Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN BÙI HỮU HIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TẠI HU[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN BÙI HỮU HIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TẠI HUYỆN CAI LẬY - TỈNH TIỀN GIANG RESEARCH ON THE BEHAVIOR OF SOFT GROUND REINFORCED BY CEMENT SOIL PILLARS COMBINED WITH GEOTEXTILE UNDER HIGH FOUNDATION IN CAI LAY DISTRICT - TIEN GIANG PROVINCE LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG LONG AN, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN BÙI HỮU HIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TẠI HUYỆN CAI LẬY - TỈNH TIỀN GIANG RESEARCH ON THE BEHAVIOR OF SOFT GROUND REINFORCED BY CEMENT SOIL PILLARS COMBINED WITH GEOTEXTILE UNDER HIGH FOUNDATION IN CAI LAY DISTRICT - TIEN GIANG PROVINCE LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC PHÚC LONG AN, NĂM 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố tạp chí khoa học cơng trình khác Các thông tin số liệu luận văn có nguồn gốc ghi rõ ràng./ Tác giả Bùi Hữu Hiệp ii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng xử đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật đường đắp cao huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang” nhận giúp đỡ, bảo nhiệt tình thầy, giáo Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An bạn học viên Cao học để hoàn thành luận văn Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến thầy Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Phúc, người thầy nhiệt tình hướng dẫn, tận tâm giúp đỡ tơi kiến thức, tài liệu, phương pháp suốt q trình thực luận văn thạc sĩ Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng QLĐT-Tuyển sinh, Phòng Sau đại học Quan hệ quốc tế, quý thầy cô giáo tham gia quản lý, giảng dạy trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An quan tâm tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa học Sau cùng, tơi xin gửi lời tri ân đến gia đình, bạn học viên Cao học Khóa tất người thân, bạn bè, đồng nghiệp động viên, khích lệ giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng suốt q trình thực đề tài, song cịn có mặt hạn chế, thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp dẫn thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tác giả Bùi Hữu Hiệp iii NỘI DUNG TĨM TẮT Cơng trình đất yếu thường phải đối mặt với nhiều vấn đề lún ổn định, bù lún Việc xử lý đất yếu nhằm mục đích làm tăng độ ổn định, giảm độ lún đường; giảm độ lún lệch đường mố cầu; đảm bảo yêu cầu sử dụng bình thường trình khai thác Trong nhiều giải pháp xử lý đất yếu phổ biến như: trụ đất xi măng; giếng cát bấc thấm kết hợp gia tải trước; bơm hút chân khơng.v.v giải pháp xử lý đất yếu trụ đất xi măng nghiên cứu ứng dụng nhiều giải pháp xử lý có thời gian thi cơng nhanh, mặt thi công nhỏ, thiết bị thi công đơn giản, tiết kiệm vật liệu san lấp ngày khan địa phương Việc xây dựng cơng trình đắp đất yếu thường sử dụng phương pháp đào bỏ thay đất xử lý gia cố đất yếu nhiều giải pháp có gia cố trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật Luận văn nghiên cứu giải pháp gia cố đất yếu để rút ngắn thời gian thi công hạn chế lượng tài nguyên đắp bù lún cần thiết Thực đề tài cịn nhằm tìm giải pháp gia cố đất yếu nêu điều kiện địa chất tỉnh Tiền Giang nói chung huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang nói riêng iv ABSTRACT RESEARCH ON THE BEHAVIOR OF SOFT GROUND REINFORCED BY CEMENT SOIL PILLARS COMBINED WITH GEOTEXTILE UNDER HIGH FOUNDATION IN CAI LAY DISTRICT - TIEN GIANG PROVINCE Buildings on soft ground face problems such as stable settlement and soil compensation Soil improvement aims at increasing the stability and reducing the settlement of the roadbed, reducing the settlement deviation between the roadbed and bridge abutment and ensuring the normal usage requirements Among popular solutions for soil improvement such as: cement pillars, sand wells or absorbent wicks combined with preloading, vacuum pump, etc., the solution to treat soft ground with cement pillars has been studied and applied a lot because this ground treatment solution can shorten the construction time, apply for small construction sites, with simple construction equipment and save filling construction materials Structures on soft soil are built by excavation method to replace the ground or improve the ground by different solutions including reinforcement with cement pillars combining with geotextiles The thesis researches the solutions to reinforce soft soil in order to shorten construction time and limit the amount of filling materials for settlement compensation This research also aims to find out the solutions in geological conditions of Tien Giang province in general and Cai Lay district, Tien Giang province in particular v MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT xii PHẦN MỞ ĐẨU 1 Sự cần thiết đề tài Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIA CỐ ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT XIMĂNG 1.1 Khái niệm 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển trụ đất xi măng 1.1.2 Nguyên tắc gia cố đất trụ đất xi măng 1.1.3 Công nghệ thi công 1.2 Giải pháp gia cố đất yếu đường 11 1.2.1 Đặc điểm chung đường 11 1.2.2 Giải pháp gia cố đất yếu 12 1.3 Các dạng bố trí trụ đất xi măng 13 1.4 Ứng dụng trụ đất xi măng 14 1.5 Nhận xét chương 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TRỤ ĐẤT XI MĂNG TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 16 2.1 Các quan điểm sở tính toán 16 2.1.1 Hiệu ứng vòm đất 17 2.1.2 Các thông số diễn tả phân bố ứng suất 20 2.1.3 Các phương pháp giải tích tính hệ số SRR 23 2.1.4 Đánh giá phương pháp 26 2.2 Sự lún trụ đất yếu đất gia cố trụ đất xi măng 27 vi 2.2.1 Phương pháp tính tốn theo quan điểm trụ đất xi măng làm việc trụ cứng 28 2.2.2 Phương pháp tính tốn theo tiêu chuẩn gia cố trụ đất xi măng Việt Nam 29 2.2.3 Phương pháp tính tốn theo quan điểm hỗn hợp viện kỹ thuật Châu Á (AIT) 34 2.2.4 Phương pháp tính tốn theo tiêu chuẩn Châu Âu 37 2.2.5 Phương pháp tính theo tiêu chuẩn Thượng Hải – Trung Quốc 39 2.2.6 Phương pháp tính theo tiêu chuẩn Nhật Bản 40 2.3 Nhận xét chương 41 CHƯƠNG MƠ PHỎNG TÍNH TỐN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 43 3.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn 43 3.1.1 Phương pháp vi phân 43 3.1.2 Phương pháp tích phân 43 3.1.3 Phương pháp phần tử rời rạc 43 3.1.4 Trình tự phân tích tốn theo phương pháp Phần tử hữu hạn 44 3.2 Giới thiệu phần mềm Plaxis thường dùng để giải toán địa kỹ thuật 45 3.3 Các mơ hình đất Plaxis 51 3.3.1 Mơ hình Mohr-Coulomb 51 3.3.2 Mơ hình Hardening Soil 55 3.4 Phân tích tính tốn cơng trình đắp cao 58 3.4.1 Điều kiện địa chất huyện Cai Lậy – tỉnh Tiền Giang 58 3.4.2 Cấu tạo địa chất 58 3.4.3 Mơ hình tính tốn Plaxis 61 3.4.4 Trường hợp đất chưa có giải pháp gia cố 62 3.4.5 Trường hợp đất gia cố hệ trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật 68 3.5 Nhận xét chương 79 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 vii Kết luận 80 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 viii DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng nghệ thi cơng trụ đất xi măng Hình 1.2 Máy trộn khơ sâu Hình 1.3 Cánh trộn theo phương pháp trộn khơ (SGF 2000) Hình 1.4 Thiết bị khoan 10 Hình 1.5 Cánh trộn theo phương pháp trộn ướt 11 Hình 1.6 Bố trí trụ trộn khơ 13 Hình 1.7 Bố trí trụ trùng theo khối 13 Hình 1.8 Bố trí trụ trộn ướt cạn 13 Hình 1.9 Bố trí trụ biển 14 Hình 1.10 Bố trí trùng trộn ướt 14 Hình 1.11 Các ứng dụng trộn sâu (Terashi, 1997) 14 Hình 2.1 Mơ hình đất yếu gia cố trụ đất xi măng 18 Hình 2.2a Bản chất hiệu ứng vòm 19 Hình 2.2b Kết hiệu ứng vòm 19 Hình 2.3 Sự phân bố ứng suất gia cố trụ đất xi măng 20 Hình 2.4 Mơ hình hiệu vòm Kempfert (2003) 22 Hình 2.5 Biểu đồ thể kết tính tốn SRR phương pháp 26 Hình 2.6 Biểu đồ thể phương pháp có kết xấp xỉ 26 Hình 2.7 Kết nghiên cứu SRR Naughton (2007) 27 Hình 2.8 Lún trụ đất xung quanh 27 Hình 2.9 Mơ hình quy đổi tương đương 29 Hình 2.10 Lực dọc trục trụ vùng chủ động tăng sức kháng cắt kháng uốn, Trong vùng bị động trụ bị nứt chịu kéo 30 Hình 2.11 Tính lún gia cố tải trọng tác dụng chưa vượt sức chịu tải cho phép vật liệu trụ 33 Hình 2.12 Sơ đồ bố trí trụ đất xi măng 36 Hình 3.1 Các phương pháp giải gần phương trình vi phân chương trình tính số tương ứng 44 Hình 3.2 Quan hệ ứng suất biến dạng 45 Hình 3.3 Lưới biến dạng mơ hình 3-D PLAXIS FOUNDATION 47 ix Hình 3.4 Mơ hình chia lưới phần tử bố trí cột Plaxis FOUNDATION 48 Hình 3.5 Mơ hình bố trí cột đất xi măng mũ cột Plaxis FOUNDATION 48 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh SRR cho trường hợp có khơng có mũ 49 Hình 3.7 Quan hệ bề rộng mũ d SRR 49 Hình 3.8 Ảnh hưởng modul đàn hồi đất đắp đến SRR 50 Hình 3.9 Ảnh hưởng modul đàn hồi cột đến SRR 50 Hình 3.10 Quan hệ ứng suất biến dạng 52 Hình 3.11 Xác dịnh Eref từ thí nghiệm trục cố kết nước 54 Hình 3.12 Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết 54 Hình 3.13 Xác định Erefoed từ thí nghiệm nén cố 56 Hình 3.14 Mối quan hệ Hyperpolic biến dạng ứng suất dọc trọc thí nghiệm nén ba trục thoát nước 57 Hình 3.15 Vùng đàn hồi mơ hình Hardening Soil khơng gian ứng suất 58 Hình 3.16 Hình trụ hố khoan 60 Hình 3.17 Mặt cắt ngang đường đắp đất yếu 61 Hình 3.18 Sơ đồ tính tốn đất yếu chưa gia cố 62 Hình 3.19 Mơ hình PTHH đất yếu chưa gia cố 62 Hình 3.20 Lưới phần tử hữu hạn 66 Hình 3.21 Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu 66 Hình 3.22 Ứng suất hữu hiệu ban đầu đất 67 Hình 3.23 Q trình tính tốn 67 Hình 3.24 Chuyển vị đất yếu sau đắp lớp 68 Hình 3.25 Sơ đồ tính tốn đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật 68 Hình 3.26 Mơ hình PTHH đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật 69 Hình 3.27 Mơ hình PTHH đất yếu gia cố - Phương án 69 Hình 3.28 Mơ hình PTHH đất yếu gia cố - Phương án 70 Hình 3.29 Mơ hình PTHH đất yếu gia cố - Phương án 70 Hình 3.30 Lưới phần tử hữu hạn 71 x Hình 3.31 Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu 72 Hình 3.31 Ứng suất hữu hiệu ban đầu đất chưa sử dụng trụ đất xi măng 72 Hình 3.33 Phase - Thi cơng trụ đất xi măng 73 Hình 3.34 Phase - Thi cơng đường lớp 73 Hình 3.35 Phase - Thi cơng đường lớp 73 Hình 3.36 Phase - Thi công đường lớp 74 Hình 3.37 Phase 12 - Thi công đường lớp 74 Hình 3.38 Phase 15 - Thi công đường lớp 74 Hình 3.39 Phase 17 – Chất tải phân bố 20kN/m2 75 Hình 3.40 Q trình tính tốn 75 Hình 3.41 Chuyển vị đất yếu gia cố sau 140 ngày 76 Hình 3.42 Chuyển vị theo phương ngang đất yếu gia cố 76 Hình 3.43 Chuyển vị theo phương đứng đất yếu gia cố 77 Hình 3.44 Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư 77 Hình 3.45 Sự phân bố ứng suất hữu hiệu đất yếu gia cố 78 Hình 3.46 Sự phân bố ứng suất tổng đất yếu gia cố 78 Hình 3.47 Hệ số ổn định đất yếu gia cố 79 xi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng tổng hợp kết tính toán phương pháp 25 Bảng 3.1 Thơng số mơ hình vật liệu 47 Bảng 3.2 Đặc trưng tiêu lý lớp đất 59 Bảng 3.3 Thơng số lớp đất mơ hình Plaxis 63 Bảng 3.4 Thơng số trụ đất xi măng mơ hình Plaxis 63 Bảng 3.5 Các giai đoạn tính tốn 65 Bảng 3.6 Các giai đoạn tính tốn 70 xii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT BEM Boundary Element Method BTCT Bê tông cốt thép DDA Discontinuos Deformation Analysis DEM Distinct Element Method DJM Dry Jet Mixing DMM Depp Mixing Method ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐKT Địa kỹ thuật FDM Finite Difference Method FEM Finite Element Method MIP Mixed in Place PTHH Phần tử hữu hạn PWRI Public Works Research Institute SRR Hệ số giảm ứng suất tác dụng lên đất yếu TP HCM Thành Phố Hồ Chí Minh VĐKT Vải địa kỹ thuật XM Xi măng PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Cùng với phát triển đất Nước, xây dựng nhiều cơng trình ngày cao hơn, sâu hơn, lớn nặng Song song nhu cầu xây dựng hệ thống đường giao thông nhằm phục vụ nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, ngày cấp thiết đặc điểm cấu tạo địa chất vùng Đồng Bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) nói chung, huyện Cai Lậy tỉnh Tiền giang nói riêng, việc xây dựng cơng trình đắp đất yếu vấn đề thường xuyên gặp phải Thực tế, điều kiện địa chất diện tích lãnh thổ bắt buộc phải xây dựng cơng trình đất yếu, cơng trình lấn biển Hàng loạt phương thức xây dựng móng, xử lý đất yếu đưa vào Việt Nam thập niên vừa qua như: cọc Barrette, cọc nhồi đường kính lớn, gia tải kết hợp với bấc thấm - vải địa kỹ thuật, hút chân không, cọc cát, trụ đất xi măng…Tuy nhiên, việc xây dựng cơng trình đất yếu gặp khơng khó khăn cơng tác xử lý đất yếu Một số biện pháp xử lý đất yếu truyền thống chưa mang lại hiệu mong muốn, mặt hạn chế, chẳng hạn như: - Giải pháp móng cọc dễ gây tượng nhà sau thời gian sử dụng bị vồng lên hay lõm xuống đất cố kết; - Giải pháp gia tải kết hợp giếng cát, bấc thấm, hạn chế thời gian thi công, thi công bấc thấm dễ gây gãy bấc thấm làm đất không cố kết - Giải pháp bơm hút chân không dễ gây tượng đất yếu gần mặt đất bị nứt nẻ, chi phí đắt Việc xử lý đất yếu nhằm mục đích làm tăng độ ổn định, giảm độ lún đường; giảm độ lún lệch đường mố cầu; đảm bảo yêu cầu sử dụng bình thường trình khai thác Trong nhiều giải pháp xử lý đất yếu phổ biến như: trụ đất xi măng; giếng cát bấc thấm kết hợp gia tải trước; bơm hút chân khơng v.v giải pháp xử lý đất yếu trụ đất xi măng nghiên cứu ứng dụng nhiều giải pháp xử lý có thời gian thi cơng nhanh, mặt thi công nhỏ, thiết bị thi công đơn giản, tiết kiệm vật liệu san lấp ngày khan địa phương 2 Do việc nghiên cứu giải pháp gia cố đất yếu rút ngắn thời gian thi công hạn chế lượng tài nguyên đắp bù lún cần thiết Thực đề tài “Nghiên cứu ứng xử đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật đường đắp cao huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang” để tìm giải pháp gia cố đất yếu nêu điều kiện địa chất tỉnh Tiền Giang nói chung huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang nói riêng cần thiết phù hợp với điều kiện thực tế Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Tìm quy luật phân bố ứng suất lên trụ đất xung quanh trụ hệ trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cố đất yếu cơng trình đường đắp cao Phân tích hệ số tập trung ứng suất hiệu ứng vòm đường đắp cao gia cố trụ đất xi măng gây Nâng cao hiệu gia cố đất yếu bằng trụ đất xi măng phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể: Thiết kế hợp lý cho đường đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật cơng trình đắp cao địa bàn huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu sở lý thuyết phân bố ứng suất, biến dạng đất yếu gia cố trụ đất xi măng lớp gia cường Dựa vào số liệu địa kỹ thuật, tải trọng, sở lý thuyết tài liệu tham khảo có liên quan Phân tích, đánh giá cụ thể cho trường hợp nhóm trụ đất xi măng bị tác động áp lực đất đắp phía bên Mơ phần mềm Plaxis 3D cho đất yếu đường gia cố trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật để kiểm tra ổn định biến dạng đất gia cố trụ đất xi măng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn phân bố ứng suất, biến dạng đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật Phân tích tính toán số loại trụ đất xi măng có đường kính thay đổi chiều dài lưới bố trí 3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Luận văn thực nghiên cứu với đất thu thập huyện Cai Lậy giải pháp dùng để gia cố đất yếu đường huyện Cai Lậy – tỉnh Tiền Giang Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn gồm có phần mở đầu, 03 chương nội dung, phần kết luận kiến nghị, trình bày vấn đề sau: Phần mở đầu: Trình bày vấn đề tổng quan đề tài nghiên cứu giải pháp trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cố đất yếu đường huyện Cai Lậy - tỉnh Tiền Giang như: Tính cấp thiết, mục tiêu, đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương Tổng quan gia cố đất yếu trụ đất xi măng: Trình bày sơ lược lịch sử phát triển trụ đất xi măng, phân bố ứng suất đất gia cố trụ đất xi măng, độ lún ổn định thân khối gia cố, giải pháp gia cố đất yếu đường Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn: Giới thiệu phương pháp tính tốn tác giả ngồi nước: Phương pháp tính “Sự phân bố ứng suất lún trụ đất yếu đất” gia cố trụ đất xi măng Chương Mô phương pháp phần tử hữu hạn: Mơ hình tính tốn có mặt cắt ngang đất yếu đường huyện Cai Lậy - tỉnh Tiền Giang Sử dụng phần mềm Plaxis để kiểm tra ổn định biến dạng đất yếu gia cố hệ trụ đất xi măng Phần kết luận kiến nghị: Học viên trình bày kết kiến nghị nghiên cứu 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIA CỐ ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG 1.1 Khái niệm Đất trộn xi măng kỹ thuật gia cố xử lý đất yếu cách trộn học đất chỗ với xi măng để hình thành loại vật liệu Xi măng đất hay soilcrete có đặc trưng - lý - hóa tốt đất chỗ hay đất tự nhiên trước trộn với xi măng Các đặc trưng lý soilcrete cường độ (qu) mô đun đàn hồi cát tuyến hay độ cứng (E50) cao đất tự nhiên từ – 1000 lần biến dạng lúc phá hoại (Ɛf) nhỏ, hệ số thấm (Ks) thấp đất tự nhiên từ 10-104 lần (Trần Nguyễn Việt Hùng 2106, Kitazume & Terashi 2013, FHWA 2013, EuroSoftStab 2002) Vì vậy, trụ đất trộn xi măng ứng dụng để tăng sức chịu tải đất nền, giảm biến dạng lún chuyển vị ngang, ngăn thầm hay rò rỉ chất lỏng đất có nguy gây nhiễm mực nước ngẩm [14] 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển trụ đất xi măng Theo 22TCN 262:2000 TCXD 245:2000, đất yếu đất trạng thái tự nhiên, độ ẩm chúng gần cao giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo cắt cắt nhanh khơng nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát từ 0o đến 10o lực dính từ kết cắt trường Cu 0,35 daN/cm2 Nói chung đất sét yếu loại đất có sức chịu tải thấp tính nén lún cao Phần lớn nước giới định nghĩa đất yếu theo sức kháng cắt khơng nước, Su trị số xuyên tiêu chuẩn, N sau: + Đất yếu: Su 12,5 kPa N + Đất yếu: Su 25 kPa N Ngoại trừ lớp bề mặt có bề dày khoảng 0,5 đến 3,0m cải tạo, thổ nhưỡng hay thổ cư hóa v.v…[2] [4] [5] Trụ đất xi măng kỹ thuật sử dụng xi măng làm chất kết dính, có khơng có chất phụ gia trộn với đất chỗ theo chiều sâu (chiều sâu xử lý 3m) để tạo vật liệu đất xi măng (hay soicrete) có tính chất kỹ thuật cải thiện đáng kể so với đất nguyên dạng 5 Đất trộn xi măng nghiên cứu lần đầu Mỹ năm 1950 công ty Intrusion-Preakt với công nghệ trộn chỗ (MIP-Mixed in Place) (Broomhead and Jasperce 1999) Công nghệ lại ngiên cứu, phát triển mạnh mẽ Nhật Bản Bắc Âu vào năm 1970 (Terzashi 1997, Bruce 2011) Cho đến cuối năm 1980, công nghệ trộn sâu (DMM-Depp Mixing Method) chủ yếu phát triển ứng dụng Nhật Bản nước Bắc Âu Đến năm 1990, DMM trở nên phổ biến lan rộng khắp nước Châu Âu, Châu Á Mỹ [19] Cuối năm 1970 đến đầu năm 1980, viện nghiên cứu cơng trình cơng cộng (PWRI-Public Works Research Institute) thuộc Bộ Xây dựng Nhật Bản bắt đầu phát triển thành công công nghệ DJM (Dry Jet Mixing) sử dụng bột xi măng bột vơi làm chất kết dính để gia cố (Public Works Research Center 2004 nguồn từ Kitazume & Terzashi 2013), Theo thống kê Kitazume & Terzashi (2013) từ năm 1977 đến năm 2010, lượng đất gia cố xi măng Nhật phương pháp trộn ướt khoảng 72,3 triệu m3 phương pháp trộn khô khoảng 32,1 triệu m3, cho dự án biển, cửa biển cửa sông lớn với khoảng 300 dự án Hiện hàng năm thi công khoảng triệu m3 [16] Năm 1967 Bắc Âu, công nghệ SCM bắt đầu nghiên cứu lần đầu tiên, nghiên cứu phịng ngồi trường tiến hành nhằm phát triển công nghệ việc gia cố đất sét yếu vôi sống (Topolnicki 2004) Năm 1975, công nghệ đất trộn vôi (Lime Column Method) ứng dụng thực tế để gia cường hố đào ổn định đường đắp cao cho số cơng trình gần Stockholm, Thụy Điển Năm 1990, Phần Lan phát triển thiết bị trộn tạo trụ đất trộn vôi hay xi măng đạt độ sâu 20m với đường kính 0,8m (Bruce 2011) ứng dụng phổ biến để gia cố Năm 1987, từ kết nghiên cứu Cục đường Bộ đường Sắt quốc gia Pháp tài trợ cho công ty Bachy (Pháp) ứng dụng phát triển quy trình Colmix, việc thi công trộn đầm chặt đất xi măng thực cách đảo ngược chiều máy khoan rút lên 6 Năm 1970 đến 1978 Trung Quốc, thiết bị trộn sâu đất trộn xi măng ứng dụng xử lý đất khu công nghiệp Thượng Hải (Bruce 2011, Nguyễn Viết Trung Vũ Minh Tuấn 2010) [7] Năm 1996, lần Mỹ công ty Stabilator-USA inc, New York sử dụng cọc đất - vôi - xi măng thực tiễn Tại Việt Nam, công nghệ đất trộn xi măng nghiên cứu lần hỗ trợ Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI) từ năm 1980 Đề tài kết thúc năm 1986 thiết bị chuyển giao cho Tổng Công ty Xây dựng Phát triển hạ tầng LICOGI (Nguyễn Viết Trung Vũ Minh Tuấn 2010) Năm 2000, SCM áp dụng gia cố đất yếu cho cơng trình cảng Ba Ngịi (Khánh Hịa) xử lý móng bể xăng dầu có đường kính 21m, cao 9m (dung tích 3000m3/bể) cơng trình Tổng kho xăng dầu Cần Thơ trụ đất xi măng Trong dự án cảng Ba Ngòi xử lý 4000m trụ đất xi măng có đường kính 0,6m, phương pháp trộn khơ (Nguyễn Viết Trung Vũ Minh Tuấn 2010) Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản (Nguyễn Viết Trung Vũ Minh Tuấn 2010) Trụ đất xi măng ứng dụng để gia cố bồn chứa xăng dầu Hải Phịng cơng nghệ trộn sâu - khô với chiều sâu xử lý khoảng 20m Công nghệ nhà thầu Nhật Bản ứng dụng thi công sửa chữa khuyết tật cọc khoan nhồi dự án cầu Thanh Trì Hà Nội Tại Tp Hồ Chí Minh, trụ đất - xi măng sử dụng dự án Đại lộ Đông Tây, Building Saigon Times Square [14] Năm 2006, tiêu chuẩn TCXDVN 385:2006 – “Phương pháp gia cố đất yếu trụ đất xi măng” Bộ Xây dựng biên soạn ban hành Đến năm 2012, tiêu chuẩn TCVN 9403:2012 – “Gia cố đất yếu – phương pháp trụ đất xi măng” chuyển đổi từ TCXDVN 385:2006 Bộ Khoa học Công nghệ ban hành TCVN 9403:2012 quy định yêu cầu Kỹ thuật khảo sát, thí nghiệm, thiết kế, thi cơng thí nghiệm trụ đất xi măng dùng để xử lý gia cố đất yếu xây dựng ổn định mái dốc [1] ... NGHIỆP LONG AN BÙI HỮU HIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TẠI HUYỆN CAI LẬY - TỈNH TIỀN GIANG RESEARCH ON THE BEHAVIOR... xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật đường đắp cao huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang? ?? để tìm giải pháp gia cố đất yếu nêu điều kiện địa chất tỉnh Tiền Giang nói chung huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang nói... LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu ứng xử đất yếu gia cố trụ đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật đường đắp cao huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang? ?? nhận giúp đỡ, bảo nhiệt