Nghiên cứu ứng xử và biện pháp thi công đệm cát thúc đẩy quá trình cố kết đất bùn làm nền đường giao thông ven sông cái lớn tỉnh kiên giang

Tóm tắt Luận văn nghiên cứu biện pháp đẩy nhanh trình cố kết phương pháp gia cường đường bùn, đánh giá thời gian cố kết lớp đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật lớp đệm cát, sức chịu tải lớp đất sét sau cố kết gia cường vải địa kỹ thuật lớp đệm cát Nghiên cứu xây dựng mô hình thí nghiệm tỷ lệ thực thực tế đất bùn nạo vét lịng sơng gia cố theo mơ hình kết hợp với đệm cát kẹp lớp vải địa kỹ thuật (phương pháp gia cường kiểu Sanwich) Kết nghiên cứu cho thấy đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật đẩy nhanh trình cố kết, gia tăng độ chặt 2.8% so với đất khơng gia cường sau tháng thi cơng Tính toán cho thấy đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật làm giảm 48 ngày thời gian chờ cố kết đất đắp không gia cường 180 ngày (6 tháng) Đánh giá hiệu kinh tế cho thấy mặc thi công đất gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật tăng chi phí gấp đơi so với thi công không gia cường đệm cát Tuy nhiên đất đắp gia cường cho độ chặt sau tháng thi cơng cao hơn, từ làm giảm chi phí làm đường phía đất đắp Qua tổng chi phí thi cơng đất đắp mặt đường trường hợp có gia cường thấp tổng chi phí khơng gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật Trang vii Abtract The paper presents a research of evaluating the effect of non-woven geotextile combining with sand cushion on consolidation enhancement and shear strength improvement for soft clay A full-scale model of soft clay embankment reinforced by non-woven geotextile and sand cushion was built in Kien Giang in order to evaluate the settlement and compaction behavior of reinforced clay The results show that geotexile and sand cushion increases the density of soft clay faster that that of unreinforced clay embankment during the consolidation process After months of consolidation, the reinforced clay embankment shows the better higher density (improve 2.8%) more than that of unreinforced clay embankment Besides, the geotexile and sandcushion reduces about 48 days of consolidation for reinforced soil to reach the density of unreinforced after months Last, when comparing the construction costs, althought the reinforced cases spends double cost than that of unreinforced cases, the cost for road of reinforced embankment can be reduced as the stronger foundation As a results, the total cost of embankement and road construction of reinforced case is lower than that of unreinforced case Trang viii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quát 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu cần thiết tiến hành nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu 1.4 Tính mới, tính thời sự, ý nghĩa khoa học 1.4.1 Tính 1.4.2 Tính thời 1.4.3 Ý nghĩa khoa học 1.4.4 Ý nghĩa thực tiễn áp dụng CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 2.1 Tính tốn độ lún cố kết đất theo lý thuyết thấm chiều, Terzaghi 2.2 Tính toán độ chặt chiều cao lớp đất đầm chặt đất CHƯƠNG 3.1 VẬT LIỆU, THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 10 Vật liệu 10 3.1.1 Đất bùn sét nạo vét 10 3.1.2 Vải địa kỹ thuật 11 3.2 Biện pháp thí nghiệm trường 12 3.2.1 Nạo vét sông phơi đất 12 3.2.2 Thí nghiệm trường đất đắp khơng gia cường 14 3.2.3 Thí nghiệm trường đường gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật 16 3.2.4 Phương pháp xác định lún cơng trình theo thời gian 19 3.2.5 Thí nghiệm trường lu đầm đường 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21 Trang ix 4.1 Tương quan độ lún cố kết theo thời gian đất đắp ảnh hưởng đệm cát vải địa kỹ thuật 21 4.2 Ứng xử lún đất đắp ảnh hưởng đệm cát vải địa kỹ thuật tác dụng tải trọng 28 4.3 Ứng xử đầm chặt đất đắp ảnh hưởng đệm cát vải địa kỹ thuật 29 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế phương án gia cường đất đắp 30 4.4.1 Đánh giá hiệu kinh tế thi công đất đắp 30 4.4.2 Đánh giá hiệu kinh tế thi công đường bờ bao 33 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 5.1 Kết luận 37 5.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC 43 Trang x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tính chất học đất bùn nạo vét lịng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang 11 Bảng 2: Tính chất học vải địa kỹ thuật 11 Bảng 3: Kết độ lún theo thời gian đường không gia cường 21 Bảng 4: Kết độ lún theo thời gian đường gia cường vải địa kỹ thuật đệm cát 23 Bảng 5: Kết tính tốn độ lún thân đất đắp độ lún đất đắp trường hợp thi công đường 26 Bảng 6: Tính toán thời gian cố kết đất đắp gia cường đạt độ lún, S1-t = 25.7cm tương đương với đất đắp không gia cường sau tháng 27 Bảng 7: Kết tính tốn độ lún đường theo điều kiện lún 29 Bảng 8: Bảng xác định độ chặt dung trọng khô đất đắp theo phương pháp thi công đất đắp 29 Bảng 9: Tổng hợp kinh phí PA2 32 Bảng 10: Tổng hợp kinh phí PA1 34 Bảng 11: Tổng hợp kinh phí PA2 35 Bảng 12: So sánh kinh phí xây dựng đất đắp thi công đường phương án thi công 36 Trang xi DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1: Phân bố tải trọng thân đất đắp theo độ sâu Hình 2: Tương quan dung trọng khô đất đắp số lượt xe lu Hình 3: Đường phân bố cỡ hạt đất bùn nạo vét lòng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang 10 Hình Quá trình nạo vét phơi đất 13 Hình Quá trình thi cơng dời đất vào tim đường 14 Hình Quá trình thi cơng bạt mái, hồn thiện đường khơng gia cường 15 Hình Thi cơng lớp đường gia cường 16 Hình Thi cơng lớp đường gia cường 17 Hình Thi công lớp cuối đường gia cường 18 Hình 10 Quan trắc lún đường cơng trình 19 Hình 11 Vị trí quan trắc lún đường cơng trình 19 Hình 12 Thi cơng lu lèn đường cơng trình 20 Hình 13 Tương quan độ lún theo thời gian đường có khơng có gia cường (a) thời gian theo tỷ lệ thường (b) thời gian theo tỷ lệ logarit 25 Hình 14 Hướng thoát nước cố kết đất đắp trường hợp (a) đất đắp gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật (b) đất đắp không gia cường 28 Hình 15 Thuyết minh khối lượng thi công theo phương án đất đắp 31 Hình 16 Phương án thiết kế đường 33 Trang xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quát Với yêu cầu phát triển sở tầng, ngày nhiều cơng trình giao thơng xây dựng rộng khắp đồng sông Cửu Long Nhằm giảm tối đa chi phí xây dựng cơng trình đường giao thông nông thôn cấp V, cấp VI, đất khai thác từ lịng kênh, lịng sơng thường sử dụng trực tiếp làm đường Biện pháp tránh làm đất canh tác địa phương mà cịn giúp gia tăng độ sâu lịng sơng đảm bảo cao độ đường giao thông chống lại ảnh hưởng mực nước dâng cao trình biến đổi khí hậu tồn cầu Tuy nhiên, khai thác đất lịng sông gây tăng lên độ sâu độ dốc lịng sơng từ dẫn đến ổn định bờ sông (Luo et al., 2007; Đinh et al., 2010) Hơn nữa, với đặc điểm địa chất vùng đồng sông Cửu Long đất bùn sét thuộc trầm tích Holocen có hệ số rỗng lớn, tính nén lún cao sức chống cắt thấp gây cố móng đất bùn yếu làm cơng trình bị phá hoại, lún q mức, lún không lún kéo dài theo thời gian (Đỗ et al., 2013) Để tăng khả chịu lực cho đường yêu cầu áp dụng biện pháp gia cố đất phức tạp, tốn địi hỏi thời gian thi cơng dài Cũng theo TCVN 4054 : 2005, đất bùn không đề xuất làm đất cơng trình giao thơng Những ngun nhân kỹ thuật kể cản trở việc áp dụng đất bùn yếu thi công đường nông thôn đồng sông Cửu Long Trong nghiên cứu nghiên cứu biện pháp đẩy mạnh trình cố kết phương pháp gia cường đường bùn, sau đưa dự đoán thời gian cố kết lớp đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật lớp đệm cát, dự đoán sức chịu tải lớp đất sét sau cố kết gia cường vải địa kỹ thuật lớp đệm cát, đánh giá độ chống xâm nhập lớp sét vào lớp cát sử dụng vải địa kỹ thuật Kết thực nghiệm cho kết phương pháp thi công đất nhằm thúc đẩy nhanh trình cố kết đất sét yếu, sau tối ưu thiết kế lớp đệm cát, vải địa kỹ Trang thuật nhằm mục đích tăng khả chịu tải, đẩy nhanh q trình cố kết hạ giá thành thi cơng 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu cần thiết tiến hành nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Phương pháp bơm bùn lịng sơng làm đất đắp cho cơng trình áp dụng nhiều cơng trình lấn biển (Shang et al., 1998; Wang et al., 2014; Liu and Liu, 2008; Shen et al., 2006) Tuy nhiên đặc điểm loại bùn hàm lượng nước cao, có độ rỗng lớn, khả biến dạng lớn chịu lực Những móng thường chịu biến dạng có độ lún lớn (Huerta and Rodriguez, 1992; Liu and Zhou, 2005) Khi nghiên cứu hệ số thấm phương pháp tính độ lún cho lớp đất bùn yếu (Zhang et al., 2015) cho thấy hệ số rỗng hàm lượng đất sét ảnh hưởng lớn đến hệ số thấm loại đất Kết cho thấy hệ số rỗng bùn giảm dần theo thời gian Đất đắp bùn nạo vét cần thời gian vài năm để ổn định cần có xử lý, gia cường nhằm đẩy nhanh trình cố kết đất bùn loại Để xử lý gia cố lớp bùn yếu móng cơng trình, nhiều nghiên cứu cho thấy vải địa kỹ thuật giải pháp hữu hiệu Palmeira et al., (1998) phân tích ngược trường hợp đê đất yếu gia cố vải địa kỹ thuật Nghiên cứu sử dụng phương pháp giải tích để tính tốn hệ số an tồn đập không gia cố vải địa kỹ thuật Jewel, (1996) đề xuất Nghiên cứu cho thấy hệ số an toàn đê gia cố vải địa kỹ thuật tối thiểu, Fs = 1.2 thiết kế thông thường Zhou et al., 2008 nghiên cứu biện pháp gia cố đệm cát kết hợp với lưới vải địa kỹ thuật Geogrid túi địa kỹ thuật Geocell Kết nghiên cứu cho thấy kết cấu liên hợp vải địa kỹ thuật đệm cát gia tăng khả chịu lực cho lớp đất yếu Hệ kết cấu liên hợp giúp tăng hệ số K0 thêm 30 lần độ lún giảm 44% làm giảm ứng suất bề mặt lớp đất yếu so với đất yếu không gia cố Một nghiên cứu khác đề xuất Sitharam et al., 2013 sử dụng Geocell làm móng đỡ đập cao 3m bùn đỏ - sản phẩm thải từ q trình tuyển quặng nhơm Nghiên cứu đề xuất phương pháp giải tích nhằm xác định khả chịu tải lớp Trang bùn yếu gia cường Geocell kết hợp với lưới vải địa kỹ thuật Kết nghiên cứu cho thấy kết hợp đem lại hiệu lớn sử dụng Geocell Đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật áp dụng làm móng cho đê chắn đất yếu đề xuất nghiên cứu Yu et al., 2005 Nghiên cứu cho thấy đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật đóng vai trò: (1) vải địa kỹ thuật ngăn cản biến dạng ngang tăng tính ổn định cho đê; (2) vải địa kỹ thuật ngăn cản dịch chuyển ngang đất đê Đất yếu gây dịch chuyển ngang lớn làm tăng hiệu vải địa kỹ thuật, đặc biệt lớp đệm cát nằm kẹp lớp đất yếu Nghiên cứu thể vải địa kỹ thuật có mơ đun đàn hồi độ rộng lớn đem lại hiệu cao ổn định đê Geocell đệm cát kết hợp với cọc vật liệu rời (đá - sỏi) để gia cố đất yếu trình bày nghiên cứu Dash et al., (2013) Nghiên cứu cho thấy cọc vật liệu rời có chiều dài mật độ đảm bảo làm tăng gấp lần khả chịu lực cho đất yếu Vải địakỹ thuật đệm cát làm tăng khả chịu lực đất lên lần Tuy nhiên kết hợp đệm cát, vải địa kỹ thuật Geocell cọc vật liệu rời, khả chịu lực đất gấp 10 lần so với đất ban đầu chưa gia cố Hufenus et al., (2006) nghiên cứu khả chịu tải ứng xử đất yếu gia cường vải địa kỹ thuật dựa theo thí nghiệm tỷ lệ thực đường Nghiên cứu gia cường cho đất yếu xảy sử dụng lớp mỏng cốt liệu thô kẹp vải địa kỹ thuật Trong trường này, vệt lún tạo đường gây biến dạng dài lực lực kéo vải địa kỹ thuật tạo hiệu ứng gia cường cho đất Các nghiên cứu kết cấu đất gia cường vải địa kỹ thuật cho thấy việc sử dụng đất sét có tính thấm làm đất đắp địi hỏi áp dụng cơng nghệ xây dựng hệ thống thoát nước phù hợp (Sridharan et al 1991; Glendinning et al 2005; Chen and Yu 2011; Taechakumthorn and Rowe 2012; Yang et al 2015) Nghiên cứu Zornberg and Mitchell (1994) khẳng định vai trị nước vải địa kỹ thuật Trang tăng cường sức chịu tải ổn định cơng trình đất đắp từ đất sét tính thấm Lớp cát mỏng kẹp lớp vải địa chất gia cường đất sét ảnh hưởng đến ứng xử chịu cắt biến dạng mẫu đất nghiên cứu khảo sát sử dụng thí nghiệm cắt đất trực tiếp (Abdi et al 2009), thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật (Sridharan et al 1991; Abdi & Arjomand 2011; Abdi & Zandieh 2014) thí nghiệm nén trục (Unnikrishnan et al 2002) Kết nghiên cứu cho thấy lớp cát mỏng cải thiện tương tác bề mặt (lực ma sát) đất sét vải địa kỹ thuật từ gia tăng cường độ cho đất sét Lớp cát đóng vai trị biên nước nhằm làm giảm áp lực nước lỗ rỗng xuất trình tải trọng tác dụng lên mẫu Các nghiên cứu Unnikrishnan et al (2002); Abdi et al (2009); Abdi & Arjomand (2011); Abdi & Zandieh (2014) bề dày tối ưu lớp cát khoảng từ 8-15mm thí nghiệm khơng cố kết, khơng nước (UU) thí nghiệm cắt đất trực tiếp chí đến 8cm thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật Ngồi với vai trị biên thoát nước, nghiên cứu Raisinghani & Viswanadham (2010) Lin & Yang (2014) cho thấy vải địa kỹ thuật cịn đóng vai trị ngăn chặn xâm nhập đất sét vào biên thấm Bên cạnh đó, số cơng trình nghiên cứu nước cơng trình đất yếu Pierre Lareal cộng sự, 1989 đưa tính tốn ổn định biến dạng đường cơng trình đắp tương tự đất yếu Bên cạnh nghiên cứu đưa số giải pháp xử lý xây dựng đường đắp đất yếu bao gồm phương pháp gia tải, tăng tốc độ cố kết đường thấm đứng, rãnh thấm, phương pháp gia cố cọc vôi, cọc xi măng đất… Lê Bá Vinh cộng sự, (2003) nghiên cứu giải pháp xử lý tính tốn ổn định cơng trình đường cấp III có lớp đất yếu mỏng Nghiên cứu tập trung biện pháp xử lý đất yếu đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật cừ tràm Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính tốn hệ số an toàn chống trượt tự nhiên xét ảnh hưởng vải địa kỹ thuật gia cố tăng ổn định đất yếu đường Trang Tim đường 1,82 1,86 1,81 0,07 0,02 0,06 Lề phải 1,89 1,83 1,91 0,07 0,09 0,03 Vị trí 13/03/2017 LẦN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,85 1,81 1,85 0,03 0,02 0,02 Tim đường 1,8 1,85 1,8 0,02 0,01 0,01 Lề phải 1,86 1,81 1,9 0,03 0,02 0,01 Vị trí 20/03/2017 LẦN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,82 1,80 1,83 0,03 0,01 0,02 Tim đường 1,77 1,83 1,77 0,03 0,02 0,03 Lề phải 1,81 1,76 1,88 0,05 0,05 0,02 LẦN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,77 1,76 1,8 0,05 0,037 0,03 Tim đường 1,73 1,81 1,76 0,04 0,02 0,01 Lề phải 1,75 1,72 1,85 0,06 0,04 0,03 LẦN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,76 1,72 1,78 0,01 0,043 0,02 Tim đường 1,72 1,79 1,74 0,01 0,02 0,02 Lề phải 1,74 1,7 1,83 0,01 0,02 0,02 LẦN Tổng ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,75 1,71 1,76 0,01 0,01 0,02 Tim đường 1,72 1,77 1,74 0,02 Lề phải 1,74 1,7 1,81 0 0,02 Vị trí 17/08/2017 ĐỘ LÚN CĐ Vị trí 20/06/2017 ĐỘ LÚN CĐ Vị trí 20/05/2017 ĐỘ LÚN CĐ Vị trí 20/04/2017 ĐỘ LÚN LẦN ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,73 1,69 1,74 0,02 0,02 0,02 Tim đường 1,7 1,74 1,72 0,02 0,03 0,02 Lề phải 1,72 1,68 1,78 0,02 0,02 0,03 Vị trí TỔNG ĐỘ LÚN St, m Trang 11 CĐ độ lún CĐ CĐ Lề trái 0,41 0,38 0,33 Tim đường 0,36 0,33 0,34 Lề phải 0,42 0,43 0,33 Độ lún đường gia cường vải địa kỹ thuật theo thời gian xác định bảng Tổng độ lún trung bình đường gia cường sau tháng St= 31.67cm Bảng 4: Kết độ lún theo thời gian đường gia cường vải địa kỹ thuật đệm cát Vị trí BAN ĐẦU CĐ 20/02/2017 2,11 2,08 2,05 Tim đường 2,09 2,09 2,04 Lề phải 2,1 2,12 2,12 LẦN CĐ CĐ CĐ CĐ 1,92 1,88 0,16 0,16 0,17 Tim đường 1,94 1,95 1,85 0,15 0,14 0,19 Lề phải 1,95 1,95 1,93 0,15 0,17 0,19 LẦN CĐ ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,88 1,88 1,87 0,07 0,04 0,01 Tim đường 1,88 1,91 1,83 0,06 0,04 0,02 Lề phải 1,89 1,93 1,88 0,06 0,02 0,05 Vị trí LẦN CĐ CĐ ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,87 1,86 1,85 0,01 0,02 0,02 Tim đường 1,86 1,88 1,81 0,02 0,03 0,02 Lề phải 1,87 1,9 1,86 0,02 0,03 0,02 Vị trí 20/03/2017 CĐ 1,95 CĐ 13/03/2017 CĐ ĐỘ LÚN Lề trái Vị trí 06/03/2017 CĐ Lề trái Vị trí 27/02/2017 CĐ LẦN ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,84 1,85 1,80 0,03 0,01 0,05 Tim đường 1,85 1,86 1,80 0,01 0,02 0,01 Trang 12 Lề phải 1,86 Vị trí 20/04/2017 độ lún 0,02 ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,8 1,8 1,77 0,04 0,05 0,03 Tim đường 1,81 1,82 1,78 0,04 0,04 0,02 Lề phải 1,84 1,85 1,82 0,02 0,04 0,02 LẦN ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,8 1,78 1,77 0,02 Tim đường 1,8 1,81 1,75 0,01 0,01 0,03 Lề phải 1,82 1,84 1,8 0,02 0,01 0,02 LẦN ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,8 1,78 1,76 0 0,01 Tim đường 1,8 1,81 1,75 0 Lề phải 1,82 1,81 1,77 0,03 0,03 LẦN ĐỘ LÚN CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ CĐ Lề trái 1,78 1,77 1,74 0,02 0,01 0,02 Tim đường 1,79 1,79 1,74 0,01 0,02 0,01 Lề phải 1,8 1,79 1,75 0,02 0,02 0,02 Vị trí Tổng 0,01 CĐ Vị trí 17/08/2017 0,01 CĐ Vị trí 20/06/2017 1,84 LẦN Vị trí 20/05/2017 1,89 TỔNG ĐỘ LÚN, St, m CĐ CĐ CĐ Lề trái 0,33 0,31 0,31 Tim đường 0,30 0,30 0,30 Lề phải 0,30 0,33 0,37 Trang 13 Độ lún trung bình theo thời gian đường (có khơng có gia cường), St so sánh thể hình (a) Hình 12 Tương quan độ lún theo thời gian đường có khơng có gia cường (a) thời gian theo tỷ lệ thường (b) thời gian theo tỷ lệ logarit Kết cho thấy độ lún đường gia cường vài địa nhỏ độ lún đường không gia cường vải địa kỹ thuật Do kết quan trắc lún đưa chưa xác định biến dạng thân phần đất đắp, vậy, cần thiết phải tính tốn riêng biệt độ lún đất đất đắp biến dạng đất đắp Biến dạng đất đắp xác định thời điểm sau tháng, S1-t từ kết thí nghiệm xác định độ ẩm dung trọng ướt trường S1t  et  e H0  e0 (8) et = hệ số rỗng thời điểm t = tháng e0 = hệ số rỗng ban đầu H0 = chiều cao đất đắp ban đầu Độ lún đất sau tháng đất đắp , S2-t (gây tải trọng đất đắp xác định theo: S 2t  S t  S1t (9) Trong St = độ lún trung bình đường Kết tính tốn biến dạng thân đất đắp, S1-t độ lún đất đắp, S2-t sau tháng thể bảng Trang 14 Bảng 5: Kết tính tốn độ lún thân đất đắp độ lún đất đắp trường hợp thi công đường Hệ số rỗng Trường hợp ban đầu, e0 Đất đắp gia cường Đất đắp khơng gia cường Kết tính tốn sau tháng Độ lún trung bình đường, Dung Độ ẩm, trọng % ướt, Độ lún Độ lún Hệ số rỗng, thân đất et đất đắp, đắp, S2-t S1-t cm cm g/cm3 cm 1.55 31.67 24.56 1.65 1.08 27.38 4.62 1.55 37.00 26.18 1.62 1.14 25.73 10.61 Kết tính tốn cho thấy sau tháng, độ lún thân đất đắp gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật (S1-t = 27.38cm) lớn độ lún trường hợp không gia cường (S1-t = 25.73 cm) Từ cho thấy hiệu đệm cát vải địa kỹ thuật giúp đẩy nhanh q trình nước đất đắp, làm gia tăng tốc độ cố kết lớp đất đắp Nhằm đánh giá khả thúc đẩy lún cố kết đệm cát vải địa kỹ thuật, thời gian để đất đắp gia cường đạt độ lún độ lún đất đắp không gia cường tháng (S1-t = 25.73cm) xác định gần sau Dựa theo hình 13, độ lún cố kết cơng trình tỷ lệ tuyến tính theo giá trị logarit thời gian cố kết Do trình tính thời gian lún đất đắp gia cường thể bảng với giả thiết tỷ lệ độ lún/logarit thời gian không đổi Bảng 6: Tính tốn thời gian cố kết đất đắp gia cường đạt độ lún, S1-t = 25.7cm tương đương với đất đắp không gia cường sau tháng Độ lún thân đất Thời gian lún cố kết, đắp gia cường, cm ngày 27.38 180 2.255 12.141 25.73 132 2.119 12.141 Logarit thời gian lún Độ lún/logt Dựa theo kết tính, đất đắp gia cường cần 132 ngày đạt độ lún cố kết đất không gia cường 180 ngày Thời gian thi công chờ lún đất đắp rút ngắn 48 ngày để đạt độ lún cố kết với đất đắp không gia cường cần thiết phải công 180 ngày (6 tháng) Trang 15 Khi so sánh độ lún đất đắp trường hợp thi công, độ lún sau tháng đất đất đắp, S2-t gia cường vải địa kỹ thuật (S2-t = 4.62cm) nhỏ độ lún trường hợp đất đắp không gia cường (S2-t = 10.61cm) Do vải địa kỹ thuật đệm cát giúp nước thoát khỏi đất đắp theo lớp đệm cát biên mái taluy đường phía mặt đường Chỉ lượng nhỏ thoát xuống đáy đất đắp Tuy nhiên, trường hợp không gia cường đệm cát(a)và vải địa kỹ thuật, phần lớn lượng nước thoát khỏi đất đắp thấm trực tiếp xuống đáy đất đắp, làm giảm cường độ của lớp đất này, từ làm gia tăng độ lún đất đắp không gia cường Q trình nước mơ tả hình Kết cho thấy vải địa kỹ thuật đệm cát giúp tăng cường độ ổn định cho (a) phía đất đắp (a) 6m (b) (b) 6m 6m (b) Chú thích: Hướng nước cố kết Hình 13 Hướng nước cố kết đất đắp trường hợp (a) đất đắp gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật (b) đất đắp không gia cường 4.2 Ứng xử lún đất đắp ảnh hưởng đệm cát vải địa kỹ thuật tác dụng tải trọng Đất đắp sau chờ lún tháng đầm chặt sử dụng xe giới 10 Độ lún đất đắp trình đầm chặt thể bảng Trong đó, đường gia cường có độ lún nhỏ khoảng 7cm so với độ lún đường đất đắp không gia cường Điều cho thấy vải địa kỹ thuật đệm cát giúp gia tăng khả chịu lực đường Kết phù hợp với nghiên cứu sức kháng cắt đất sau gia cường vải địa kỹ thuật đệm cát (Yang et al 2015) Trang 16 Vải địa kỹ thuật đệm cát làm giảm độ lún cuối đường sau đầm chặt từ 63 cm trường hợp không gia cường xuống 51cm trường hợp gia cường Bảng 7: Kết tính tốn độ lún đường theo điều kiện lún Độ lún, cm Điều kiện lún Đất đắp gia cường Đất đắp không gia cường Lún cố kết tháng 32 37 Lún đầm nén, xe 10 19 26 Độ lún tổng cộng 51 63 4.3 Ứng xử đầm chặt đất đắp ảnh hưởng đệm cát vải địa kỹ thuật Độ chặt đường kiểm tra trước sau đầm chặt Giá trị độ chặt đường trường hợp thể bảng Bảng 8: Bảng xác định độ chặt dung trọng khô đất đắp theo phương pháp thi công đất đắp Đất đắp gia cường Thời điểm xác định Độ chặt, K Sau tháng thi công đất đắp Dung trọng khô, k, g/cm3 Đất đắp không gia cường Độ Dung chặt, trọng khô, K k, g/cm3 Tỷ lệ Tỷ lệ gia gia tăng tăng độ dung chặt, % trọng khô, % 0.875 1.332 0.851 1.286 2.82 3.58 0.953 1.455 0.904 1.382 5.42 5.28 Sau đầm chặt xe giới Kết cho thấy vải địa kỹ thuất đệm cát giúp tăng cường độ chặt dung trọng khô đất sau tháng lún cố kết đường Tỷ lệ gia tăng độ chặt dung trọng khô 2.82% 3.58% sử dụng vải địa kỹ thuật đệm cát gia cường đường Sự gia tăng giải thích ảnh hưởng vải địa kỹ thuật đệm cát giúp gia tăng biên thấm nước, làm giảm chiều dài đường thấm, thúc đẩy trình cố kết đất đắp, từ làm giảm độ rỗng, gia tăng độ chặt đất đắp Trang 17 Ngồi ra, q trình đầm chặt, độ chặt dung trọng khô đường gia cường lớn 5% giá trị đường không gia cường Hiện tượng giải thích đầm chặt q trình ép nước khơng khí khỏi đất tải trọng tĩnh động thiết bị làm chặt (xe giới) Do nước thoát đất đắp gia cường vải đệm cát dễ dàng trường hợp đất đắp không gia cường, nên sau đầm, độ chặt đất đắp gia cường cao độ chặt đất đắp không gia cường 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế phương án gia cường đất đắp Nhằm đánh giá hiệu kinh tế phương án gia cường đất đắp, tính tốn chi phí xây dựng phần đất đắp chi phi xây dựng đường phân tích đánh giá cụ thể 4.4.1 Đánh giá hiệu kinh tế thi công đất đắp Hệ số quy đổi đất đào xáng cạp để lấy đất đắp bờ bao: + k = 0.72T/m3 + kmax = 1.442T/m3 + Kbờ tính tóan = 0.9 Dung trọng khô thiết kế : KTK = Kbờ x kmax = 0.9 x 1.442 = 1.2978 (T/m3) Hệ số quy đổi đất đào xáng cạp để lấy đất đắp bờ bao : K = KTK/k = 1.2978/0.72 = 1.8025 Thuyết minh khối lượngvà dự tốn thi cơng phương án (không gia cường) phương án (có gia cường) thể hình Tính toán dự toán phương án thể bảng Các tính dự tốn xác định chi phí xây dựng 1km đất đắp theo thời giá sở Xây dựng Kiên Giang, 2017 Tính tốn cho thấy chi phí thi cơng đất đắp khơng gia cường gia cường cho 1km đường 282.377.516 đồng 557.683.658 đồng Như vậy, gia cường vải đệm cát gia tăng chi phí đất đắp đường Trang 18 Hình 14 Thuyết minh khối lượng thi công theo phương án đất đắp Trang 19 Bảng 9: Tổng hợp kinh phí PA2 4.4.2 Đánh giá hiệu kinh tế thi công đường bờ bao Thiết kế đường cho phương án (nền đường không gia cường) phương án (nền đường gia cường vải địa kỹ thuật đệm cát) thể hình (a) (b) Hình 15 Phương án thiết kế đường (a) không gia cường; (b) gia cường vải địa kỹ thuật đệm cát Đánh giá hiệu kinh tế dự toán theo phương án đường thể bảng Trang 20 Bảng 10: Tổng hợp kinh phí PA1 Bảng 11: Tổng hợp kinh phí PA2 Bảng 12: So sánh kinh phí xây dựng đất đắp thi cơng đường phương án thi cơng KINH PHÍ (VNĐ) PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN BỜ BAO 282.377.516 557.683.658 ĐƯỜNG 2.318.238.138 1.993.553.741 TỔNG 2.600.615.654 2.551.237.399 Trang 21 `Qua trình so sánh hai phương án mặt kinh tế kỹ thuật, ta nhận thấy so với phương án phương án phương án đảm bảo hai mặt kinh tế kỹ thuật, kinh phí làm bờ bao phương án lớn phương án 1, nhiên xem tổng kinh phí phương án có kinh phí thấp Vì phương án gia cường đất đắp vải địa kỹ thuật đệm cát đem lại hiệu kinh tế tốt so với phương án không gia cường Kết luận Đất đắp bùn sét nạo vét đáy sơng ứng dụng làm đường giao thông nông thôn Đất bùn gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật thúc đẩy trình cố kết đất đắp Thời gian chờ cố kết đất đắp gia cường giảm xuống 48 ngày để đạt độ lún cố kết đất đắp không gia cường 180 ngày (6 tháng) Gia cường đất đắp vải địa kỹ thuật đệm cát, đất đất đắp giúp giảm độ lún đất đắp Vải địa kỹ thuật đệm cát giúp gia tăng độ chặt dung trọng khô đất đắp lên 2.8% 3.5% so với trường hợp không gia cường sau tháng thi công Hiệu kinh tế phương án thi công cho thấy thi công đất gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật tăng chi phí gấp đơi so với thi cơng không gia cường đệm cát Tuy nhiên đất đắp gia cường cho độ chặt sau tháng thi công cao hơn, từ làm giảm chi phí làm đường phía đất đắp Qua tổng chi phí thi cơng đất đắp mặt đường trường hợp có gia cường thấp tổng chi phí khơng gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Nguyễn Thế Anh, người đã đưa gợi ý để hình thành nên ý tưởng đề tài bảo nhiều cách nhận định đắn vấn đề nghiên cứu mà quan trọng trung thực làm nghiên cứu khoa học Trang 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI [1] Abdi, M R., Sadrnejad, A., & Arjomand, M A (2009) Strength enhancement of clay by encapsulating geogrids in thin layers of sand Geotext Geomem., 27(6), 447–455 [2] Abdi, M R., & Arjomand, M A (2011) Pullout tests conducted on clay reinforced with geogrid encapsulated in thin layers of sand Geotextiles and Geomembranes, 29(6), 588–595 [3] Abdi, M R., & Zandieh, A R (2014) Experimental and numerical analysis of large scale pull out tests conducted on clays reinforced with geogrids encapsulated with coarse material Geotext Geomem., 42(5), 494–504 [4] Chen, J., & Yu, S (2011) Centrifugal and numerical modeling of a reinforced limestabilized soil embankment on soft clay with wick drains International Journal of Geomechanics, 11(3), 167–173 [5] Dash, S K., & Bora, M C (2013) Improved performance of soft clay foundations using stone columns and geocell-sand mattress Geotextiles and Geomembranes, 41, 26–35 [6] D’Appolonia, D J., R V Whitman, and E D D’Appolonia (1969) Sand compaction withvibratory compaction equipment Journal of the Soil Mechanics and FoundationsDivision, Vol 95, No SMl, 263-284 [7] Glendinning, S., Jones, C., & Pugh, R (2005) Reinforced soil using cohesive fill and electrokinetic geosynthetics International Journal of Geomechanics, 5(2), 138–146 [8] Huerta, A., & Rodriguez, A (1992) Numerical analysis of non-linear large-strain consolidation and filling Comput Struct 44 (1), 357–365 [9] Lin, C.Y., & Yang, K.H (2014) Experimental study on measures for improving the drainage efficiency of low-permeability and low-plasticity silt with nonwoven geotextile drains J Chin Inst Civ Hydraul Eng., 26(2), 71–82 (in Chinese) [10] Liu, B.H., & Liu,W (2008) Current situation and countermeasures of sea reclamation in China Guangzhou Environ Sci 2, 26–30, in Chinese [11] Liu, Z.Q., Zhou, & C.Y (2005) One-dimensional non-linear large deformation consolidation analysis of soft clay foundation by FDM Acta Sci Nat Univ Sunyatseni 44 (3), 25–28, in Chinese [12] Mitchell, J.K., & Zomberg, J.G (1995) Reinforced soil structures with poorly draining backfills Part II: Case histories and applications Geosynthetics International, 2(1), 265–307 Trang 23 [13] Palmeira, E M., Pereira, J H F., & Da Silva, A R L (1998) Backanalyses of geosynthetic reinforced embankments on soft soils Geotextiles and Geomembranes, 16(5), 273–292 [14] Raisinghani, D V., & Viswanadham, B.V.S (2010) Evaluation of permeability characteristics of a geosynthetic-reinforced soil through laboratory tests Geotext Geomem., 28(6), 579–588 [15] Shang, J.Q., Tang, M., & Miao, Z (1998) Vacuum preloading consolidation of reclaimed land: a case study Can Geotech J 35 (5), 740–749 [16] Shen, Y.M., Feng, N.H., Zhou, Q., Liu, Y.M., & Chen, Z.Y (2006) The status and its influence of reclamation on Jiangsu coast Mar Sci 10, 39–43, in Chinese [17] Sitharam, T.G., Hegde, A., 2013 Design and construction of geocell foundation to support the embankment on settled red mud, Geotextiles and Geomembranes 41 (2013) 55-63 [18] Taechakumthorn, C & Rowe, R (2012) Performance of reinforced embankments on rate-sensitive soils under working conditions considering effect of reinforcement viscosity International Journal of Geomechanics, 12(4), 381–390 [19] Unnikrishnan, N., Rajagopal, K., & Krishnaswamy, N.R (2002) Behaviour of reinforced clay under monotonic and cyclic loading Geotextiles and Geomembranes, 20(2), 117–133 [20] Wang, W., Liu, H., Li, Y., & Su, J (2014) Development and management of land reclamation in China Ocean Coast Manag 102, 415–425 [21] Yang, K.H., Yalew, W.M., & Nguyen, M.D (2015) Behavior of Geotextile- Reinforced Clay with a Coarse Material Sandwich Technique under UnconsolidatedUndrained Triaxial Compression International Journal of Geomechanics, ASCE, 16(3) [22] Yu, Y., Zhang, B., & Zhang, J M (2005) Action mechanism of geotextile-reinforced cushion under breakwater on soft ground Ocean Engineering, 32(14-15), 1679–1708 [23] Zhou, H., & Wen, X (2008) Model studies on geogrid- or geocell-reinforced sand cushion on soft soil Geotextiles and Geomembranes, 26(3), 231–238 [24] Zhang, M., Zhu, X., Yu, G., Yan, J., Wang, X., Chen, M., & Wang, W (2015) Permeability of muddy clay and settlement simulation Ocean Engineering, 104, 521– 529 [25] Zornberg, J.G., & Mitchell, J.K (1994) Reinforced soil structures with poorly draining backfills Part I: Reinforcement interactions and functions Geosynthetics International, 1(2), 103–148 Trang 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC [1] Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực, 1989, Cơng trình đất yếu điều kiện Việt Nam, NXB Trường Đại học Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, 1989 [2] Lê Xn Roanh, 2014 Cơng nghệ xử lý thi cơng đê, đập phá sóng đất yếu, Hội đập lớn phát triển nguồn nước Việt Nam - VNCOLD http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=3506 - truy cập 30/03/2016 [3] Lê Bá Vinh Trần Tiến Quốc Đạt, 2003 Nghiên cứu giải pháp sử lý tính tốn ổn định cơng trình đường cấp III có lớp đất yếu mỏng, Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, Đại học Bách Khoa, [4] http://www.nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/hnkhbk/index/assoc/HASH0163.dir/do c.pdf, ngày truy cập 30/03/2016 [5] 22TCN 333-2006 - Quy trình Đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm, Bộ Giao thông vận tải [6] 22TCN 02-71 -xác định độ chặt nền, mặt đường phương pháp dao đai, [7] TCVN 4447:2012 - công tác đất – thi công nghiệm thu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng Trang 25 ... dụng đất bùn yếu thi công đường nông thôn đồng sông Cửu Long Trong nghiên cứu nghiên cứu biện pháp đẩy mạnh trình cố kết phương pháp gia cường đường bùn, sau đưa dự đoán thời gian cố kết lớp đất. .. nghiên cứu ứng xử vải địa kỹ thuật kết hợp đệm cát cải tạo đất bùn nhão lịng sơng làm đường giao thông nông thôn 1.3 Sự cần thi? ??t tiến hành nghiên cứu Biện pháp thi công đường từ bùn nhão khai... thuật kết hợp với đệm cát theo nguyên lý: (1) đệm cát tạo biên nước đẩy nhanh q trình cố kết đất sét bùn yếu; (2) vải địa kỹ thuật tạo biên ngăn cách xâm nhập đất bùn vào đệm cát; (3) đất bùn cố kết