Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp cọc đất gia cố xi măng theo công nghệ trộn ướt của nhật bản tại cảng hàng không cần thơ,luận văn thạc sĩ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy T.S Lê Văn Bách tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn Do trình độ lực có hạn, dù em cố gắng nhiều chắn nội dung luận văn khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy Cơ giáo, bạn đồng nghiệp góp ý Xin chân thành cảm ơn Thầy Cơ giáo khoa Cơng trình tồn thể Thầy Cô giảng viên trường Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gần xa gia đình giúp đỡ, động viên khích lệ để luận văn hồn thành Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2012 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………….………… …… trang11 CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ CẦN THƠ VÀ CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG I.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ………………………………………………………… trang15 I.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN - ĐỊA HÌNH- ĐỊA CHẤT ………………………………………………………………………………….trang15 I.2.1 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG………………………………… ……….trang15 I.2.2 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN…………………,,,……………… ……….trang16 I.2.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH………………………………….……… ….trang17 I.2.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH………………………… trang17 I.3 CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ………………………………… …………………………………….……….trang23 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG II.1 CÁC QUAN ĐIỂM TÍNH TỐN…………………………………….trang30 II.1.1 Theo quan điểm cột làm việc “cọc” …… ………….trang30 II.1.1.1 Đánh giá ổn định trụ gia cố theo trạng thái giới hạn II.1.1.2 Đánh giá ổn định trụ gia cố theo trạng thái giới hạn II.1.2 Theo quan điểm tính tốn tương đương……… trang33 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách II.1.3 Quan điểm hỗn hợp…… …………………………… ….trang34 II.2 HÌNH THỨC BỐ TRÍ CỌC ĐẤT GIA CỐ XIMĂNG…… ……….trang45 II.3 VẬT LIỆU XIMĂNG - ĐẤT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU…….trang45 II.3.1 Nguyên lý tăng cường độ gia cố ximăng - đất……… trang46 II.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chế làm cứng…… ……………….trang46 II.4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ CỌC ĐẤT GIA CỐ XIMĂNG CHƯƠNG III QUI ĐỊNH KỸ THUẬT THI CÔNG VÀ KIỂM TRA CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG (DSMC) III.1 CƠ SỞ THỰC HIỆN VÀ QUY ĐỊNH CHUNG…… …………….trang50 III.1.1 Cở sở thực hiện…… ……………………………………………….trang50 III.1.2 Quy định chung…… …………………………………… ……… trang52 III.2 Yêu cầu vật liệu sử dụng…… …………………………………… ……trang53 III.2.1 Vật liệu xi măng…… ……………………………………….trang53 III.2.2.Vải địa kỹ thuật…… …………………………………… trang54 III.2.3 Yêu cầu thiết bị…… ………………………………… trang55 III.2.4 Yêu cầu kỹ thuật thi công cọc đất gia cố xi măng.…….trang55 II.2.4.1 Chuẩn bị mặt thi cơng…… ………………………trang56 III.2.4.2 Các bước thi cơng chính…… …………………… ……trang56 III.2.4.3 Trình tự thi cơng thời gian nghỉ…… ……… … …trang57 III.2.4.4 Ghi chép thi công…… ………………………… …trang58 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách III.2.4.5 Sai số thi công…………………………….…………trang55 III.2.5 Phương án thiết kế gia cố thông số thiết kế cọc đất gia cố…… …………………………………………………….….………trang58 III.2.5.1 Phương án thiết kế gia cố nền…… ……….….………trang58 III.2.5.2 Thông số thiết kế cọc đất gia cố…… …………… ……trang58 III.2.6 Yêu cầu thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc… …………trang59 III.2.6.1 Thí nghiệm phịng… ………………………….…trang59 III.2.6.2 Thi công kiểm tra cọc thử nghiệm trường III.2.6.2.1 Thí nghiệm khoan lấy mẫu xuyên tiêu chuẩn (SPT) III.2.6.2.2 Thí nghiệm đào lộ đầu cọc………………… …………trang63 III.2.6.2.3 Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn… ………………………trang63 III.2.6.2.4 Thí nghiệm chất tải trọng thật trường …… trang66 III.3 Đánh giá kết thi công cọc đất gia cố xi măng………………trang68 III.3.1 Giai đoạn thi công cọc thử để chọn hàm lượng xi măng thức III.3.2 Giai đoạn thi công đại trà………………………………….………trang68 III.4 Xử lý kỹ thuật thi công…………………………………….… …….trang68 III.5 Tiêu chuẩn nghiệm thu……………………………………….………trang69 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách CHƯƠNG IV XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI CẢNG HÀNG KHÔNG CẦN THƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG THEO CÔNG NGHỆ TRỘN ƯỚT CỦA NHẬT BẢN IV.1 GIỚI THIỆU VỀ CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ CẦN THƠ …………………………………………………………………………….……trang71 VI.2.GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ TẠO CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG …………………………………………………………………………….……trang72 VI.2.1 Giới thiệu công nghệ Jet - grouting………………………………trang72 VI.2.2 Miêu tả công nghệ………………………………… ………trang76 VI.2.2.1 Công nghệ đơn pha - công nghệ S………………… ………trang76 VI.2.2.2 Công nghệ hai pha - công nghệ D …………………….………trang76 VI.2.2.3 Công nghệ ba pha - Công nghệ T ………………… ………trang76 VI.2.3 Phương pháp thi cơng…………………….…….…………………trang78 VI.2.4 Trình tự thi công…………………………….…………… ….……trang78 VI.2.4.1 Thiết bị……………………………………………………… ……trang78 VI.2.4.2 Khoan…………….…………………………………………………trang80 VI.2.4.3 Phun vữa…………….…………………………………… … …trang80 VI.2.4.4 Hỗn hợp vữa…………….………………………………….… …trang80 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách VI.2.5 Tính tốn thiết kế thơng số khoan phụt………………………trang80 VI.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG THEO CÔNG NGHỆ TRỘN ƯỚT CỦA NHẬT BẢN TẠI CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ CẦN THƠ ………… …………….………… …… trang83 IV.4 KẾT QUẢ KIỂM TOÁN BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS…… …….trang88 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………… ………trang90 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG VÀ THAM KHẢO………………… ………trang92 PHỤ LỤC…………………………………………………………… ………trang95 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ………………………… …… ……… trang109 Hình II.1 Sơ đồ phá hoại đất dính gia cố cột xi măng-đất Hình II.2 Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu ximăng - đất… ….trang109 Hình II.3 Phá hoại khối……………………………………………………trang109 Hình II.4 Phá hoại cắt cục bộ……………………………………….……trang109 Hình II.5 Sơ đồ tính tốn biến dạng………………… …………………trang110 Hình II.6 Sơ đồ tải trọng truyền cho cột…………… …………………trang110 Hình II.7 Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ổn định cột tải trọng vượt độ bền rão……… ……………………………………… trang110 Hình II.8 Bố trí cột theo mạng lưới so le……………………… …….…trang44 Hình II.9 Bố trí cột theo thẳng hàng cách đều……………….…………trang44 Hình II.10 Bố trí cột theo kiểu dạng khung……………… ….…………trang45 Hình VI.1 Cảng hàng khơng quốc tế Cần Thơ…………………… ……trang73 Hình VI.2 So sánh hiệu sử dụng khoan cao áp với phương pháp khoan hoá chất khoan xi măng áp lực thấp……….…… trang75 Hình VI.3 Sự phát triển cường độ nén ximăng - đất… …… …trang101 Hình VI.4 Cường độ nén ximăng - đất……………… ………… …trang76 Hình VI.5 Cơng nghệ đơn pha……………………………… …… .…trang76 Hình VI.6 Cơng nghệ hai pha…… …trang77 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình VI.7 Cơng nghệ ba pha…… …trang77 Hình VI.8 Mơ tả q trình thi cơng tạo cọc đất gia cố xi măng ……trang79 Hình VI.9 Cọc đất gia cố xi măng vừa thi cơng xong ….…………trang85 Hình VI.10 Máy thi cơng cọc đất gia cố xi măng ………………………trang85 Hình VI.111 Cơng tác khoan lấy mẫu ……………………………………trang86 Hình VI.12 Cơng tác thí nghiệm phịng ……………………… …trang86 Hình VI.13 Thí nghiệm cắt cánh trường …………………………trang87 Hình VI.14 Thí nghiệm xun cắt thuận …………………………… …trang87 Hình IV.15 Mẫu khoan lõi cọc đất gia cố ximăng ………….…… …trang111 Hình IV.16 Thí nghiệm xun cắt thuận ………………………………trang111 Hình IV.17 Mẫu bị phá hoại……………………………………… ……trang112 Hình IV.18 Mẫu sau thí nghiệm ……………………………………trang112 Hình IV.19 Lắp đặt chuẩn bị thí nghiệm sức chịu tải…………………trang112 Hình IV.20 Bố trí kích thí nghiệm sức chịu tải nhóm cột ….…… …trang113 Hình IV.21 Bố trí kích thí nghiệm sức chịu tải cột đơn …….…….…trang113 Hình IV.22 Phá hoại đầu cột ……………………………………… …trang114 Hình IV.23 Bố trí kích đồng hồ thí nghiệm nén ngang……………trang114 Chun ngành xây dựng đường tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.24 Phá hoại đầu cọc đất gia cố xi măng nén ngang ……trang115 Hình IV.25 Cọc đất gia cố xi măng sau đóng cứng ……….…trang115 Hình IV.26 Sơ đồ tính tốn ứng suất - biến dạng ……………….……trang116 Hình IV.27 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng trang116 (Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng) Hình IV.28 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng .……trang117 (Giai đoạn 1: thi cơng cọc đất gia cố xi măng) Hình IV.29 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng …trang117 (Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng) Hình IV.30 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng trang118 (Giai đoạn 2: thi cơng đắp cát) Hình IV.31 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng .……trang118 (Giai đoạn 2: thi cơng đắp cát) Hình IV.32 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng …trang119 (Giai đoạn 2: thi công đắp cát) Hình IV.33 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 3: tải trọng) Hình IV.34 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng …trang120 (Giai đoạn 3: tải trọng) Hình IV.35 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng …trang120 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10 GVHD: T.S Lê Văn Bách DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU………………… …………… … …trang117 Bảng I.1 Đặc điểm khí tượng… …………………………………… …trang117 Bảng I.2 Đặc điểm thủy văn… …………………………… ……… …trang118 Bảng I.3 Số liệu số cơng trình sử dụng cọc đất gia cố xi măng… ………………………………………………………….……… trang118 Bảng III.1 Bảng hàm lượng thạch học… …………………….…… …trang120 Bảng III.2 Yêu cầu vải địa kỹ thuật… …………………… …… …trang120 Bảng III.3 Tiêu chuẩn nghiệm thu… …………………….……… …trang121 Bảng IV.1 Các thống số cho Jet – grouting… …… ……………….…trang119 Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình IV.17 Mẫu bị phá hoại 110 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.18 Mẫu sau thí nghiệm Hình IV.19 Lắp đặt chuẩn bị thí nghiệm sức chịu tải Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 111 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.20 Bố trí kích thí nghiệm sức chịu tải nhóm cột Hình IV.21 Bố trí kích thí nghiệm sức chịu tải cột đơn Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 112 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.22 Phá hoại đầu cột Hình IV.23 Bố trí kích đồng hồ thí nghiệm nén ngang Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 113 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.24 Phá hoại đầu cọc đất gia cố xi măng nén ngang Hình IV.25 Cọc đất gia cố xi măng sau đóng cứng Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 114 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.26 Sơ đồ tính tốn ứng suất - biến dạng Hình IV.27 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng) Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 115 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.28 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng) Hình IV.29 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng) Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 116 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.30 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 2: thi công đắp cát) Hình IV.31 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 2: thi công đắp cát) Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 117 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.32 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 2: thi cơng đắp cát) Hình IV.33 Chuyển vị thẳng đứng khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 3: tải trọng) Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 118 GVHD: T.S Lê Văn Bách Hình IV.34 Chuyển vị ngang khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 3: tải trọng) Hình IV.35 Phân bố ứng suất khối cọc đất gia cố xi măng (Giai đoạn 3: tải trọng) Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách 119 CÁC BẢNG BIỂU Thời kỳ tái diễn (năm) 1000 100 20 10 Tần suất P% 0.1 10 20 50 Nhiệt độ tối cao 42.2 40.5 39.1 39.5 37.7 36.3 Thời kỳ tái diễn (năm) 1000 100 20 10 Tần suất P% 0.1 10 20 50 Nhiệt độ tối cao 12.1 13.8 15.2 15.9 16.6 17.8 Tháng I II III IV V VI VII VII IX X XI XII Năm Yếu tố Rmm 10 39 204 231 213 254 265 325 146 30 1727 Rxmm 34 11 60 69 76 125 103 137 118 129 116 96 137 N 1.5 0.3 1.2 8.8 15.3 19.0 20.3 21.8 21.9 20.4 13.1 5.4 144 Bảng I.1 Đặc điểm khí tượng Chun ngành xây dựng đường tơ đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật GVHD: T.S Lê Văn Bách 120 Cao độ mực nước H (m) Ghi H1% H5% H10% Hmin 2.32 1.99 1.92 -1.27 Bảng I.2 Đặc điểm thủy văn Đường kính Tổng mét dài Stt Cơng Tên cơng trình cọc (m) thi công (m) nghệ trộn Đường vào sân đỗ cảng hàng 0.6 32.000 Trộn ướt 0.6 15.000 Trộn khô 0.6 100.000 Trộn khô 0.6 150.000 Trộn khô Đường băng sân bay Cần Thơ 0.6 300.000 Trộn ướt không Cần Thơ Nhà máy điện Nhơn Trạch I Đồng Nai Đường nối cầu Thủ Thiêm với đại lộ Đông Tây Hầm chui đường sắt vành đai đường Láng Hoà Lạc Km 7+358 Bảng I.3 Số liệu số cơng trình sử dụng cọc đất gia cố xi măng Chuyên ngành xây dựng đường ô tô đường thành phố Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bản chất cốt liệu GVHD: T.S Lê Văn Bách 121 Silice Đá hỏa Đá vôi Nhiệt độ lớn đổ bê tông 25-300C 6% 7% 10% 40kN ASTM D4632 Độ đàn hồi