Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu tại một số tuyến đường chính thuộc tỉnh long an,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - BÙI HÀ THANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH THUỘC TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - BÙI HÀ THANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH THUỘC TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ SỐ : 60 – 58 – 30 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ VĂN BÁCH Thành Phố Hồ Chí Minh – 2012 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 4  1.  Tính cấp thiết đề tài 4  2.  Mục tiêu nghiên cứu đề tài 5  3.  Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5  4.  Phương pháp nghiên cứu 5  5.  Kết cấu luận văn: nội dung đề tài bao gồm: 5  6.  Độ tin cậy đề tài 6  7.  Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6  CHƯƠNG 8  ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG THUỘC TỈNH LONG AN 8  1.1.  Đặc điểm địa chất tỉnh Long An 8  1.2.  Đặc điểm địa chất tuyến đường đề tài lựa chọn phân tích 9  1.2.1.  Đặc điểm chung địa chất tại tuyến đường: 10  1.2.2.  Phân vùng địa chất đất yếu tuyến đường: 14  1.3.  Đặc điểm khai thác tuyến đường xây dựng khu vực tỉnh Long An 15  1.3.1.  Đặc điểm khai thác tuyến đường xây dựng khu vực tỉnh Long An 15  1.3.2.  Đặc điểm khai thác tuyến đường xây dựng tỉnh Long An 17  1.4.  Quy hoạch phát triển giao thông tỉnh Long An đến năm 2020 18  1.5.  KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 21  CHƯƠNG 22  TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHI XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 22  2.1.  Yêu cầu việc xử lý đất yếu 22  2.2.  Các giải pháp không cải thiện đất yếu 23  2.2.1.  Đắp theo giai đoạn 23  2.2.2.  Đắp bệ phản áp 25  2.2.3.  Gia tải tạm thời 26  2.2.4.  Giảm trọng lượng đắp 27  2.2.5.  Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật 28  HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 2.2.6.  Sử dụng hệ móng cọc (cọc tre, cừ tràm, cọc bê tông cốt thép ) 29  2.2.7.  Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp móng cứng) 30  2.2.8.  TOP – BASE 32  2.2.8.1.  Giới thiệu chung: 32  2.2.8.2.  Hình dạng kích thước Top-Block 32  2.2.8.3.  Ưu điểm giá thành 33  2.2.8.4.  Base Tính ưu việt, phạm vi ứng dụng tồn của phương pháp Top 33  2.3.  Các giải pháp cải thiện đất yếu trình xây dựng 34  2.3.1.  Đào phần đào toàn đất yếu (phương pháp thay đất) 34  2.3.2.  Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng bấc thấm, giếng cát) 35  2.3.2.1.  Giếng cát: 38  2.3.2.2.  Bấc thấm: 40  2.3.3.  Cố kết hút chân không 47  2.3.3.1.  Ưu điểm 49  2.3.3.2.  Nhược điểm 49  2.3.4.  Gia cố đất yếu cọc đất gia cố vôi xi măng 50  2.3.4.1.  Ưu điểm: 55  2.3.4.2.  Nhược điểm 55  2.3.5.  Cải tạo đất cọc vật liệu rời 56  2.3.5.1.  Khái niệm chung 56  2.3.5.2.  Những phương pháp thi công cọc vật liệu rời 56  2.3.5.3.  Cơ chế phá hoại 57  2.3.5.4.  Độ lún cọc vật liệu rời 60  2.3.5.5.  Triển vọng việc sử dụng vật liệu rời 60  2.4.  Một số công trình áp dụng biện pháp xử lý đất yếu Long An tỉnh sử dụng phương pháp nêu 61  2.5.  KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 62  CHƯƠNG 64  ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH THUỘC TỈNH LONG AN 64  3.1.  Kiểm toán ổn định trượt và lún của nền đường khi chưa xử lý.   64  3.2.  Tính tốn so sánh hiệu kinh tế kỹ thuật giải pháp 72  3.2.1.  Địa chất tuyến 1: 72  HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.2.1.1  Xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp gia tải 73  3.2.1.2  Xử lý đất yếu phương pháp giếng cát: 75  3.2.1.3  Khái tốn chi phí xây dựng trung bình giải pháp trên: 77  3.2.1.4  Kiến nghị lựa chọn phương pháp xử lý địa chất tuyến 77  3.2.2.  Địa chất tuyến 2: 78  3.2.2.1  Thay phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật ngăn cách 78  3.2.2.1.1  Tính tốn với chiều cao đắp 3m, chiều sâu đất yếu 12m 78  3.2.2.1.2  Tính toán với chiều cao đắp 3,2m, chiều sâu đất yếu 11m 78  3.2.2.2  Xử lý đất yếu phương pháp bấc thấm 80  3.2.2.3  Khái tốn chi phí xây dựng giải pháp trên: 82  3.2.2.4  Kiến nghị lựa chọn phương pháp xử lý địa chất tuyến 82  3.2.3.  Địa chất tuyến 3: 82  3.2.3.1  Xử lý đất yếu phương pháp cọc gia cố xi măng 83  3.2.3.2  Xử lý đất yếu phương pháp giếng cát: 85  3.2.3.3  Khái toán chi phí xây dựng giải pháp trên: 87  3.2.3.4  Kiến nghị lựa chọn phương pháp 87  3.3.  Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý xây dựng đường ô tô đắp đất yếu tuyến đường 88  CHƯƠNG 90  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90  4.1.  Kết luận: 90  4.2.  Kiến nghị: 92  4.3.  Đối với việc triển khai áp dụng kết đề tài: 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC BẢNG TÍNH 95-154 HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tỉnh Long An có vị trí địa lý đặc biệt nằm vùng ĐBSCL song lại thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam (VPTKTTĐPN), xác định vùng kinh tế động lực có vai trị đặc biệt quan trọng chiến lược phát triển kinh tế Việt Nam Long An có đường ranh giới quốc gia với Campuchia dài : 137,7 km, với hai cửa Bình Hiệp (Mộc Hóa) Thổ Mộ (Đức Huệ) Long An cửa ngõ nối liền Đông Nam Bộ với ĐBSCL, có chung đường ranh giới với TP Hồ Chí Minh, hệ thống giao thông đường : quốc lộ 1A, quốc lộ 50, đường tỉnh lộ : ĐT.823, ĐT.824, ĐT.825 v.v Đường thủy liên vùng quốc gia có nâng cấp, mở rộng, xây dựng mới, tạo động lực hội cho phát triển Ngồi ra, Long An cịn hưởng nguồn nước hai hệ thống sông Mê Kông Đồng Nai Trong năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu phát triển, lưu thơng hàng hóa với tỉnh lân cận trung tâm kinh tế trực thuộc tỉnh Tỉnh Long An thực việc mở rộng, làm nhiều tuyến đường như: QL1A, cao tốc Sài Gòn – Trung Lương, tuyến N2 đoạn Chơn Thành Đức Hịa, đoạn Mỏ Vẹt – Bình Hiệp thuộc tuyến N1, đường kênh 79 nối QL62 với thị trấn Tân Hưng Việc mở rộng, làm tuyến đường nêu qua khu vực đất yếu với địa chất phức tạp tùy thuộc vào loại địa chất, địa hình, thủy văn cụ thể khu vực cần phải có giải pháp xử lý khác để đảm bảo an toàn đạt yêu cầu kỹ thuật giai đoạn thi công giai đoạn khai thác Do nhiều giải pháp xử lý áp dụng có nhiều giải pháp đúng, xử lý đất yếu hiệu quả, phù hợp với cơng trình, bảo đảm chất HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách lượng hạ giá thành cơng trình Tuy nhiên số cơng trình áp dụng giải pháp xử lý chưa hợp lý, gây lãng phí khơng đem lại kết mong muốn Vì đề tài: ”Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý đất yếu số tuyến đường thuộc tỉnh Long An ” với mục đích góp phần vào việc đánh giá thực tế giải pháp xử lý đường đắp đất yếu, góp phần vào tiếp cận phát triển, hoàn thiện phương pháp tính tốn cơng nghệ thi cơng xử lý đường đắp đất yếu đề tài có tính khoa học thực tiễn cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu đề tài Rà soát lại giải pháp xử lý đất yếu đắp để lựa chọn giải pháp phù hợp số tuyến đường điển hình thuộc tỉnh Long An, có hiệu chỉnh thích đáng biện pháp xử lý; Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý xây dựng đường ôtô đắp qua đất yếu với điều kiện địa chất tuyến đường đó, góp phần nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý, đồng nghĩa với việc rút ngắn trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu điều kiện địa chất, cơng trình thiết kế cấp IV trở lên đánh giá hiệu kinh tế kỹ thuật để đưa giải pháp xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô tỉnh Long An Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu chủ đạo phương pháp lý thuyết, kết hợp với số liệu thống kê thực tế tính tốn Dựa vào cơng trình triển khai để phân tích, đánh giá, kết để đưa giải pháp xử lý xây dựng đường ôtô đắp đất yếu phù hợp với điều kiện cụ thể khu vực nghiên cứu Kết cấu luận văn: nội dung đề tài bao gồm: HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương 1: Điều kiện địa chất đặc điểm khai thác số tuyến đường xây dựng tỉnh Long An Chương 2: Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô đắp đất yếu tỉnh Long An Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu hợp lý số tuyến đường thuộc tỉnh Long An Chương 4: Kết luận, kiến nghị dự kiến hướng nghiên cứu Tài liệu tham khảo Phụ lục tính tốn, danh mục vẽ Độ tin cậy đề tài Đề tài dùng số liệu địa chất công trình có quy mơ lớn hồn thành đưa vào khai thác, sử dụng phương pháp tính ổn định tính lún đường đất yếu theo phần mềm phổ biến đồng thời áp dụng theo quy trình thiết kế hành Kết tính tốn có so sánh với dự án hoàn thành nên đủ độ tin cậy Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài xây dựng giải pháp ứng với loại đặc điểm địa hình - địa chất đặc trưng tuyến đường thuộc tỉnh Long An Bước đầu lựa chọn chiều dài bấc thấm, cọc gia cố xi măng, giếng cát hợp lý cho giải pháp Đề tài xây dựng bảng biểu phục vụ cho việc tra cứu độ ổn định, độ lún dự báo nhằm giúp cho chủ đầu tư, đơn vị Tư vấn thiết kế rút ngắn thời gian tính tốn giai đoạn lập dự án đầu tư cơng trình xây dựng hạ tầng qua khu vực đất yếu HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Giúp quan chức năng, đơn vị thiết kế lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu hợp lý tỉnh Long An nhằm sơ kinh phí đầu tư xây dựng cơng trình HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG THUỘC TỈNH LONG AN 1.1 Đặc điểm địa chất tỉnh Long An Tỉnh Long An có địa hình đơn giản, phẳng có xu thấp dần từ phía Bắc - Đơng Bắc xuống Nam - Tây Nam Địa hình bị chia cắt hai sông Vàm Cỏ Đông Vàm Cỏ Tây với hệ thống kênh rạch chằng chịt Phần lớn diện tích đất tỉnh Long An xếp vào vùng đất ngập nước Khu vực tương đối cao nằm phía Bắc Đơng Bắc (Đức Huệ, Đức Hịa) Khu vực Đồng Tháp Mười địa hình thấp, trũng có diện tích gần 66,4% diện tích tự nhiên tồn tỉnh, thường xuyên bị ngập lụt hàng năm Khu vực Đức Hòa, phần Đức Huệ, Bắc Vĩnh Hưng, thị xã Tân An có số khu vực đất tốt, sức chịu tải cao, việc xử lý móng phức tạp Còn lại hầu hết vùng đất khác có đất yếu, sức chịu tải Về phương diện địa chất - trầm tích có nhóm đất xám (phù sa cổ) thuộc trầm tích Pleistocene, phần cịn lại có nguồn gốc từ lắng tụ phù sa trẻ, trầm tích Holocene phần lớn đất đai Long An tạo thành dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạp chất hữu nên đất có dạng cấu tạo bời rời, tính chất lý kém, vùng thấp, trũng tích tụ nhiều độc tố làm cho đất trở nên chua phèn Qua điều tra bản, Long An có nhóm đất : + Nhóm đất phù sa cổ: Phân bổ địa hình cao - m so với mặt biển, bao gồm huyện Đức Hịa, Đức Huệ, Mộc Hóa Vĩnh Hưng Do địa hình cao thấp khác nên chịu tác động q trình rửa trơi xói mịn + Nhóm đất phù sa : Đất có hàm lượng dinh dưỡng khá, phân bổ chủ yếu huyện, thị : Tân Thạnh, Thị xã Tân An, Tân Trụ, Cần Đước, Bến Lức, Châu Thành Mộc Hóa HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ôtô & TP K18 Trang Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 1.3.3 Chiều cao đắp H=4.2m, H bùn =24.3m Độ lún Uy phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Uy=49.58cm Chuyển vị Ux phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Ux=13.22cm HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ôtô & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Độ lún tổng Uy phương án cọc cát Uy=70.89cm Hệ cố ổn định trượt ∑- Msf chiều cao đắp sau xử lý là: 1.826, 1.795,1.768 HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách KIỂM TỐN ỔN ĐỊNH VÀ DỰ TÍNH ĐỘ LÚN CỐ KẾT NỀN ĐƯỜNG TRƯỚC KHI XỬ LÝ (MỞ RỘNG QUỐC LỘ ĐOẠN QUA THÀNH PHỐ TÂN AN) HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 2.1 XỬ LÝ NỀN BẰNG BẤC THẤM (H đắp =3.0m, H đắp =3.2m) HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 2.2 XỬ LÝ NỀN BẰNG ĐÀO THAY ĐẤT KẾT HỢP VỚI TRẢI VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (H đắp =3.0m, H đắp =3.2m) HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách KIỂM TỐN ỔN ĐỊNH VÀ DỰ TÍNH ĐỘ LÚN CỐ KẾT NỀN ĐƯỜNG TRƯỚC KHI XỬ LÝ (TUYẾN N1 ĐOẠN MỎ VẸT – BÌNH HIỆP) HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.1 XỬ LÝ NỀN BẰNG GIẾNG CÁT HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.1.1 Chiều cao đắp H=4.5m, H bùn =15m Độ lún Uy phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Uy=42.76cm HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Chuyển vị Ux phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Ux=11.18cm Độ lún tổng Uy phương án giếng cát Uy=57.48cm 3.1.2 Chiều cao đắp H=5.5m, H bùn =18m Độ lún Uy phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Uy=70.0cm HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Chuyển vị Ux phương án giếng cát sau 10 tháng gia tải Ux=21.27cm Độ lún tổng Uy phương án cọc cát Uy=105cm Hệ cố ổn định trượt ∑- Msf chiều cao đắp sau xử lý là: 1.58, 1.52 HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.2 XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.2.1 Chiều cao đắp H=4.0m, H bùn =15m Độ lún Uy phương án cọc đất xi măng sau tháng Uy=16.36cm Chuyển vị Ux phương án cọc đất xi măng sau tháng Ux=13.24cm HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Độ lún tổng Uy phương án cọc đất xi măng Uy=39.0cm Phân bố ứng suất đất sau thi công cọc đất xi măng HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách 3.2.1 Chiều cao đắp H=5.5m, H bùn =18m Độ lún Uy phương án cọc đất xi măng sau tháng Uy=21.41cm HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: TS Lê Văn Bách Chuyển vị Ux phương án cọc đất xi măng sau tháng Ux=17.58cm Độ lún tổng Uy phương án cọc đất xi măng Uy=55.24cm Hệ cố ổn định trượt ∑- Msf chiều cao đắp sau xử lý là: 2.05, 1.95 HVTH: Bùi Hà Thanh – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K18