(Đồ án hcmute) thiết kế móng cầu và gia cố đất nền đường dẫn đầu cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG THIẾT KẾ MĨNG CẦU VÀ GIA CỐ ĐẤT NỀN ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU GVHD:TRẦN VĂN TIẾNG SVTT:NGUYỄN XUÂN TY MSSV:15127027 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, 2020 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG LỜI NÓI ĐẦU Trong xu phát triển chung giới, phát triển kinh tế kinh tế kèm với phát triển sở hạ tầng GTVT nói cách khác GTVT luôn phải trước bước Đối với nước có kinh tế đà phát triển mạnh nước ta, việc phát triển sở hạ tầng GTVT lúc hết có ý nghĩa vô to lớn Những cầu xây, tuyến đường mở khơng hồn thiện mạng lưới giao thông quốc gia tạo tảng vững cho giao lưu, thông thương vùng miền mà cịn thu hút vốn đầu tư nước ngồi góp phần đẩy nhanh tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhận thức điều đó, sau năm học tập nghiên cứu chuyên ngành “ Thiết kế cầu” môn “Xây dựng cầu đường” trường đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, em có kiến thức kinh nghiệm thực tế quý báu chuyên ngành thiết kế cầu đường Kết học tập qua trình năm học phần phản ánh đồ án tốt nghiệp mà em xinh trình bày Để có kết này, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo thuộc môn xây dựng trường đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, giúp đỡ em suốt năm học qua Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô môn xây dựng đặc biệt thầy Trần Văn Tiếng trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian kinh nghiệm hạn chế, đồ án em không tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm giúp đỡ thầy TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng Sinh viên Nguyễn Xuân Ty SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an năm 2020 MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH CẦU QUA SƠNG VÀM CỎ ĐÔNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG : - 1.1.1 Vị trí địa lý trị : - 1.1.2 Thực trạng xu hướng phát triển mạng lưới giao thông : - 1.1.3 Nhu cầu vận tải qua sông Vàm Cỏ Đông: - 1.1.4 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông Vàm Cỏ Đông : 1.1.5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu : 1.1.6 Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu : - 1.1.7 Giải pháp kết cấu cơng trình: 1.2 SỐ LIỆU VẦ YÊU CẦU THIẾT KẾ - 1.2.1 Số liệu thiết kế : 1.2.2 Tiêu chuẩn thiết kế 1.2.3 Các tải trọng động : - 1.2.4 Tổ hợp tải trọng : 1.2.5 Tải trọng thiết kế : - 1.2.6 Các tiêu chuẩn cường độ bê tông : 1.3 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH - 10 1.4 CÁC HẠNG MỤC THIẾT KẾ - 17 1.5 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ - 17 1.5.1 Phương án cọc khoan nhồi 17 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI 19 2.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ: 19 2.2 TẢI TRỌNG: - 20 2.2.1 tĩnh tải lấy tình mơ hình midas civl: - 20 2.2.2 Tải trọng nước tác dụng lên cơng trình: - 21 2.2.3 Tải trọng gió tác dụng lên cơng trình: - 23 2.2.4 Tải trọng đặc biệt: 25 2.2.5 Tổ hợp tải trọng: 27 TTGH Cường độ II - 27 TTGH Sử dụng 28 TTGH ĐẶC BIỆT 28 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an 2.3 Tính tốn cọc khoan nhồi: - 28 2.3.1 Thông số thiết kế: 28 2.3.2 Sức chịu tải cọc: 29 2.3.3 Tổng hợp lựa chọn sức chịu tải cho phép cọc - 32 2.3.4 Sức chịu tải cho phép cọc: - 32 2.4 Nội lực cọc: 32 2.5 Kiểm toán cọc: - 41 2.5.1 Thông số đầu vào: 41 2.5.2 Kiểm tra cọc chịu nén dọc trục: 42 2.5.3 Kiểm tra cọc chịu nén uốn: - 43 2.5.4 Kiểm tra cọc chịu cắt: 45 2.5.5 Kiểm tra nứt cọc 46 2.6 Kiểm toán đài: 46 2.6.1 Phương ngang cầu: - 46 2.6.2 Phương dọc cầu: - 48 2.6.3 Kiểm tra chọc thủng: - 50 GIA CỐ ĐẤT NỀN ĐẦU CẦU - 54 3.1 Cơ sở thực tính tốn thiết kế cọc xi măng đất: 54 3.2 Phương án thiết kế gia cố thông số thiết kế cọc xi măng đất: 54 3.2.1 Phương án thiết kế gia cố cọc xi măng đất 54 3.2.2 Các thông số kỹ thuật cọc đất xi măng sau: 54 3.2.3 Các thông số quy mô xử lý: - 55 3.3 Sức chịu tải đất sau gia cố: 56 3.3.1 Sức chịu tải cọc xi măng đất: 56 3.3.2 Khả chịu tải đất sau gia cố: - 57 3.3.3 Khả chịu tải đất bên khối gia cố: 58 3.4 Thiết lập mơ hình tính toán: 59 3.4.1 Phương pháp phân tích 53 3.4.2 Mơ hình vật liệu cho cấu kiện đất 53 3.4.3 Phân tích lún đất yếu bên đắp thực hai mô hình Morh- Coulomb: 54 3.4.4 Kết mô phỏng: - 57 3.5 Các bước thiết kế, thi công cọc xi măng đất : - 60 3.5.1 Phương pháp thi công: - 61 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an 3.5.2 Trình tự thi cơng 61 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SƠNG VÀM CỎ ĐƠNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG : 1.1.1 Vị trí địa lý trị : Cầu qua sông Vàm Cỏ Đông thuộc địa phận tỉnh Tây Ninh Cơng trình cầu Tây Ninh Thuận nằm tuyến đường nối trung tâm thị trấn huyện Gò Dầu với vùng có nhiều tìm chiến lược phát triển kinh tế tỉnh Tây Ninh tỉnh thành lân cận đặc biệt thành phố lớn nước ta Thành Phố Hồ Chí Minh, tuyến đường cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, trị Ngồi Gị Dầu cịn trung điểm trục đường nối liền Tây Ninh Thành Phố Hồ Chí Minh, sở tỉnh Tây Tây Ninh có bước chuyển mạnh mẽ, thêm vào phát triển khơng ngừng với tiềm có sẵn Thành Phố mang tên Bác Gị Dầu rõ ràng có hội phát triển vượt bật tương lai gần Khu vực xây dựng cầu vùng đồng bằng, bờ sông rộng tương dối phẳng, dân cư tương đối đông Cầu nằm tuyến đường chiến lược ủy ban nhân dân tỉnh Tây Ninh đưa vào chủ trương xách xây dựng kế hoạch đổi năm 2020 Dân số đất đai định hướng phát triển : Cơng trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cư sinh sống tăng nhiều vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng Dân cư sống nhiều nghề nghiệp đa dạng Bên cạnh đa phần cư dân nơi sống nhờ vào nơng nghiệp Vùng có cửa Mộc Bài, nơi thơng thương hàng hóa với số lượng cực lớn hai nước Việt Nam Campuchia Ngoài ra, nơi lý tưởng thu hút khách tham quan phong cảnh đặc sản mang đậm chất hương đồng cỏ nội đặc trưng vùng miền đông nam nên lượng xe phục vụ du lịch lớn 1.1.2 Thực trạng xu hướng phát triển mạng lưới giao thông : 1.1.2.1 Thực trạng giao thông : Một cầu qua sông Vàm Cỏ Đông thuộc địa phận huyện Gò Dầu xây dựng từ lâu nên liệu khả thông hành thời điểm tính tốn xây dựng khơng cịn phù hợp với tình hình phát triển tương đối nhanh dân cư nhu cầu vận tải SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hai tuyến đường hai bên cầu nâng cấp, lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể 1.1.2.2 Xu hướng phát triển : Theo báo cáo nghiên cứu khoa học gần Để đánh giá quốc gia có phát triển hay không, người ta thường đánh giá sở hạ tầng quốc gia Và khơng ngoại lệ, chiến lược phát triển kinh tế tỉnh vấn đề đặt xây dựng sở hạ tầng vững ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông 1.1.3 Nhu cầu vận tải qua sông Vàm Cỏ Đông: Theo định hướng phát triển kinh tế tỉnh vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng tăng đáng kể 1.1.4 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông Vàm Cỏ Đông : Qua quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh nhu cầu vận tải qua sông Vàm Cỏ Đông nên việc xây dựng cầu cần thiết Cầu đáp ứng nhu cầu giao thơng ngày cao địa phương Từ tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế phát triển đặc biệt ngành dịch vụ du lịch Cầu Vàm Cỏ Đông nằm tuyến quy hoạch mạng lưới giao thơng quan trọng tỉnh Tây Ninh Nó cửa ngõ, mạch máu giao thông quan trọng tỉnh Tây Ninh Thành Phố Hồ Chí Minh, góp phần vào việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa xã hội tỉnh Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại hai khu vực, nơi giao thơng hàng hóa tỉnh đặc biệt cửa Mộc Bài mở hướng việc giao thương hai quốc gia Việt Nam Campuchia tuyến quan trọng trình vận chuyển hàng hóa Do tầm quan trọng trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung tỉnh 1.1.5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu : 1.1.5.1 Địa hình : Khu vực xây dựng cầu nằm vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối phẳng thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công việc tổ chức xây dựng cầu 1.1.5.2 Khí hậu : SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Khí hậu Tây Ninh tương đối ơn hoà, chia thành mùa mùa mưa mùa khô Mùa khô thường kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng năm sau, mùa mưa tháng đến tháng 11 Nhiệt độ tương đối ổn định, với nhiệt độ trung bình năm 290C –400C thay đổi, Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1800 – 2200 mm 1.1.5.3 Thủy văn : Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn khu vực ổn định, mực nước chênh lệch hai mùa: mùa mưa mùa khô tương đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được: MNCN: 1.5 m MNTT: 1,25 m MNTN: -1,15m 1.1.6 Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu : 1.1.6.1 Các tiêu kỹ thuật : - Việc tính toán thiết kế cầu dựa tiêu kỹ thuật sau: - Quy mô xây dựng: vĩnh cửu - Tải trọng : xe HL-93 HL-93S - Khổ cầu : B= 8,0+  0.5(m) - Khẩu độ cầu : L0=180(m) - Độ dốc ngang : 2% - Khổ thông thuyền: Cấp III - Mặt cắt ngang cầu thiết kế cho xe chạy với vận tốc V = 60 Km/h SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hình 1.1 General view 1.1.6.2 Giải pháp kết cấu : - Với điều kiện trình bày ta đưa giãi pháp kết cấu sau: Nguyên tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi công - Ưu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng cơng trình, tăng tính thẩm mỹ - Q trình khai thác an toàn thuận tiện kinh tế 1.1.7 Giải pháp kết cấu cơng trình: ❖ Kết cấu thượng bộ: Kết cấu nhịp: - Cầu gồm nhịp dầm BTCT ƯST có f’c=50MPa dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 50+80+50m=180m - Các lớp mặt cầu gồm : +Lớp BTN hạt mịn dày 5cm tạo mui luyện 2% +Lớp phòng nước dày 1,5cm - Gối cầu sử dụng gối chậu EKSPAN - Cáp dự ứng lực OVM SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Kết cấu mố trụ: Kết cấu trụ: Hai trụ sử dụng loại trụ đặc có bề rộng thay đổi theo chiều cao BTCT có f’c = 30MPa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 62.5m ❖ Kết cấu hạ bộ: - Móng cọc khoan nhồi - Kết cấu mố chọn loại mố chữ U tường mỏng - Kết cấu trụ ta nên dùng trụ đặc 1.2 SỐ LIỆU VẦ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.2.1 Số liệu thiết kế : Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017 Loại dầm: Dầm hộp vách Chiều dài toàn cầu : 180 m Chiều dài nhịp (L): 50 m + 80 m +30 m Chiều dài nhịp tính toán (Ltt): 179 m Khổ cầu (B): 9m Tải trọng : HL – 93 HL93s 1.2.2 Tiêu chuẩn thiết kế - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 - Thiết kế móng cọc TCVN 10304:2014 - Kết cấu bê tông bê tông cốt thép TCVN 5574-2017 1.2.3 Các tải trọng động : Các tải trọng tác động đưa vào tính tốn độ bền cơng trình áp dụng từ tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, cụ thể điều khoản áp dụng quy trình thống kê sau Bảng 1.1 Các điểu khoản áp dụng quy trình tính tốn tải trọng Loại tải trọng Điều khoảng áp dụng tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Tĩnh tải 3.5.1 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG - So sánh kết mô hai mơ hình với kết quan trắc thực tế, lựa chọn mơ hình có kết gần sát với quan trắc Hàm Hàm Khối Khối Hàm Độ lượng lượng lượng lượng Hệ Tên lượng ẩm Tỷ Độ hạt hạt thể thể số lớp hạt tự trọng rỗng cuội, bụi – tích tự tích rỗng cát nhiên sạn sét nhiên khô % % % % kN/m3 kN/m3 % G 1A 1B 1C 0 0 0.93 S 2.78 13 32.7 5.25 69.3 3.92 M 97.22 97.04 67.35 94.75 29.82 96.08 W 79 65.6 72.7 35.5 21.1 21 gw gd gs n 15.14 15.91 15.45 18.34 19.85 20.48 8.44 9.57 8.95 13.56 16.41 16.97 2.64 2.67 2.66 2.73 2.67 2.74 68 64 66.4 48.9 39.1 38.1 Độ bão hòa Giới hạn chảy Giới hạn dẻo % % % e0 S 2.15 1.79 1.98 0.97 0.65 0.62 98.46 98.14 97.8 94.94 89.16 92.55 LLNOD PLNOD 73.92 61.02 67.77 44.72 24.89 42.95 41.74 36.03 37.9 24.57 17.96 21.36 Chỉ số dẻo Độ sệt IP- % IL- NOD NOD 32.18 24.98 29.87 20.15 6.93 21.58 Module Số búa tổng thí biến nghiệm dạng SPT Lực dính kết Góc ma sát Hệ số nén lún kPa .o ' kPa-1 kPa búa C j a100-200 Eo N 499 726 694 9376 24137 16348 0-4 1-5 5-10 6-16 17-50 15-50 1.16 6.52 3°50' 0.0023 1.18 8.44 5°14' 0.0014 1.17 7.85 4°57' 0.0015 0.54 21.41 11°01' 0.0004 0.45 10.75 23°17' 0.0002 49.16 15°39' 0.0002 bảng 3.5 tổng hợp tiêu lý thông thường SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG – 52 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG 3.4.1 Phương pháp phân tích Độ lún đất yếu phân tích phương pháp phần tử hữu hạn với hỗ trợ phần mềm Plaxis 2D Mơ hình sử dụng phân tích Morh-Coulomb Model (MCM) Kết phân tích so sánh so sánh với kết lún tiêu chuẩn cho phép Xây dựng mơ hình phân tích lún đất yếu phần mềm Plaxis 2D Gia cố đường khu vực đường vào cầu vượt phương pháp cọc xi măng đất với cọc có đường kính D=0,8m với chiều sâu 9m khoảng cách cọc gia cố 1,4m, khoảng cách hang 2m Bố trí mặt tính tốn diện tích (9mx6m), 03 hàng cọc với d1=1,4 d2=2m Đầu cọc gia cố khối vữa bê tông dày 0.4m.Tải trọng xe tính tốn HL93, số xe tính toán (B=9m) Tải trọng phân bố:(93x2)/(9x20)=1,111Tấn/m2=13.78 Kn/m2 Hình 3.3 Mơ hình Cọc đất trộn xi măng 3.4.2 Mơ hình vật liệu cho cấu kiện đất Các cấu kiện Cấu kiện mô hình cọc xi măng đất, có gia cố thêm xi măng đất sử dụng hỗn hợp xi măng đất với hàm lượng xi măng 220kg/m3.Các cấu kiện mô phần tử thông số vật liệu: 53 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG bảng 3.6 Bảng thông số tải trọng Load Load Node X Y qx qy no system [m] [m] [kN/m/m] [kN/m/m] A 1463 61.2 35.3 -15 1456 56.7 35.3 -15 A 1463 61.2 35.3 -15 2160 65.7 35.3 -15 bảng 3.7 Thông số cấu kiện vữa bê tông ID Name Type EA kN/m Vữa BT Elastic 1070000 EI w n kNm2/m kN/m2 14200 9.6 M_p N_p kNm/m kN/m 0.35 1.00E+15 1.00E+15 bảng 3.8 Thông số cấu kiện cọc xi măng đất Name Type g_unsat g_sat k_x k_y kN/m3 kN/m3 m/day m/day Cọc xi măng đất Non-porous 16 16 0 n E_ref E_incr y_ref R_inter kN/m2 kN/m3 0.35 250000 m bảng 3.9 Thông số vật liệu đất Name Type Lớp đất 1a Lớp đất 1b Lớp đất 1c Lớp đất Lớp đất Đất đắp UnDrained UnDrained UnDrained UnDrained UnDrained Drained g_unsat g_sat k_x k_y n E_ref c_ref 3 [kN/m ] [kN/m ] [m/day] [m/day] [-] [kN/m ] [kN/m2] 8.44 15.14 0 0.2502 498.8 6.52 9.87 19.91 0 0.2499 725.9 8.44 8.95 15.45 0 0.25 694.0 7.85 13.56 18.34 0 0.2499 9375.2 21.41 16.41 19.85 0 0.35 24137.0 10.75 17 20 1 0.3 39998.8 phi [°] 3.83 5.2 4.86 11.01 23.2 32 3.4.3 Phân tích lún đất yếu bên đắp thực hai mơ hình Morh- Coulomb: Mơ hình giai đoạn thi cơng Việc mơ hình giai đoạn thi cơng cho mơ hình đất Morh-Coulomb 54 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hình 3.4 Áp lực nước lỗ rỗng mơ hình Hình 3.5 Mesh 2D 55 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Identification Phase no Start from Calculation Loading input Time Initial phase 0 N/A N/A 0.00 day Thi công cọc xi măng đất Plastic analysis Staged construction 50.00 day Kiểm tra cố kết sau 15 năm Consolidation analysis Staged construction 8754 day Kiểm tra ổn định Phi/c reduction Incremental multipliers 0.00 day Kiểm tra ổn định sau thi công Phi/c reduction Incremental multipliers 0.00 day bảng 3.10 Các bước thiết lập tính tốn mơ hình Plaxis 2D Foundation (CALCULATION) Hình 3.6 Giai đoạn gia cố cọc xi măng đất lớp vữa bê tông 56 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hình 3.7 Giai đoạn đặt tải 3.4.4 Kết mô phỏng: Xét điểm A đáy lớp đất đắp 3.4.4.1 Chuyển vị: Hình 3.8 chuyển vị đất giai đoạn 57 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG |U| [m] 0.2 0.15 0.1 0.05 0 10 20 30 40 50 Time [day] Hình 3.9 Điểm A chuyển vị đáy lớp đất đắp giai đoạn chưa cố kết có độ lún lớn 18.4cm Hình 3.10 chuyển vị đất giai đoạn 58 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG |U| [m] 0.012 0.01 8e-3 6e-3 4e-3 2e-3 0 5e3 1e4 1.5e4 2e4 2.5e4 Time [day] Hình 3.11 Điểm A chuyển vị đáy lớp đất đắp giai đoạn có độ lún lớn 1.2cm thỏa độ lún dư cho phép 10cm 3.4.4.2 Cung trượt hệ số ổn định: bảng 3.11 Hệ số ổn định trượt đường đắp Ph-No Displ Load A Load B Weight Accel Time s-f 1 1 8804 1.5162 1 1 50 1.6518 Hình 3.12 Cung trượt đường đắp sau gia cố xi măng đất 59 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hình 3.13 Cung trượt đường đắp khai thác Cung trượt đường đắp khai thác cung trượt xuất phía ta luy đường đắp nên cần có biện pháp gia cố mái ta luy phương pháp trồng cỏ, lát đá, phun vữa Hình 3.14 Ứng suất momem uốn lớp vữa bê tông Mmax = 9.19kNm => lớp vữa bê tông không bị phá hủy 3.5 Các bước thiết kế, thi công cọc xi măng đất : - Khảo sát địa chất cơng trình, thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng thích hợp phịng thí nghiệm; - Thiết kế sơ gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng kết cấu bên (căn vào kết thí nghiệm mẫu phịng kinh nghiệm tích lũy); - Thi cơng trụ thử thiết bị dự kiến sử dụng; - Tiến hành thí nghiệm kiểm tra (xuyên cánh, xuyên tĩnh, nén tĩnh, lấy mẫu); - So sánh với kết thí nghiệm phòng, đánh giá lại tiêu cần thiết; - Điều chỉnh thiết kế (hàm lượng chất gia cố, chiều dài khoảng cách trụ); 60 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG - Thi công đại trà theo công nghệ đạt yêu cầu tiến hành kiểm tra chất lượng phục vụ nghiệm thu Tuy tỷ lệ pha trộn ln có khác mẫu chế bị phịng thực tế thi cơng thiết bị ngồi trường, việc thi cơng trụ thử, tìm hiệu gia cố tối ưu quy định bắt buộc Trụ thử phải thi cơng ngồi cơng trình để tiến hành thí nghiệm kiểm tra Số lượng trụ thử khơng trụ cho loại thiết bị công nghệ (theo TCVN 9403: 2012) Q trình thi cơng cơng trình cọc xi măng đất 3.5.1 Phương pháp thi công: Công tác khoan thực khoan xoay xối nước qua cần khoan mũi khoan đặc biệt Sau đưa mũi khoan đến cao độ thiết kế, trình vữa bắt đầu Vữa qua vòi phun với áp suất vận tốc cao, làm phá vỡ kết cấu đất tạo thành cột hỗn hợp ximăng-đất Trong suốt trình vữa, cần khoan vừa xoay vừa nhấc lên dần 3.5.2 Trình tự thi cơng Hình 3.15 Mơ tả q trình thi cơng tạo cọc đất gia cố xi măng 3.5.2.1 Thiết bị: Thiết bị thi công bao gồm: Thùng chứa nước, trạm trộn vữa thiết bị khoan, bơm Các ống nối chịu áp lực cao đường cáp điều khiển nối máy bơm với máy khoan Cần khoan dài từ 2m đến 35m Lỗ khoan nối với rãnh thu để đưa bùn chảy vào vị trí máy bơm bùn Tại hỗn hợp nước - đất – ximăng bơm khỏi trường sử dụng lại Khoan Cần khoan có bố trí lỗ phun mũi khoan, cho phép khoan đến độ sâu yêu cầu Thông thường, hỗn hợp vữa để phun đồng thời làm dung dịch giữ vách lỗ khoan Phun vữa Quá trình phun vữa thực từ lên trên, vừa phun vừa xoay rút cần khoan lên Hỗn hợp đất-nước-ximăng thừa vận chuyển lên mặt đất theo vành khuyên tiếp giáp với lỗ khoan dọc theo cần khoan Trong trình phải liên tục theo dõi thông số thiết kế 61 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Hỗn hợp vữa Sự hỗn loạn tia vữa gây vùng ảnh hưởng có tác dụng trộn đất với dụng dịch Trước vữa phải rót dung dịch giữ vách vào lỗ khoan bổ sung liên tục Tính tốn thiết kế thơng số khoan Các yếu tố ảnh hưởng đến kết gia cố đất cọc đất trộn xi măng là: loại đất; sức chịu tải; dung trọng; cấp phối hạt; hàm lượng nước; giới hạn Atterberg Các thông số cần xác định cọc đất trộn xi măng đường kính cọc đất gia cố xi măng; tốc độ thi cơng; tính chất lý cọc đất gia cố xi măng tạo hiệu kinh tế Mỗi thông số ứng với loại đất vị trí định xác địnhqua tính tốn Tuy nhiên, cần phải tiến hành thử nghiệm trường nhằm tìm thơng số thích hợp 3.5.2.2 Trình tự tính tốn sơ thơng số khoan sau: a Sơ chọn cường độ cọc đất gia cố xi măng, kết hợp với biểu đồ kinh nghiệm để hiệu chỉnh lượng xi măng, sau xác định lượng xi măng m3 cọc đất gia cố xi măng b Chọn đường kính cọc đất gia cố xi măng tạo tính tốn lượng xi măng dùng c Chọn cấp phối vữa Trong trường hợp hỗn hợp nước xi măng, tỉ lệ ảnh hưởng đến khả bơm cường độ cọc đất gia cố xi măng Tỉ lệ nước/ximăng (N/X) cao dễ bơm cường độ đạt lại thấp Khi chọn cấp phối vữa cần quan tâm đến yếu tố: điều kiện tự nhiên đất; cấp phối hạt; khả thấm hàm lượng nước Trong vùng đất có tính thấm lớn, nước vữa khỏi vùng xử lý, tỉ lệ N/X cần chọn tăng lên Với đất dính, độ thấm nước nhỏ chọn tỉ lệ N/X nhỏ để đạt cường độ cao Với đất có độ thấm cao, mà yêu cầu cường độ khơng cao lắm, pha thêm Bentonite vào vữa để giảm nước Tỉ lệ N/X thông thường chọn từ đến 1,5 d Từ (a), (b), (c) tính tốn số lượng vữa cần bơm cho cọc đất gia cố xi măng e Chọn áp suất Lý tưởng xác định kinh nghiệm kết hợp với thí nghiệm trường Thơng số đồng thời hàm số lực bơm áp lực điều kiện thực tế đất Áp suất bơm vữa cao, lực tia lớn kết hiệu phá đất cao Áp suất cao đường kính cột đất lớn Đường kính cột đất cịn phụ thuộc vào thời gian bơm, tức làthời gian giữ cần khoan cố định chỗ để bơm lượng vữa bơm vị trí f Chọn kích thước số lỗ phù hợp với cần khoan g Từ (d) (f) tính tốn thời gian bơm vữa cho mét cọc đất gia cố xi măng 62 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG h Chọn mức độ rút cần khoan lên (thông thường 20 đến 30cm/ph) tính tốn thời gian cần thiết để bơm lượng vữa cần thiết cho đoạn i Chọn tốc độ quay cần khoan rút lên, đến vòng cho đoạn Sau tính tốn qua bước nói trên, tiến hành số thí nghiệm trường phải làm bốn vị trí, vị trí làm ba cột Tại vị trí cần thay đổi giá trị cấp phối vữa, lưu lượng bước thời gian Sau cọc đất gia cố xi măng ổn định, cần tiến hành đào kiểm tra cọc đất gia cố xi măng để đo lại đường kính kiểm tra cường độ, hệ số thấm Nếu cọc đất gia cố xi măng nằm qúa sâu, khoan lấy mẫu để thí nghiệm Hình 3.16 Thi cơng cọc đất gia cố xi măng đất 63 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.TRẦN VĂN TIẾNG Tài liệu tham khảo 22 TCN 272 : 2005 Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 10304 : 2014 Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 262 : 2000 Quy trình khảo sát, thiết kế đường ô tô đất yếu TCVN 9403:2012 Gia cố đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp cọc xi măng đất gia cố đất yếu” – Lý Duyên Lộc, Trần Văn Tiếng Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp cọc xi măng đất theo công nghệ Nhật Bản gia cố đất yếu” – Lý Duyên Lộc Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế cầu dầm liên tục BTCT nhịp 50-80-50m thi công phương pháp đúc hẫng cân bằng” – Nguyễn Lê Thuận Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế móng cầu” – Võ Trọng Phúc 64 SVTH: NGUYỄN XUÂN TY - LỚP 15127CLCB MSSV: 15127027 an an ... độ sâu móng phương án móng thích hợp 1.4 CÁC HẠNG MỤC THIẾT KẾ - Thiết kế móng cho trụ T3 (50%) - Thiết kế gia cố đất đường dẫn đầu cầu (50%) 1.5 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Việc đưa phương án cầu nhằm... - 50 GIA CỐ ĐẤT NỀN ĐẦU CẦU - 54 3.1 Cơ sở thực tính tốn thiết kế cọc xi măng đất: 54 3.2 Phương án thiết kế gia cố thông số thiết kế cọc xi măng đất: ... (Ltt): 179 m Khổ cầu (B): 9m Tải trọng : HL – 93 HL93s 1.2.2 Tiêu chuẩn thiết kế - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 - Thiết kế móng cọc TCVN 10304:2014 - Kết cấu bê tông bê tông cốt thép TCVN