Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô khu vực huyện nhà bè tp hồ chí minh,luận văn thạc sĩ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài .5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .6 Độ tin cậy đề tài nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .6 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT YẾU TẠI HUYỆN NHÀ BÈ 1.1 Tổng quan đất yếu: 1.1.1 1.1.2 Khái niệm: .7 Phân loại: 1.1.3 1.1.4 1.1.5 Phân bố đất yếu: .8 Các loại đất yếu thường gặp: Ảnh hưởng đất yếu đến cơng trình xây dựng: 1.2 Phân vùng đất yếu khu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Minh: 1.3 Đặc trưng lý đất yếu khu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Minh: 10 CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ TẠI HUYỆN NHÀ BÈ VÀ TP.HỒ CHÍ MINH .12 2.1 Giới thiệu sở lý thuyết biện pháp xử lý đất yếu thường gặp TP Hồ Chí Minh Huyện Nhà Bè, phân tích ứng dụng phương pháp cho loại đất yếu khác nhau: 12 2.1.1 Các giải pháp khơng cải thiện đất yếu q trình xây dựng: 12 2.1.1.1 2.1.1.2 2.1.1.3 2.1.1.4 Gia tải lớp: .12 Đắp bệ phản áp: .13 Sử dụng vải địa kỹ thuật: 14 Sử dụng móng cọc: 15 HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:1 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP 2.1.2 Các giải pháp cải thiện đất yếu trình xây dựng: 15 2.1.2.1 2.1.2.2 2.1.2.3 2.1.2.4 2.2 Đào phần đào toàn đất yếu (phương pháp thay đất) 15 Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng: (Sử dụng bất thấm, giếng cát) 16 Cố kết hút chân không: 20 Gia cố đất yếu cọc đất gia cố vôi ximăng: 41 Các biện pháp xử lý đất yếu công Huyện Nhà Bè Tp.HCM 44 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 Dự án ”Đường nối từ kho dầu B đến ngả ba Nhơn Đức”: 44 Giới thiệu dự án: 44 Điều kiện địa chất khu vực: 44 Giải pháp xử lý áp dụng: 45 Dự án ”Đại lộ Đông Tây” (Gói thầu số 1) 45 Giới thiệu dự án: 45 Điều kiện địa chất khu vực: 45 Giải pháp xử lý áp dụng: 46 CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỨ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ KHU VỰC HUYỆN NHÀ BÈ – TP.HỒ CHÍ MINH: 48 3.1 Phân tích điều kiện địa hình, địa chất xây dựng đường ơtơ đắp đất yếu khu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Minh: 48 3.1.1 3.1.2 Điều kiện địa hình: .48 Điều kiện địa chất: 48 3.2 Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô khu vực Huyện Nhà Bè – TP Hồ Chí Minh: 48 Nội dung cần tính tốn thiết kế đắp đất yếu 48 Ổn định: 49 Lún: 49 Lý thuyết tính tốn lún ổn định: 50 Ổn định: 50 Lún: 52 Kiểm toán ổn định trượt biến dạng lún đường chưa xử lý: 60 3.2.3.1 Tính tốn với phân vùng 1: 62 3.2.3.1.1 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =1.0m, chiều sâu đất yếu H=5.0m 62 3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.2 3.2.2.1 3.2.2.2 3.2.3 3.2.3.1.2 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =1.5m, chiều sâu đất yếu H=5.0m 62 3.2.3.1.3 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=5.0m 63 3.2.3.2 Tính toán với phân vùng 2: 63 3.2.3.2.1 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=10.0m 63 HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:2 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP 3.2.3.2.2 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=15.0m 63 3.2.3.2.3 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=20.0m 64 3.2.3.3 Tính tốn với phân vùng 3: 64 3.2.3.3.1 Tính toán với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=25.0m 64 3.2.3.3.2 Tính tốn với chiều cao đắp Hđắp =2.0m, chiều sâu đất yếu H=30.0m 65 3.2.4 Kiểm toán ổn định trượt biến dạng lún đường xử lý cột đất gia cố ximăng .66 3.2.4.1 Ngun lý tính tốn: 66 3.2.4.2 Lý thuyết phần tử hữu hạn tính tốn theo phân mềm Plasix .67 3.2.4.3 Mơ hình tính tốn: 70 3.2.4.4 Tính tốn với phân vùng 1: 71 3.2.4.4.1 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=5.0m: 71 a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =4.0m: 71 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =5.0m: 73 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =3.0m: 73 3.2.4.4.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=10.0m: 74 a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =8.5m: 74 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =10.0m: 74 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =7.0m: 74 3.2.4.5 Tính tốn với phân vùng 2: 74 3.2.4.5.1 Tính toán với chiều sâu đất yếu H=15.0m: 74 a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =13.5m: 74 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =15m: 74 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =12m: 74 3.2.4.5.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=20m: 74 a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =17.0m: 74 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =20.0m: 77 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =15.5m: 77 3.2.4.6 Tính tốn với phân vùng 3: 78 3.2.4.6.1.Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=25m, cột đất gia cố ximăng sâu 21.5m .78 a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =21.5m: 78 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =25.0m: 78 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =20.0m: 78 3.2.4.6.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=30m: .78 HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:3 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP a) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =26.5m: 78 b) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =30.0m: 80 c) Chiều dài cột đất gia cố ximăng Lcột =25.0m: 80 3.2.5 Kiểm toán ổn định trượt biến dạng lún đường xử lý giếng cát: .81 3.2.5.1 Tính tốn với phân vùng 1: 83 3.2.5.1.1 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=5m, giếng cát sâu 5m, Hđắp=3m 83 3.2.5.1.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=10.0m, giếng cát sâu 10.0m, Hđắp=4m 84 3.2.5.2 Tính tốn với phân vùng 2: 84 3.2.5.2.1 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=15m, giếng cát sâu 15.0m, Hđắp=4m 84 3.2.5.2.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=20m, giếng cát sâu 17.5m, Hđắp=4m 85 3.2.5.3 Tính tốn với phân vùng 3: 86 3.2.5.3.1 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=25m, giếng cát sâu 18.5m, Hđắp=4.5m 86 3.2.5.3.2 Tính tốn với chiều sâu đất yếu H=30m, giếng cát sâu 19.5m, Hđắp=4.5m 86 3.2.6 Kiểm toán ổn định trượt biến dạng lún đường sử dụng giải pháp thay phần đất yếu sử dụng vải địa kỹ thuật: 86 3.2.6.1 Tính tốn với chiều sâu đất yếu Hđ.yếu = 5.0m: 87 3.2.6.2 Tính toán với chiều sâu đất yếu Hđ.yếu = 10.0m: 87 3.2.6.3 Tính tốn với chiều sâu đất yếu Hđ.yếu = 15.0m: 87 3.2.7 Yếu tố kinh tế giải pháp xử lý đất yếu: 87 3.3 Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu tương ứng với phân vùng đất yếu, chiều cao đất đắp cấp cơng trình tương ứng với biện pháp xử lý hợp lý nhất: 88 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: .90 Kết luận: 90 Kiến nghị: 90 Những tồn hướng tới nghiên cứu 91 HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:4 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Huyện Nhà Bè hướng phát triển, mở rộng nội thành Thành Phố Hồ Chí Minh phía Nam, phục vụ cho việc giãn dân đưa sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp từ nội thành Theo quy hoạch Huyện Nhà Bè đến năm 2020 hoàn thiện hệ thống đường khu vực nối khu dân cư dự án ” Đường nối từ kho dầu B đến ngả ba Nhơn Đức” hệ thống đường nối từ Huyện Nhà Bè vào trung tâm TP.Hồ Chí Minh dự án ”Liên Tỉnh Lộ 15B” (lộ giới 40m) Theo số liệu khảo sát địa chất số khu vực Huyện Nhà Bè như: Xã Nhơn Đức, Thị Trấn Phú Xuân, Xã Phước Lộc địa chất khu vực phân bố đồng với bề dày lớp đất yếu giao động từ 20m đến 25m cao độ thiết kế quy hoạch Huyện +2,2m Biện pháp xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô công trình xây dựng khu vực Huyện Nhà Bè chưa phù hợp chẳng hạn như: + Một số cơng trình chưa nghiên cứu đến vấn đề phân kỳ đầu tư vào việc xử lý đất yếu; thời gian đầu lưu lượng xe cịn thấp việc xử lý tắt lún đất không cần thiết + Việc áp dụng biện pháp xử lý đất yếu cho công trình chưa hợp lý mặt kinh tế - kỹ thuật + Chưa nghiên cứu đến thay đổi chiều cao đắp đất Hđắp với biện pháp xử lý đất yếu Vì với đồ án ”nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô khu vực Huyện Nhà Bè – TP Hồ Chí Minh” cần thiết nhằm tìm phương pháp xử lý đất yếu cho tối ưu mặt kinh tế, kỹ thuật thi công hiệu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Lựa chọn giải pháp xử lý thích hợp xây dựng đường ơtơ lớp đất yếu với điều kiện địa chất khu vực Huyện Nhà Bè - Tp Hồ Chí Minh HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:5 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu điều kiện địa chất, tính chất xây dựng thuận lợi khó khăn trình triển khai để đưa giải pháp xử lý đất yếu xây dựng đường ôtô địa bàn Huyện Nhà Bè - Tp Hồ Chí Minh Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu địa chất cơng trình xây dựng khu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Minh Nghiên cứu tính hiệu giải pháp xử lý đất yếu áp dụng biện pháp xử lý vào kgu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thống kê kết hợp với số liệu khảo sát địa chất thực tế công trình Huyện Nhà Bè để phân tích đánh giá nhằm đưa giải pháp xử lý xây dựng đường ôtô đắp đất yếu phù hợp với điều kiện cụ thể khu vực nghiên cứu Độ tin cậy đề tài nghiên cứu Qua kết nghiên cứu số liệu địa chất cơng trình khu vực Huyện Nhà Bè – TP.Hồ Chí Mính, kết hợp với việc lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu tính tốn phân mềm Plasix 8.5 Vì kết nghiên cứu đề tài đáng tin cậy Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Với kết nghiên cứu đề tài tài liệu tham khảo thiết kế xử lý đất yếu công trinh khu vực Huyện Nhà Bè HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ơtơ & TP K17 Trang:6 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT YẾU TẠI HUYỆN NHÀ BÈ 1.1 Tổng quan đất yếu: 1.1.1 Khái niệm: Nền đất đất yếu trạng thái tự nhiên, độ ẩm chúng gần cao giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo kết cắt nhanh khơng nước từ 0.15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát từ 00 đến 100 lực dính từ kết cắt cánh trường Cu ≤ 0.35daN/cm2 Có thể định nghĩa đất yếu theo sức kháng cắt khơng nước, Su, trị số xun tiêu chuẩn, N, sau: - Đất yếu : Su ≤ 12.5 KPa N ≤ - Đất yếu : Su ≤ 25 KPa N ≤ Đất yếu đối tượng nghiên cứu xử lý phức tạp, địi hỏi cơng tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích tính tốn cơng phu Để xử lý đất yếu đạt hiệu cao phải có yếu tố tay nghề thiết kế bề dày kinh nghiệm xử lý tư vấn việc lựa chọn giải pháp hợp lý 1.1.2 Phân loại: Đất mềm yếu nói chung loại đất có khả chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có mơđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), có sức kháng cắt nhỏ Khi xây dựng cơng trình đất yếu mà thiếu biện pháp xử lý thích đáng hợp lý phát sinh biến dạng chí gây hư hỏng cơng trình Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối làm tăng độ bền đất, làm giảm tổng độ lún độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi cơng giảm chi phí đầu tư xây dựng Cách phân biệt đất yếu nước nước ngồi có tiêu chuẩn cụ thể để phân loại đất yếu Theo ngun nhân hình thành: loại đất yếu có nguồn gốc khống vật nguồn gốc hữu - Loại có nguồn gốc khoáng vật : thường sét sét trầm tích nước ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, thung lũng - Loại có nguồn gốc hữu : hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, loại thực vật phát triển, thối rữa phân huỷ tạo vật lắng hữu lẫn với trầm tích khoáng vật HVTH: Phan Thanh Tứ – Lớp XD Đường Ôtô & TP K17 Trang:7 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên nghành xây dựng Đường ôtô & đường TP Phân biệt theo tiêu lý (trạng thái tự nhiên): Thông thường phân biệt theo trạng thái tự nhiên tính chất lý chúng hàm lượng nước tự nhiên, tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hồ, góc nội ma sát (chịu cắt nhanh) cường độ chịu cắt Phân biệt đất yếu loại sét sét, đầm lầy than bùn (phân loại theo độ sệt) Một số tiêu phân biệt loại đất mềm yếu: Chỉ tiêu Giá trị tiêu Chỉ tiêu Loại đất Đất sét Đất sét Bảng1.1 Hàm lượng nước Độ rỗng tự nhiên tự nhiên (%) ≥ 35 ≥ 1,0 Cường độ chịu cắt (KPa) < 35 giới hạn lỏng Hàm lượng nước tự nhiên (%) Độ rỗng tự nhiên Hệ số co ngót (MPa-1) Độ bão hồ (%) Góc nội ma sát (o) (chịu cắt nhanh) > 40 > 30 > 1,2 > 0,95 > 0,50 > 0,30 > 95 > 95