng 5, tổng
lượng nước mùa kiệt chiếm 17%, với lưu lượng 2.000 ÷ 2.500 m3/s.
lở.

Do biên độ triều khá lớn, khi triều rút áp lực nước ngầm trong đất gây ra xói

2.Yếu tố bùn cát
Trong thời gian gần đây do tốc độ xây dựng các hồ chứa nước đầu nguồn
không ngừng tăng lên dẫn đến lượng bùn cát về hạ lưu cũng giảm đi đáng kể.
Chính hiện tượng mất cân bằng hàm lượng bùn cát trong dòng chảy gây nên
hiện tượng xói sâu.Trên sông Tiền, sông Hậu lượng phù sa dòng chảy bình
quân từ 200 ÷ 300 g/m3, lớn nhất từ 500 ÷ 800 g/m3, càng đi về xuôi hàm
lượng càng giảm.
Bảng 1.1
Phân bố hàm lượng phù sa trong các tháng mùa lũ tại Tân Châu
Hạng mục
Lưu lượng, Qmax (m3/s)
Tổng lượng, W (109 m3)
Hàm lượng phù sa, P (g/m3)
Tổng lượng phù sa, G (106
tấn)
Đường kính hạt (mịn)

Tháng 8
22.300
13,5

880
11,9
0,06 ÷ 0,08

Tháng 9
22.700
58,8
687
40,7
-

Tháng 10
20.900
45,1
489
22,2
0,028
÷
0,045

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-3-

Sức tải cát dòng nước lớn hơn nhiều lượng ngậm cát của dòng chảy (hàm
lượng phù sa) từ thượng nguồn về thì trong đoạn sông đó sẽ sinh ra xói lở và
ngược lại.
Theo tính toán, sức tải cát đoạn Tân Châu – Hồng Ngự và Sa Đéc – Mỹ

Thuận ρ = 11.568 g/m3 (lũ) đem so sánh lượng phù sa trong tháng 08/1991 tại
Tân Châu ρ = 880 g/m3, tháng 9/1991 ρ = 687 g/m3 đều lớn hơn nhiều. Ngay cả
mùa kiệt, sức tải cát dòng nước ρ = 1.646 g/m3 đều lớn hơn nhiều, trong khi đó
hàm lượng phù sa dòng chảy trong mùa này rất bé ρ = 200 ÷ 300 g/m3.
Tóm lại, cả mùa lũ, mùa kiệt, sức tải cát lớn hơn rất nhiều hàm lượng bùn
cát thực tế gây nên hiện tượng xói lở lòng sông và bờ sông.
3.Yếu tố lòng dẫn
Quá trình biến hình lòng sông là thay đổi trục động lực dòng chảy theo
phương ngang đã tạo nên thế sông mới có bất lợi hơn với đoạn sông sau đó. Thế
sông mới có hướng dòng chảy đâm trực tiếp bờ hoặc dòng chủ lưu ép sát bờ.
Khi dòng chảy đâm trực tiếp hoặc ép sát vào bờ, chắc chắn đoạn bờ đó sớm
muộn sẽ bị sạt lở.
4.Cấu trúc địa chất bờ
Căn cứ vào kết quả khoan thăm dò địa chất dọc sông Tiền, sông Hậu: bờ
sông và lòng sông được cấu tạo bởi lớp đất thuộc trầm tích phù sa trẻ.
Bảng 1.2
Tốc độ không xói cho phép của một số loại đất
Loại đất
Tốc độ không xói cho phép
(m/s)
Á sét kết cấu yếu
0,7 ÷ 0,8
Á cát kết cấu chặt
1,0
Á sét nhẹ
0,7 ÷ 0,8
Á sét vừa
1,0
Á sét kết cấu chặt
1,1 ÷ 1,2

Sét mềm
0,7
Sét bình thường
1,2 ÷ 1,4
Như vậy với mọi vùng bờ sông thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long đều có thể
bị xói trong mùa nước trung bình và mùa nước lũ.

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-4-

Sự dao động của mực nước ngầm cũng là yếu tố thúc đẩy quá trình tan rã
đất thêm mãnh liệt. Nước ngầm vận động với tốc độ lớn đến những nơi có
chân không, thúc đẩy mạnh mẽ hiện tượng cát chảy, xói ngầm và tan rã dẫn
đến sự biến dạng khối đất với tốc độ nhanh, nền đất đi đến chỗ mất ổn định
đột ngột.
5.Yếu tố sóng gió (do bão và tàu thuyền đi lại)
Với những ngày gió chướng, vùng sông, vùng cửa sông có chiều rộng khá
lớn, sóng do gió gây nên khá lớn đâm thẳng vào bờ công phá lớp mặt gây
nên sạt lở.
Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long có một đặc điểm nổi bật là giao thông thủy,
chưa có nơi nào giao thông thủy phát triển mạnh như ở nơi này. Tàu thuyền
qua lại có trọng tải hàng ngàn tấn gây nên sóng rất lớn tác dụng trực tiếp lên
bờ, lực do sóng gây ra đã lôi kéo cát, đất tạo nên sự mất ổn định bờ.
Tóm lại, tìm hiểu các sự cố và nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình sạt
lở bờ sông trên quan điểm xem xét tác động tương hỗ giữa dòng nước và bờ
sông, từ đó xác định nguyên nhân chính cũng như cơ chế, quy luật sạt lở như
thế nào, trên cơ sở đó đề xuất những giải kỹ thuật hữu hiệu chỉnh trị bờ sông,

lòng sông, giảm bớt tổn thất nguồn của cải của nhân dân.
Việc nghiên cứu sử dụng tường cọc bản ổn định khu vực bờ sông có khả
năng bị sạt lở là nhằm mục đích nêu trên.
II. CÁC DẠNG CẤU TẠO CỦA TƯỜNG CỌC BẢN – BIỆN PHÁP THI
CÔNG
1. Các dạng cấu tạo của tường cọc bản
Tường cọc bản được chia làm 02 loại:
- Tường cọc bản không neo.
- Tường cọc bản có neo.

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-5-

Một số dạng tường cọc bảng có neo
Hình 1 .1

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-6-

Ứng dụng tường cọc bản có neo trong thực tế
Hình 1 .2
__________________________________________________________________________
Luận văn cao học



-7-

Vật liệu chế tạo tường cọc bản bao gồm:
- Gỗ
-Thép
-Bê tông cốt thép
-Composite
Hiện nay, tường cọc bản bằng thép định hình và bê tông cốt thép được sử
dụng rất rộng rãi trong các công trình dân dụng, cầu đường, thủy lợi,…do có
nhiều ưu điểm, còn tường cọc bản bằng gỗ và composite ít được sử dụng hoặc
chỉ sử dụng trong các công trình tạm, đơn giản do hiệu quả sử dụng không
cao.
1.1. Tường cọc bản thép
1.1.1. Phạm vi sử dụng – Ưu nhược điểm.
Tường cọc bản thép được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều loại công trình
khác nhau do có những ưu điểm như: tính cơ động cao, tương đối nhẹ, sử
dụng được nhiều lần, hình dạng, kích thước, các kiểu liên kết đa dạng, dễ chế
tạo, vận chuyển dễ dàng, thi công đơn giản,…
Tuy nhiên , tường cọc bản thép cũng có một số nhược điểm như: giá thành
cao, dễ bị ăn mòn, rất tốn kém trong công tác duy tu, sửa chữa.

Tường cọc bản thép bảo vệ bờ sông chống sạt lở
Hình 1 .3
__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-8-


Tường cọc bản thép bảo vệ công trình ven sông
Hình 1 .4
1.1.2. Cấu tạo:
Tường cọc bản thép có cấu tạo như hình vẽ.

Cấu tạo tường cọc bản (mặt cắt ngang)
Hình 1.5

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-9-

1.1.3. Tiết diện ngang:
Tiết diện ngang của tường cọc bản thép rất đa dạng, phù hợp cho nhiều
loại công trình khác nhau, như dạng thẳng (chữ I), dạng máng hay dạng
Larssen (chữ U), dạng chữ Z…

Các dạng tiết diện ngang điển hình tường cọc bản thép
Hình 1.6
1.1.4. Mối nối liên kết:
Một vài dạng mối nối liên kết thông dụng như mối nối vấu quả đấm, móc
đôi, móc ngàm,…

(a)

(b)

(c)


Liên kết móc nối
Hình 1 .7
(a). Vấu quả đấm; (b). Móc đôi; (c). Móc ngàm
1.2. Tường cọc bản bê tông cốt thép
1.2.1. Phạm vi sử dụng – Ưu nhược điểm
__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-10-

Tường cọc bản bằng bê tông cốt thép cũng được sử dụng rất phổ biến do có
thể được sử dụng trong nhiều loại công trình khác nhau, đồng thời khắc phục
được một số nhược điểm của tường cọc bản thép. Tuy nhiên, loại tường này
cũng có một số nhược điểm như: trọng lượng lớn, khá cồng kềnh nên khó khăn
trong vận chuyển, các mối nối khó đảm bảo độ kín khít trong quá trình thi công.
1.2.2. Cấu tạo:
Tường cọc bản bê tông cốt thép có cấu tạo như hình vẽ.

Cấu tạo tường cọc bản BTCT
Hình 1 .8
Các dạng mặt cắt ngang điển hình.

300

250

200


150

300

37
0

450

300

300

370

0
30

0
30

450

760

760

760

760


5
34

345

Các dạng tiết diện ngang điển hình tường cọc bản bê tông cốt thép
Hình 1 .9

__________________________________________________________________________
Luận văn cao hoïc


-11-

2. Biện pháp thi công tường cọc bản
Trong thực tế có nhiều biện pháp thi công tường cọc bản. Một số phương
pháp thi công tường cọc bản như:
- Thi công bằng búa đóng (có thể áp dụng cho nhiều loại tường cọc bản
khác nhau): là biện pháp thi công thông dụng nhất vì đơn giản và ít tốn kém.
Tuy nhiên trong khu vực đông dân cư, nhiều công trình thì ít được sử dụng vì
gây ô nhiễm môi trường (bụi, tiếng ồn) và làm chấn động, gây lún, nứt cho
các công trình bên cạnh. Đối với tường cọc bản bê tông cốt thép, rất khó đảm
bảo các cọc liên kết với nhau.
-Thi công bằng ép cọc. Phương pháp này hạn chế được các khuyết
điểm của phương pháp thi công bằng búa đóng.
-Thi công bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ trong hố đào sẵn (dùng
cho tường cọc bản bê tông cốt thép): thường được sử dụng trong các công
trình lớn, có tầng hầm, các công trình trong thành phố. Tuy nhiên giá thành
khá cao, biện pháp thi công và kiểm tra chất lượng công trình khá phức tạp.


Mô phỏng trình tự thi công neo tường cọc bản
Hình 1.10

III. CÁC PHƯƠNG HƯỚNG TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN
Tường cọc bản ổn định thông qua sự cân bằng giữa áp lực chủ động và bị
động của khối đất trước và sau tường. Như vậy bài toán về tường cọc bản
thực chất là bài toán áp lực đất.

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-12-

Đến nay có khá nhiều thuyết về áp lực đất theo những quan điểm khác
nhau. Xét về phương hướng tính toán tường cọc bản, ta có thể chia làm 02
phương hướng chính:
- Phương hướng 1: không xét đến độ cứng của tường. Phương hướng này
giả thiết tường tuyết đối cứng và chỉ xét đến các chỉ số áp lực đất ở trạng thái
cân bằng giới hạn dẻo.
Ưu điểm của phương pháp này là tính toán đơn giản, mức độ an toàn đạt
yêu cầu. Ngược lại, ta không xác định được mức độ chuyển vị và biến dạng
của tường cọc bản, kết quả tính toán chỉ là gần đúng.
- Phương hướng 2: có xét đến độ cứng của tường cọc bản, xem tường có
độ cứng hữu hạn. Các phương pháp tính toán theo phương hướng này không
những cho phép xác định áp lực đất lên tường mềm mà còn xác định được cả
chuyển vị của tường mềm. Tuy nhiên việc xác định hệ số nền và qui luật
thay đổi hệ số nền theo chiều sau là khá phức tạp. Hơn nữa, đến nay lý
thuyết áp lực đất lên tường mềm vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ bằng lý

thuyết tính áp lực đất lên tường cứng, dù rằng các mô hình tính toán theo
hướng xem tường có độ cứng hữu hạn gần với thực tế hơn.
IV. PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Để nghiên cứu sử dụng tường cọc bản ổn định bờ sông có khả năng bị sạt
lở, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu, tính toán tường cọc bản bằng các phương
pháp phân tích:
-Cân bằng tónh với trạng thái phá hoại dẻo suốt thân tường (theo
phương hướng 1).
Mô hình nền đàn hồi Winler (theo phướng hướng 2).
Mô hình nền đàn hồi dẻo thuần túy Mohr–Coulomb (theo phương hướng 3)
-WX-

__________________________________________________________________________
Luận văn cao học


-13-

PHẦN II
NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN

CHƯƠNG 2:
PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
TƯỜNG CỌC BẢN
I. CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH VÀ PHÁ HOẠI CỦA TƯỜNG CỌC BẢN.
Có 03 yếu tố chính làm cho tường bị mất ổn định và bị phá hoại, đó là:
-Do tường cọc bản : kết cấu của tường cọc bản không đủ khả năng chịu
lực làm cho tường bị gãy hoặc do chiều sâu cắm vào đất của tường cọc bản
không đủ làm cho tường bị xoay.
-Do đất nền bị phá hoại.

-Do neo bị đứt, trượt.

Tường cọc bản bị mất ổn định do trượt sâu
Hình 2.1

_______________________________________________________________________
Luận văn cao học


-14-

Tường cọc bản bị mất ổn định do chiều sâu cắm vào đất không đủ
(phá hoại xoay)
Hình 2 .2

Tường cọc bản bị phá hoại do bị gãy
Hình 2 .3

_______________________________________________________________________
Luận văn cao hoïc


-15-

Tường cọc bản bị phá hoại do neo
Hình 2 .4
II.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN .
1.Phương pháp 1

_______________________________________________________________________

Luận văn cao học


-16-

Tính toán tường cọc bản theo cân bằng tónh với đất ở trạng thái phá hoại
dẻo suốt thân tường. Phương pháp này giả thiết tường có độ cứng tuyệt đối. Sử
dụng kết quả nghiên cứu áp lực đất lên tường cứng của Rankine để tính toán.
Ta xem xét 02 bài toán tường cọc bản có neo và không có neo trên cơ sở
giả thiết:
-Mặt đất đắp trước và sau lưng tường nằm ngang.
-Lưng tường nhẵn và thẳng đứng
-Tường được thi công xong mới cho lấp đất sau lưng tường hoặc thi công
xong mới nạo vét phía trước tường.
1.1. Bài toán 1: Tường cọc bản không có neo.
Phương án tường cọc bản không có neo thường được sử dụng trong trường
hợp phần chênh lệch mặt đất trước và sau tường ≤ 10m.
Khi tường cọc bản được đóng vào đất và không có neo, khối đất xung
quanh tường được chia làm 04 khu vực ứng với 02 trạng thái cân bằng giới hạn
chủ động và bị động như hình vẽ.
Mực
nước ngầm

Vùng A
Áp lực
chủ động

Cát

Mặt

nạo vét
Áp lực
bị động

Áp lực
Vùng B
chủ động
O

Áp lực
chủ động

Áp lực Vùng C
bị động
(a)

(b)

(c)

Tường cọc bản đóng vào đất cát
Hình 2 .5
Ta xét 02 trường hợp:
_______________________________________________________________________
Luận văn cao học