1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
- Sụt, trươt mái taluy chỉ một hiện tượng địa hình địa mạo do các nguyên
nhân tự nhiên, con người gây nên làm ảnh hưởng đến kết cấu tự nhiên của địa
chất gây mất cân bằng ổn định mái taluy. Dẫn đến theo chiều trượt sườn dốc
xuất hiện một tiết diện bị giảm yếu tạo ra cung trượt nằm ở trạng thái cân
bằng giới hạn. Khi mái taluy ở trạng thái cân bằng giới hạn chỉ cần tác dụng
một lực nhỏ sẽ gây trượt.
- Khi bị sụt, trượt sẽ gây nên nhiều thiệt hại như: chậm trễ tiến độ thi
công; gây mất an toàn lao động; thiệt hại về kinh tế; nguy hiểm cho phương
tiện tham gia lưu thông trên tuyến và những hậu quả về mặt xã hội.
- Giải pháp xử lý sụt, trượt nhằm đảm bảo ổn định mái taluy có tính quyết
định đến giá thành dự toán xây dựng công trình, tính thẩm mỹ - mỹ quan.
- Các tuyến đường, các công trình xây dựng, thủy lợi, thủy điện có địa
hình phức tạp, đặc biệt là vùng đồi núi có độ cao mái taluy âm và mái taluy
dương rất lớn, điều kiện địa hình và cấu trúc địa chất yếu kết hợp với lượng
mưa nhiều, độ dốc dòng chảy lớn sẽ dễ dàng xảy ra sự cố sụt, trượt lớn:
+ Có thể xảy ra ngay trong quá trình thi công nằm ngoài tính toán của
thiết kế, ngoài dự đoán của Chủ đầu tư gây mất an toàn thi công, tăng giá
thành xây dựng công trình dẫn đến phải thay đổi giải pháp thiết kế, thay đổi
các yếu tố hình học công trình…;
+ Có thể xảy ra trong quá trình vận hành khai thác sử dụng gây nguy
hiểm cho người và phương tiện khai thác công trình, tăng giá thành duy tu,
bảo dưỡng nằm ngoài tính toán các chỉ tiêu vận doanh khai thác.
- Các giải pháp gia cố ổn định mái taluy chủ yếu là nhằm các mục đích
sau: “tránh”, “thoát”, “chắn”, “cố kết”, “thực”:
2
+ “Tránh” là thiết kế tuyến tránh các vị trí này.
+ “Thoát” là thiết kế hệ thống thoát nước đảm bảo thoát nước tốt nhất
cho khối trượt.
+ “Chắn” là thiết kế hệ thống chắn mang tính chống đỡ như: tường chắn,
cọc kháng trượt.
+ “Cố kết” là dùng các phương pháp cố kết bề mặt mái taluy.
+ “Thực” là giải pháp trồng cây tạo rừng để giúp giữ được đất và nước
tốt.
Trong những giải pháp gia cố ổn định dựa trên những nguyên lý trên, giải
pháp kết cấu chắn có tốc độ phát triển nhanh và ngày càng được ứng dụng
rộng rãi với nhiều phương pháp mới, vật liệu mới được nghiên cứu ứng dụng.
- Hiện nay trên thế giới nhiều giải pháp mới được nghiên cứu ứng dụng
trong gia cố ổn định mái taluy và bước đầu được chuyển giao công nghệ và
ứng dụng trong các ngành xây dựng của Việt Nam như: công nghệ neo trong
đất, đá; đinh đất, đá kết hợp các loại lưới gia cố bề mặt mái taluy; tường chắn
đất có cốt; các loại tường chắn kiểu mới trong gia cố ổn định mái taluy… .
- Ở Việt Nam, đã có nhiều giải pháp xử lý đảm bảo ổn định mái taluy.
Nhưng nhìn chung vẫn là sử dụng các phương pháp cổ điển. Đối với những
trường hợp mức độ phức tạp cao, chiều cao mái taluy lớn, tình hình địa chất
thủy văn phức tạp thì những giải pháp này vẫn còn hạn chế nhiều mặt. Dẫn
đến nguy cơ sụt, trượt không được triệt tiêu hoàn toàn mà luôn tiềm tàng
trong quá trình khai thác sử dụng. Ngoài ra, sử dụng các giải pháp công nghệ
cũ còn bị một số hạn chế: diện tích chiếm đất lớn, tuổi thọ thấp, tính mỹ quan
thấp, ảnh hưởng đến yếu tố môi trường nhiều.
- Các giải pháp thiết kế đã và đang áp dụng hiện nay trong vấn đề xử lý
ổn định taluy vẫn thực sự chưa phát huy hết hiệu quả, vẫn xuất hiện nhiều
hiện tượng sụt, trượt trên các tuyến đường giao thông. Nhằm từng bước giải
3
quyết và tiến tới đảm bảo xử lý triệt để ổn định cho các mái taluy đường miền
núi chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm, các giải
pháp mới trong vấn đề xử lý ổn định, đánh giá và so sánh để chọn ra một giải
pháp hợp lý, đảm bảo ổn định lâu dài, có giá thành hợp lý để xây dựng công
trình. Từ đó phát triển thành quy trình quy phạm trong thiết kế gia cố ổn định
mái taluy trong điều kiện Việt Nam là một vấn đề thiết thực quan trọng.
Cọc kháng trượt là một giải pháp kết cấu bảo đảm ổn định cho mái taluy
hiện được sử dụng nhiều, có diện tích chiếm đất thi công nhỏ so với giải pháp
tường chắn, ít ảnh hưởng phá vỡ môi trường, tốc độ thi công xây dựng nhanh,
công nghệ thi công không quá phức tạp. Cọc kháng trượt là một giải pháp có
nhiều ưu thế và hiện nay đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế
giới như Nhật Bản, Trung Quốc, các nước châu Âu… .
Nghiên cứu lý thuyết tính toán cọc kháng trượt và khả năng ứng dụng
giải pháp cọc kháng trượt trong ổn định mái taluy là một trong những đề tài
thiết thực quan trọng để qua đó phát triển thành quy trình quy phạm đưa vào
trong hệ thống các tiêu chuẩn ngành hiện nay.
* Ưu điểm cọc kháng trượt:
- Công nghệ thi công đơn giản, có thể thi công bằng các thiết bị máy
móc đơn giản kết hợp thủ công;
- Khả năng chịu lực kéo uốn của cọc lớn;
- Diện tích chiếm đất thi công ít;
- Giá thành xây dựng thấp, hiệu quả kinh tế cao;
- Ít ảnh hưởng điều kiện môi trường, cảnh quan xung quanh;
- Tăng tính mỹ quan cho công trình.
* Khả năng ứng dụng cọc kháng trượt:
- Các công trình giao thông qua vùng đồi núi, độ dốc và độ cao mái taluy
lớn, địa chất thủy văn phức tạp, nguy cơ trượt sườn và trượt khối cao… mà
4
việc sử dụng các giải pháp thông thường gặp nhiều hạn chế thì giải pháp cọc
kháng trượt sẽ đem lại nhiều nhiều ưu điểm và hiệu quả để sử dụng.
- Đối với các công trình thủy lợi, đập thủy điện có chiều cao mái taluy
lớn, nếu sử dụng được công nghệ kháng trượt thay cho giải pháp tường chắn
trọng lực và các giải pháp cổ điển sẽ có nhiều ưu điểm: tiến độ thi công
nhanh, giá thành hạ, công nghệ và biện pháp tổ chức thi công đơn giản hơn.
- Đặc biệt, hiện nay giải pháp cọc kháng trượt đã được ứng dụng rộng rãi
thành công ở Trung Quốc trên các tuyến đường cao tốc. Điều kiện địa hình,
địa chất, thủy văn, các yếu tố thời tiết khí hậu, con người, phương tiện lao
động, các điều kiện tự nhiên và điều kiện xã hội Trung Quốc và Việt Nam có
nhiều điểm tương đồng;
Vậy, nghiên cứu lý thuyết tính toán, các yêu cầu về cấu tạo cọc kháng
trượt, thiết kế tính toán cốt thép cọc, chỉ dẫn kỹ thuật thi công cọc kháng trượt
để làm cơ sở cho việc ứng dụng giải pháp cọc kháng trượt trong thiết kế xử lý
ổn định mái taluy nền đường phù hợp với điều kiện Việt Nam là nội dung
chính của luận văn cần đạt được.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tổng quan hiện tượng sụt, trượt mái taluy ở Việt Nam.
- Những điều kiện và nguyên nhân gây nên sụt, trượt.
- Tổng quan các giải pháp gia cố ổn định mái taluy .
- Giải pháp cọc kháng trượt trong ổn định mái taluy.
- Phương pháp tính toán cọc kháng trượt trong ổn định mái taluy.
- Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn bằng cách sử dụng phần mềm
địa kỹ thuật Flaxis 8.2 để tính toán thiết kế cọc kháng trượt dùng gia cố ổn
định mái taluy nền đường một dự án thực tế.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp tính toán ổn định mái dốc.
5
- Lý thuyết tính toán cọc kháng trượt trong gia cố ổn định mái taluy.
- Áp dụng cụ thể vào công trình nền đường bị sụt, trượt.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, biên dịch các tài liệu có liên quan.
- Nghiên cứu các dạng sụt, trượt, những điều kiện và nguyên nhân dẫn
đến nguy cơ sụt, trượt.
- Nghiên cứu lý thuyết về ổn định mái taluy và lý thuyết tính toán của
giải pháp cọc kháng trượt trong gia cố ổn định mái taluy để tìm kiếm khả
năng ứng dụng của cọc kháng trượt trong điều kiện xây dựng Việt Nam. Vận
dụng lý thuyết trên cơ sở sử dụng Phương pháp phần tử hữu hạn thông qua
phần mềm ứng dụng Plaxis 8.2 để tính toán một công trình cụ thể.
5. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Góp phần nghiên cứu bản chất hiện tượng sụt, trượt và ứng dụng công
nghệ cọc kháng trượt vào lĩnh vực gia cố ổn định mái taluy phục vụ công tác
xử lý sụt, trượt trong xây dựng nói chung và xây dựng đường nói riêng.
6. Bố cục đề tài
Chương 1: Tổng quan về sụt, trượt và các giải pháp ổn định mái taluy.
Chương 2: Lý thuyết tính toán cọc kháng trượt trong ổn định mái taluy.
Chương 3: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn tính toán thiết kế cọc
kháng trượt cho một công trình thực tế và xây dựng chỉ dẫn kỹ thuật, thi công,
nghiệm thu cọc kháng trượt.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
