Đang tải... (xem toàn văn)
Bai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo USTBai bao cao gia co taluy bang cap neo UST
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC BÀI BÁO CÁO KHOA HỌC ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ GIA CỐ MÁI TALUY BẰNG CÁP NEO ỨNG SUẤT TRƯỚC GVHD HỌC VIÊN : TS NGUYỄN VĂN LONG : PHAN THANH BÌNH LÊ VĂN NHÃ TP HCM, tháng năm 2017 Trang MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: TALUY NỀN ĐƯỜNG Khái niệm Taluy (mái dốc) phận cấu thành đường gồm loại taluy đào (taluy dương) taluy đắp (taluy âm) 1.1 - - Taluy cấu tạo chủ yếu từ đất đá kết cầu r ời nên việc bị mưa trôi hư hại dễ xảy việc gi ữ ổn đ ịnh mái taluy để bảo vệ đường quan trọng cần thiết - Các dạng hư hỏng mái taluy Bị bào mòn, phong hóa gió, bão, nhiệt độ, độ ẩm, Xói lở, sạt lở mưa bão Bị sụp mái taluy đắp đầm nén không đạt Mất ổn định học, bị trượt 1.3 Các biện pháp gia cố mái taluy Lát cỏ: cỏ mái taluy có tác dụng giữ đất đá khơng b ị n ước m ưa - trôi, chống xói mòn, điều tiết độ ẩm đất, giữ cho mái taluy ổn định Lát đá: sử dụng nơi bị ngập nước, nơi có dòng ch ảy m ạnh, b ảo - vệ đất khơng bị phong hóa trơi nhiệt độ, gió, m ưa lũ, Phun vữa lắp bê tơng: có tác dụng không cho n ước m ưa - xâm nhập vào bên mái taluy gây ổn định học Xây tường chắn: chống trượt lở mái taluy 1.2 - Trang - Neo đất: tăng khả chống cắt, trượt mái taluy Trang CHƯƠNG 2: NEO TRONG ĐẤT 2.1 Khái niệm Neo đất (Ground anchor) kết cấu có khả truy ền tải trọng kéo đặt vào lớp đất chịu tải Cấu tạo: gồm phần đầu neo, lõi neo, bầu neo - Phân loại Neo thường: loại neo mà q trình lắp đặt lõi neo khơng - căng ứng suất trước Neo ứng suất trước: Là loại neo mà lắp đặt lõi neo cáp đ ược căng 2.2 ứng suất trước làm giảm dịch chuyển đầu neo H1: Cấu tạo hệ neo đất 2.3 Cơ chế làm việc neo Mục tiêu sử dụng neo để cải thiện khả làm việc kết cấu tường chắn (mái taluy), tức giữ cho tường chắn ổn định, phân phối lại mô men tường Như vậy, neo cần phải thoả mãn độ bền (sức chịu nhổ, chịu kéo) làm việc chung hệ thống (tức tương tác lẫn nhau) Trang - Phần đầu phần liên kết với kết cấu tường chắn (mái taluy) Nó phải đảm bảm vững đầu neo không làm biến dạng hay phá hủy cục tường - chắn Phần cố định phần cuối neo cố định chắc vào đất ổn định Nó phải đảm bảo khả dính bám với đất khơng làm mở rộng biến dạng dẻo đất quanh Vì vậy, vùng phải có kích thước đủ lớn cần củng cố cách mở rộng vùng neo, cải thiện phần đất - quanh vùng neo, tăng độ sâu chiều dài dính bám neo Phần thân tự phần truyền tải phần đầu phần cố định Phần tự cần phải đảm bảo chịu sức căng Chiều dài đoạn tự phải đủ để phần cố định nằm vùng đất ổn định 2.4 Các bước thi công neo đất - Bước 1: Đặt ống thép chờ vào tường vây - Bước 2: Khoan theo lỗ định hình sẵn + Trong trình khoan phải thường xuyên bơm nước để dễ dàng việc khoan đất + Khoan đến đâu đặt ống thép tạo lỗ đến để ổn định hố khoan Ống - lấy sau bơm vữa xi măng vào lỗ khoan Bước 3: Đổ bê tông vào lỗ khoan Bước 4: Luồn cáp vào lỗ khoan Bước 5: Tiến hành căng kéo cáp + Lắp thiết bị căng kéo : nêm, thép đệm, máy nén thủy lực, kích + Tiến hành căng kéo theo nấc : khoảng 20% lần căng kéo Có - ghi lại độ chuyển vị đầu neo để lưu giữ kiểm tra Bước 6: Chốt nêm để khóa cáp, căng kéo đạt tiêu chuẩn, tiến hành khóa cáp tháo kích bọc lớp nilong bảo dưỡng 2.5 Ứng dụng - Neo tường chắn đất thi công h ố đào - Ổn định mái dốc - Chống lực đẩy nước ngầm lên kết cấu Trang - Ổn định tăng khả làm việc kết cấu gạch đá, tường ngăn, hầm Trang CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ GIA CỐ MÁI TALUY BẰNG CÁP NEO ỨNG SUẤT TRƯỚC 3.1 Nguyên lý làm việc Thông qua neo cáp UST tạo lực pháp h ướng vào bề m ặt đ ất đá taluy , làm thay đổi trạng thái ứng suất đất đá, tăng thêm c ường đ ộ đất đá làm cho vết nứt lớp khác đ ược ép ch ặt l ại, giảm rõ rệt tốc độ chuyển vị taluy, tăng tính ổn định tồn khối giữ cho đất đá taluy không bị sụt trược H2: Phân tích mơ hình khối trượt - Lực chống trượt cáp neo ứng suất trước tạo ra: P r Pr = W × sinθ − C × L − W × cos θ × tgϕ Trang H3: Đặc tính kỹ thuật cáp dự ứng lực 3.2 Phân loại Phân loại cáp neo UST: Loại sức kéo Loại sức nén Loại phân tán tải trọng: phân tán lực nén, phân tán lực kéo phân tán - - kéo nén 3.2.1 Cáp neo UST cải thiện lực kéo Cáp neo UST thiện lực kéo cải tiến sở cáp neo truy ền thống với đoạn neo cố cáp neo cường độ cao mặt nhẵn (cáp dính bám) đoạn tự xử lý phòng rỉ quét lên m ột l ớp m ỡ lu ồn vào ống nhựa để tạo thành cáp neo Đoạn neo có cáp neo c ố kết vào phận ổn định taluy Khi lực kéo tăng đoạn tự chịu nén v ữa đoạn c ố ch ịu kéo làm cho vữa đoạn tự chịu phần ứng suất cắt c ải thiện tr ạng thái chịu lực cáp neo Trang H4: Sơ đồ kết cấu cáp neo cải thiện lực kéo phân bố ứng suất cắt vữa xi măng thành lỗ 3.2.2 Cáp neo UST phân tán lực nén Cáp neo UST phân tán lực nén dùng cáp dự ứng lực khơng dính k ết Khi kéo căng cáp, dựa vào chịu tải lực kéo chuy ển thành ứng suất nén tác dụng lên chịu tải nên tránh tượng t ập trung ứng suất ma sát dính kết làm cho ứng suất ma sát dính k ết thành lỗ neo phân bố đều, trị số cực trị giảm Trang 10 H5: Sơ đồ kết cấu cáp neo phân tán lực nén phân bố ứng suất cắt vữa xi măng thành lỗ 3.2.3 Cáp neo phân tán kéo nén OVM Cáp neo phân tán kéo nén OVM dựa cáp neo phân tán lực nén , bóc bỏ phần ống lồng PE chiều dài định bên cáp khơng dính kết trở thành đoạn neo cố mặt nhẵn Trên đường cáp mặt nh ẵn chỗ tiếp giáp cáp mặt nhẵn với đoạn khơng dính kết lắp neo OVM-P chịu tải, biến đoạn neo cố chỗ cáp khơng dính kết thành đoạn neo cố loại lực nén Khi cáp khơng dính kết lúc kéo căng, ch ịu t ải ch ịu nén, cáp mặt nhẵn phía sau chịu tải chịu kéo Do ch ịu tải cáp mặt nhẵn nối liền thành khối, lực dính kết lõi v ữa xi măng cáp mặt nhẵn với thành hố khoan có tác dụng ngăn cản lõi v ữa xi măng mặt trước chịu tải bị co nén Nh ứng suất cắt lõi v ữa Trang 11 xi măng thành lỗ neo phân tán hết chiều dài đoạn neo c ố c cáp neo H6: Sơ đồ kết cấu cáp neo phân tán kéo nén phân bố ứng suất cắt vữa xi măng thành lỗ 3.3 Thiết kế cáp neo UST 3.3.1 Cáp neo cải thiện lực kéo m≥ K N c A f ptk Trong đó: m: số sợi cáp cần phải có cáp neo, lấy tròn số; A: tiết diện sợi cáp; fptk: cường độ chịu kéo cáp UST; K: hệ số an toàn (K>= 1.6) Trang 12 Nc: lực kéo căng thiết kế cáp neo sợi, dựa vào phân tích ổn định mái taluy - Xác định chiều dài cáp neo L + Chiều dài neo cố: L1 L1 = K N c π D.C Trong đó: D: đường kính lỗ neo; C: cường độ dính kết vữa xi măng với thành lỗ; K: hệ số an toàn cho chiều dài đoạn neo cố, K>=1.5; Nc: lực kéo căng thiết kế sợi cáp + Chiều dài đoạn cáo tự ( L td ) xác định theo nguyên tắc: tránh xê dịch khóa chặt neo tránh kết cấu chống đỡ bị biến d ạng tạo UST tránh tổn thất UST ma sát biến dạng c đ ất làm ổn định lớp đất neo cố Chiều dài tự không nhỏ h ơn 5m vượt mặt trượt 1.5 m + Chiều dài làm việc cáp neo (Llv): theo tình hình thực tế Tổng chiều dài cáp neo: L= L1 + Ltd + Llv - Vật liệu dùng làm cáp neo: tham khảo bảng H3 Xác định góc xiên cáp neo Góc xiên cáp neo góc lỗ neo với đường nằm ngang 150 ≤ ϕ ≤ 350 - Thiết kế neo cố đầu neo + Đầu neo gồm: đệm neo, neo phận bịt neo v ới taluy Trang 13 + Dùng vữa xi măng để bịt neo Tỷ lệ thường dùng N/X= 0.38- 0.45, t ỷ lệ X/C= 1:1 - Trình tự kéo căng cáp neo Quá trình kéo căng tiến hành sau: Cáp neo phân tán lực nén + Chiều dài đoạn neo cố 3.3.2 L1 = K1.N c K d A C.π Trong đó: K1: hệ số an tồn đoạn neo cố Tra bảng sau K2: 1.2-2.2 dA: đường kính neo C: cường độ dính kết vữa xi măng với thành lỗ Bảng 1: hệ số an toàn neo cố kiểu gắn kết- K1 + Số lượng sợi cáp Nc m= K3 A f ptk Trong đó: K3: hệ số lợi cơng suất cáp UST: 0.4 - 0.6; Trang 14 A: tiết diện sợi cáp neo; m: số sợi cáp; Nc: lực kéo căng thiết kế fptk: cường độ chịu kéo cáp + Lực chịu nhổ Ta tính chịu tải định + Số chịu tải m2: m2 = Nc K Tα + Cự ly chịu tải: Li = L m2 - Xác định chiều dài làm việc: Llv giống với cáp neo cải thiện lực - kéo Vật liệu cáp neo (tương tự cáp neo cải thiện lực kéo) Phòng chống gỉ cáp neo: yêu cầu lớp gỉ bọc ngồi cáp có chiều dày lớn 2cm (tham khảo bảng 8.4, 8.5, 8.6 tài liệu ch ương 8: công nghệ vật liệu xây dựng đường- Vũ Đình Ph ụng) 150 ≤ ϕ ≤ 350 - Chọn góc xiên cáp neo: Thiết bị neo cố đầu neo Thiết kế cấp phối vữa bơm Thiết kế kéo căng cáp Trang 15 3.3.3 Thiết kế cáp neo phân tán kéo nén - Thiết kế đoạn neo cố + Chiều dài đoạn neo cố: L1 = K1.N c K L π d A C Trong đó: K1: hệ số an toàn đoạn neo cố (tra bảng 1) Nc: Lực kéo căng thiết kế cáp neo sợi K2: 1.2-1.4 dA: đường kính neo C: cường độ dính kết vữa xi măng với thành lỗ + Số sợi cáp: m= Nc K A f ptk Trong đó: K3: hệ số lợi cơng suất cáp UST: 0.4 - 0.6; A: tiết diện sợi cáp neo; m: số sợi cáp; Nc: lực kéo căng thiết kế Trang 16 fptk: cường độ chịu kéo cáp + Lực chịu nhổ Tu tính chịu tải định + Số chịu tải m2: m2 = Nc K Tu + Cự ly chịu tải: Li = L1 m2 + Đoạn chịu lực nén L5 đoạn chịu kéo L2: L2 = L5 = L3 = L4 = Li/2 - Xác định chiều dài Lf đoạn tự do: để đề phòng neo khóa bị di dịch thay đổi ứng suất kết cấu chống đỡ bị biến dạng gây nên đồng thời để tăng tính ổn định lớp đất neo - cố Lf không nên nhỏ 5m vượt mặt trượt taluy 1.5m Xác định chiều dài làm việc: Lw tùy vào tình hình thực tế Vật liệu neo thường dùng cáp UST dính kết, chùng ít, cường độ - cao Thiết kế phòng gỉ cáp (tương tự cáp phân tán lực nén) Khống chế ứng suất pháp cáp neo: để không vượt 60% trị số tiêu chuẩn cường độ kéo cáp, hạn chế tượng dòn đ ứt - cáp ứng suất kéo cao gây Góc xiên cáp neo: 150 – 350 Thiết bị neo cố đầu neo Thiết kế cấp phối vữa bơm + Tải trọng chịu tải chịu: Nc T = m2 Trang 17 + Diện tích chịu nén chịu tải: π D S= + Cường độ thiết kế vữa: M≥ K T S Nc: lực kéo căng m2: tổng số chịu kéo D: đường kính chịu tải K: hệ số an tồn 1.5 – 20 Thông thường tỷ lệ N/X= 0.38 – 0.45, tỷ lệ X/C= - 3.4 Thiết kế kéo căng cáp: Thi công cáp neo UST - Bạc sửa taluy Bạt sửa, dọn đất đá, tạo phẳng cho mái taluy - Bố trí lỗ Trang 18 Xác định đánh dấu vị trí lỗ neo mái taluy - Sắp xếp cáp Các cơng tác bố trí cáp: Lập yêu cầu bố trí cáp -> hạ li ệu -> làm v ệ sinh -> buộc bó -> lắp giá cách li, vòng đỡ -> lắp ống bơm v ữa -> nghiêm thu -> cho vào kho + Cáp cắt máy cắt, không cắt nhiệt Cáp sau cắt kê gối đỡ + Trước bó cáp neo đảm bảo sợi cáp phải th ẳng, không ch ồng chéo lên + Đầu cáp neo phải có mũ chụp dẫn hướng + Ống bơm vữa buộc vào cáp neo, đầu ống bơm vữa cách đáy l ỗ t 510cm - Tạo lỗ : + Khoan lỗ cáp neo yêu cầu khoan khô, không cho nước vào + Định vị máy khoan theo yêu cầu thiết kế, sai số góc xiên cho phép 10 Chiều sâu khoan lỗ lớn chiều sâu thiết kế 20cm không dài 1% chiều dài thiết kế + Trong trình khoan nên ghi chép lại thay đổi địa tầng m ỗi lỗ khoan + Kiểm tra chất lượng lỗ khoan: sai số định vị lỗ 10cm, sai số góc xiên 10 - Dọn lỗ nghiệm thu lỗ: Sau tạo lỗ xong phải dùng cao áp thổi bôt đá lỗ khoan Trang 19 - Lắp cáp neo: Sau kiểm tra lỗ khoan đạt yêu cầu, tiến hành l ắp cáp neo chuẩn bị vào lỗ khoan - Bơm vữa: +Vữa phải trộn máy trộn vữa, thời gian trộn máy khơng phút +Cấp phối vữa phải trộn theo thiết kế +Vữa lỗ khoan nên bơm liên tục không dừng ngh ỉ - để trộn thêm mẻ vữa khác Làm ụ neo: ụ neo đúc trường bê tông M300, tr ước đổ bê tông phải cố định đệm neo, đệm neo ph ải vng góc - với góc xiên lỗ neo Lấp đầu neo ngồi: Bóc lớp nhựa PE phần nhô cáp neo, rửa - dầu mỡ lắp neo vào Kéo căng cáp neo UST: Kéo căng theo quy định thiết kế Bịt neo: Dùng vữa xi măng cát bịt neo Trang 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồng Kim Hạnh, Công nghệ “Soil nailing” gia cố mái dốc công trình,KH-KT Thủy lợi mơi trường- số 48 (3/2015) Namcong’s system,Technical guideline Post- Tensioning, 5th edition GS.TS Vũ Đình Phụng, Công nghệ vật liệu xây dựng đường, tập 2, NXB Xây Dựng TCVN 8870-2011, Thi công nghiệm thu neo đất dùng công trình giao thơng vận tải Trang 21 ... cáp neo: tham khảo bảng H3 Xác định góc xiên cáp neo Góc xiên cáp neo góc lỗ neo với đường nằm ngang 150 ≤ ϕ ≤ 350 - Thiết kế neo cố đầu neo + Đầu neo gồm: đệm neo, neo phận bịt neo v ới taluy. .. tạo: gồm phần đầu neo, lõi neo, bầu neo - Phân loại Neo thường: loại neo mà trình lắp đặt lõi neo không - căng ứng suất trước Neo ứng suất trước: Là loại neo mà lắp đặt lõi neo cáp đ ược căng... ụ neo: ụ neo đúc trường bê tông M300, tr ước đổ bê tông phải cố định đệm neo, đệm neo ph ải vng góc - với góc xiên lỗ neo Lấp đầu neo ngồi: Bóc lớp nhựa PE phần nhơ cáp neo, rửa - dầu mỡ lắp neo