Nghiên cứu sử dụng tỉ lệ xi măng cho giải pháp gia cố nền đất yếu bằng phương pháp cọc đất gia cố xi măng tại công trình nhà máy xử lý khí cà mau , tỉnh cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN THƢỞNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỶ LỆ XI MĂNG CHO GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƢƠNG PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG TẠI CƠNG TRÌNH: NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU, TỈNH CÀ MAU CHUYÊN NGÀNH : XD ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mà SỐ: 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ VĂN BÁCH TP.HỒ CHÍ MINH - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: - Luận văn sản phẩm nghiên cứu - Số liệu luận văn tổng hợp trung thực - Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Học Viên Nguyễn Văn Thưởng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS LÊ VĂN BÁCH tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Em chân thành cám ơn sâu sắc đến quý thầy cô giáo giảng dạy lớp cao học xây dựng đường ô tô thành phố k22.1 suốt thời gian qua, quý thầy cô giáo giúp em có kiến thức lĩnh vực chuyên môn kinh nghiệm quý báu sống hàng ngày, kiến thức giúp em có thêm kinh nghiệm, nguồn động lực thúc đẩy em cố gắng lên công việc sống Em muốn gửi lời cảm ơn đến anh em lớp cao học xây dựng đường ô tô thành phố k22.1 khóa trước giúp đỡ, cho em lời khuyên bổ ích chun mơn q trình nghiên cứu tài liệu mà anh chị em cho em để hoàn thành luận văn Tuy nhiên vấn đề nghiên cứu luận văn dừng lại phạm vi cơng trình cụ thể nên cịn nhi ều hạn chế trình đánh giá khách quan cách sâu sắc Những vấn đề đặt khn khổ luận văn cịn chưa giải triệt để, xin chân thành cám ơn nghiêm túc tiếp thu ý kiến đóng góp q thầy bạn Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến tất bạn bè, đặc biệt cha mẹ, anh chị em gia đình người ln kịp thời động viên giúp đỡ em vượt qua khó khăn sống Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Học Viên Nguyễn Văn Thƣởng MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .2 Phƣơng pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn .2 CHƢƠNG TỔNG QUAN ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Khái niệm đất yếu yêu cầu xử lý đất yếu 1.2 Các giải pháp xử lý đất yếu 1.2.1 Đầm chặt rơi 1.2.2 Cọc tre, cừ tràm 1.2.3 Đào bỏ phần thay bỏ toàn đất yếu 12 1.2.4 Bệ phản áp 13 1.2.5 Phương pháp nén trước kết hợp thoát nước thẳng đứng bấc thấm (PVD) giếng cát (SD) 14 1.2.6 Xử lý cọc cát (Sand compaction pile method-SCP) 17 1.2.7 Phương pháp hút chân không 20 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ GIA CỐ SỬ DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 25 2.1 Giới thiệu chung 25 2.2 Phạm vi áp dụng .32 2.3 Cơ sở lý thuyết cho cọc xi măng đất .34 2.3.1 Chất gia cố 34 2.3.2 Các phản ứng hóa học 34 2.3.3 Quá trình nèn chất học 38 2.3.4 Quá trình cố kết thấm .40 2.3.5 Quá trình gia tăng cường độ cọc gia cố sức kháng cắt đất 41 2.4 Các nhân tố ảnh hƣởng tới cọc xi măng đất 42 2.4.1 Nguyên lý đất trộn xi măng .42 2.4.2 Đặc tính đất trộn xi măng 45 2.4.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ cọc xi măng 46 2.5 Công nghệ thi công cọc xi măng đất: Công nghệ trộn sâu 57 2.5.1 Giới thiệu chung 57 2.5.2 Phạm vi áp dụng 58 2.5.3 Thi công 58 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ GPP CÀ MAU 70 3.1 Giới thiệu chung 70 3.2 Điều kiện địa hình .71 3.3 Điều kiện thủy văn 71 3.4 Điều kiện địa chất .73 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƢƠNG PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO CƠNG TRÌNH “NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU” .77 4.1 Thông số tiêu địa chất 77 4.1.1 Điều kiện địa chất cơng trình 77 4.1.2 Vật liệu đắp 77 4.1.3 Bảng tổng hợp tiêu lý đất 78 4.2 Ngun lý tính tốn 79 4.2.1 Tính tốn ổn định .79 4.2.2 Tính tốn biến dạng lún .80 4.2.3 Thiết kế tầng đệm .81 4.3 Giải pháp thiết kế cọc xi măng đất 83 4.3.1 Chất kết dính .83 4.3.2 Thông số cọc xi măng đất 84 4.4 Thí nghiệm xác định tỷ lệ trộn cọc xi măng đất khu vực “Nhà máy GPP Cà Mau” 86 4.4.1 Yêu cầu thiết kế 86 4.4.2 Vật liệu sử dụng 87 4.4.3 Tạo mẫu trộn đất – xi măng- nước 87 4.4.4 Thực hành 88 4.4.5 Thí nghiệm mẫu trộn 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 Kết luận 94 Kiến nghị 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC VÍ DỤ VỀ XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 97 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HƠNG 116 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại đất yếu theo tính chất cơng trình xây dựng bên Bảng 1.2 Độ lún dư cho phép cịn lại sau hồn thành cơng trình Bảng 2.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới cường độ xi măng - đất 47 Bảng 2.2 So sánh công nghệ trộn khô Bắc Âu Nhật Bản 60 Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật cơng nghệ trộn khơ Bắc Âu Nhật Bản 61 Bảng 2.4 Công nghệ trộn ướt châu Âu Nhật Bản 64 Bảng 2.5 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt châu Âu Nhật Bản 66 Bảng 3.1 Mực nước thiết kế lớn trạm (cm) 73 Bảng 3.2 Mực nước thiết kế nhỏ trạm (cm) 73 Bảng 4.1 Chỉ tiêu vật liệu đắp đường sử dụng cho thiết kế 78 Bảng 4.2 Tổng hợp gía trị phục vụ tính tốn thiết kế xử lý đất yếu 78 Bả ất khô 87 Bảng 4.4 Thành phần hồ ximăng tính theo tỷ lệ Nước/Ximăng 88 Bảng 4.5 Số lượng mẫu thí nghiệm cấp phối 88 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết thí nghiệm nén nở hơng 93 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thiết bị đầm rơi Hình 1.2 Giải pháp cọc tre, cọc tràm ổn định Hình 1.3 Giải pháp cọc tràm ổn định Hình 1.4 Sơ đồ bố trí cọc tre, cọc tràm 11 Hình 1.5 Thay đào bỏ phần đất yếu 12 Hình 1.6 Phương pháp bệ phản áp 13 Hình 1.7 Phương pháp nén trước kết hợp nước thẳng đứng bấc thấm (PVD) giếng cát (SD) 14 Hình 1.8 Toán đồ xác định độ cố kết Ur, Uz theo Nr ,Nz n=D/d 17 Hình 1.9 Bố trí cọc cát phạm vi nén chặt đất 19 Hình 1.10 Bố trí cọc cát theo sơ đồ tam giác 19 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý biện pháp cố kết hút chân không 21 Hình 1.12 xử lý cố kết hút chân khơng khơng có màng kín khí 22 Hình 1.13 Biểu đồ quan hệ độ cố kết mặt phẳng Uv với Tv 24 Hình 2.1 Cọc đất xi măng 25 Hình 2.2 Ảnh hưởng loại đất 48 Hình 2.3 Ảnh hưởng loại đất đến cường độ nén 49 đại lộ Đơng tây Sài Gịn 49 Hình 2.4 Ảnh hưởng tuổi xi măng – đất 50 Hình Mối tương quan cường độ nén ngày 28 ngày 52 Hình 2.6 Ảnh hưởng loại xi măng đến cường độ nén 52 Hình 2.7 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến cường độ chịu nén 53 Hình 2.8 Ảnh hưởng tỷ lệ xi măng đến cường độ nén 53 Hình 2.9 Ảnh hưởng lượng nước ban đầu đến cường độ nén 54 Hình 2.10 Ảnh hưởng độ ẩm đến cường độ nén nở hơng đại lộ Đơng tây Sài Gịn 54 Hình 2.11 Ảnh hưởng độ pH đến cường độ nén nở hông đại lộ Đơng tây Sài Gịn 55 Hình 2.12 Ảnh hưởng độ rỗng đến cường độ nén nở hông đại lộ Đơng Tây Sài Gịn 56 Hình 2.13 Phân loại chung thiết bị trộn sâu 57 Hình 2.14 Ứng dụng trộn sâu 58 Hình 2.15 Nguyên tắc thực dự án thi công trộn sâu 59 Hình 2.16 Sơ đồ thi cơng trộn khơ 59 Hình 2.17 Công nghệ đơn pha 62 Hình 2.18 Cơng nghệ hai pha 62 Hình 2.19 Cơng nghệ ba pha 63 Hình 2.20 Sơ đồ thi công trộn ướt 63 Hình 2.21 Thí dụ bố trí trụ trộn khơ: 66 Hình 2.22 Bố trí trụ trùng theo khối 66 Hình 2.23 Bố trí trụ trộn ướt mặt đất 67 Hình 2.24 Thí dụ bố trí trụ trộn ướt biển 67 Hình 2.25 Bố trí trụ trùng trộn ướt, thứ tự thi công 67 Hình 2.26 Ổn định khối kiểu A 68 Hình 2.27 Ổn định khối kiểu 68 Hình 2.28 Các ứng dụng trộn sâu ( Terashi, 1997) 69 Hình 3.1 Đặc trưng mực nước (cm) tháng theo năm trạm Cà Mau 72 Hình 3.2 Đặc trưng mực nước (cm) tháng theo năm trạm Sơng Đốc72 Hình 3.3 Tổng hợp tiêu lý theo độ sâu DD: Đất 75 Hình 3.4 Mặt cắt địa chất điển hình khu vực; 76 Hình 4.1 Sơ đồ tính lực kéo lưới gia cường 82 Hình 4.2 (a) - Cọc ma sát, (b) - Cọc chống 86 Hình 4.3 Trộn đất sơ từ ống mẫu nguyên dạng 89 Hình 4.4 Quy trình nhào trộn đồng hỗn hợp đất ximăng 89 Hình 4.5 Trộn đất đúc mẫu khuôn 50 x h100mm 90 Hình 4.6 Dưỡng hộ mẫu điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20±3oC độ ẩm >95% 90 Hình 4.7 Cơng tác gia cơng bề mặt mẫu cho thí nghiệm nén 91 Hình 4.8 Cân mẫu trước nén 91 Hình 4.9 Thí nghiệm nén nở hơng thiết bị tự động 92 104 ch - Hệ số cố kết theo ph-ơng ngang đất tự nhiªn, = 2cv; cv - HƯ sè cè kÕt theo ph-ơng ngang đất tự nhiên t - Thời gian cố kết; R - Bán kính ảnh h-ởng cọc Với cọc bố trí hình ô vuông, R = 0,56c f ( n) n2 n2 ln(n) 0, 75 1 (1 ) n 4n2 n2 1 kdat LD n2 r kcoc n = R/r với r bán kính cọc c - Khoảng cách tâm cọc; LD - Chiều dài thoát n-ớc = chiều dài cọc; kđất sét - Hệ số thấm đất tự nhiên ch-a gia cố; kcoc - Hệ số thấm vật liệu cọc (ph-ơng pháp trộn -ít); kcäc/k®Êt sÐt 2.3.4.2 - Độ lún lớp đất yếu khối gia cố (S2) Độ lún lớp đất yếu khối gia cố tính tốn theo phương pháp cộng lún lớp Độ lún tổng cộng: S2 = S2tt+S2c S2c – Độ lún cố kết S2tt – Độ lún tức thời - Lún cố kết đường tính theo cơng thức Đối với đất cố kết bình thường: S2c p dp Cc Hi log 0( i ) eo p0( i ) Đối với đất cố kết: S2c S2c p dp Cs H i log 0(i ) eo p0( i ) Cs H i pc log eo p0(i ) Nếu po + dp pc 105 dpi – ứng suất thẳng đứng đường gây Pc – áp lực tiền cố kết Cc - Hệ số nén Cs - Hệ số nén lại Hi – Chiều dầy lớp đất thứ i i – Ký hiệu phân tố thứ i - Độ lún tức thời xác định sở độ lún cố kết: S2tt = (m-1).S2c với đường có sử dụng vải địa kỹ thuật, tham khảo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 lấy m=1.1 2.3.4.3 - Cố kết Cố kết thẳng đứng lớp đất tính theo lý thuyết cố kết thấm Terzaghi qua công thức: Tv Cv * t H2 Trong đó: Tv- Nhân tố thời gian Cv- Hệ số cố kết thẳng đứng t - Thời gian H - Chiều dài đường thấm (bằng chiều dầy lớp đất cố kết chiều; nửa chiều dầy lớp đất cố kết chiều) - Và độ cố kết Uv tra (hoặc tính) qua Tv - Độ lún cố kết đắp đất yếu sau thời gian t xác định sau: St = Sc Uv - Phần độ lún cố kết lại sau thời gian t, S là: S = (1-U) Sc 2.4 Ổn định trượt Hệ số ổn định trượt (Fs) tính theo công thức Bishop sau: Fs Cu b ma w ub tan ' w sin 106 Trong đó: ma cos tan tan ' FS Cu - Lực dính - Góc nội ma sát b - Chiều rộng mảnh phân tố u - áp lực nước lỗ rỗng W - Trọng lượng mảnh phân tố Mơ hình kiểm tốn trƣợt - Góc nghiêng mặt đáy phân tố 2.5 Tính tốn vải địa kỹ thuật (ĐKT) 2.5.1 Tính lực kéo vải ĐKT Trp Sơ đồ tính WT Trp - Tính hệ số phân bố tải trọng thẳng đứng vải Địa kỹ thuật cột đất liền kề, xét trường hợp: + H > 1.4(s-a): WT 1.4s * f fs ( s a) s2 s( f fs H + 0.7(s-a) ≤ H ≤ 1.4(s-a): WT s2 + WT = a - pc' ' v p ' c Cc a H s2 a2 f q ws ) a2 ' v Lực kéo tác dụng lên vải ĐKT hiệu ứng vòm: s2 a2 pc' s2 a2 pc' ' v ' v 107 Trp WT ( s a) 1 2a Trong biểu thức trên: WT – Tải trọng thẳng đứng phân bố vải Địa kỹ thuật cọc liền kề ffs – Hệ số tải trọng đất đắp, xét TTGH cường độ ffs = 1.3 fq– Hệ số tải trọng tải trọng hoạt tải, xét TTGH cường độ fq = 1.3 a– Đường kính cột đất (d) s – Khoảng cách trụ liền kề H – Chiều cao đất đắp đỉnh cột đất (bao gồm kết cấu áo đường) – Trọng lượng đơn vị trung bình đất đắp kết cấu áo đường p'c - ứng suất thẳng đứng đỉnh cột đất ' v f fs H f q ws - ứng suất tính tốn thẳng đứng trung bình đỉnh cột đất ws – Tải trọng phân bố hoạt tải - Biến dạng vải ĐKT 2.5.2 Lựa chọn loại vải ĐKT Cường độ thiết kế vải ĐKT phải đảm bảo: TD fn Tr , TD Tu fm Trong đó: TD – Cường độ thiết kế vải ĐKT Tu – Cường độ danh định vải ĐKT, sở loại vải ĐKT Tr – Lực kéo tính tốn vải ĐKT, theo phương dọc đường, Tr= Trp, theo phương ngang, Tr = Trs + Tds fn – Hệ số liên quan tới tính kinh tế tầm quan trọng kết cấu fm – Hệ số liên quan tới vật liệu điều kiện sử dụng vải ĐKT 2.6 Phƣơng pháp tính tốn Các tính tốn thiết kế xử lý đất yếu, theo lý thuyết công thức trình bầy trên, thực máy tính, với trợ giúp phần mềm OFFICEEXCEL, GEO-SLOPEW 108 “Bảng tính đính kèm” TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CDM Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau -:TÍNH TỐN NỀN ĐẤT YẾU TRƯỚC KHI XỬ LÝ Thông số đắp B e (m) 6,00 Chiều cao đắp thiết kế He (m) 2,30 Đất đắp ban đầu H1 (m) 1,50 17,00 Tổng chiều tính tốn Htt (m) 2,89 Lớp áo đường H2 (m) 0,50 23,50 n a (m) 1,50 3,45 Lớp đệm cát Đất đắp bù lún H3 (m) Hbl (m) 0,30 0,59 17,00 17,00 C (kN/m2) 10-4cm2/s Taluy đường (1/n) Chiều rộng mái taluy Thông số Giá trị (kN/m3) Chiều rộng đường o Các đặc tính đất Tên lớp Chiều dày (m) Ch.sâu đáy lớp (m) (kN/m3) eo Cc Cr Pc (độ) (kN/m2) Cv DD 1,00 -1,00 16,20 1,62 0,436 0,240 38,00 6,31 9,00 6,46 15,80 -16,80 16,20 1,94 0,918 0,128 77,00 4,51 9,00 3,06 4,20 -21,00 15,50 0,82 9,01 12,00 4,20 -25,20 17,40 0,71 17,96 31,00 2,40 -27,60 19,50 0,76 17,90 24,00 3,80 -31,40 18,90 0,93 18,83 25,00 Chiều sâu mực nước ngầm (m) 0,00 Số đường thấm Hệ số cố kết trung bình 3,18 Chiều dài đường thấm (m) Ph.vi tính lún σz/σv z≥ 0,15 16,80 Tính tốn tải trọng Tĩnh tải Hoạt tải Đất đắp ban đầu H1 (m) (kN/m2) 25,50 Trọng lượng xe tải nặng G (kN) 300 Lớp áo đường H2 (m) (kN/m2) 11,75 Số xe xếp đường n (xe) 2,00 Lớp đệm cát H3 (m) (kN/m2) 5,10 Chiều dài tác dụng xe l (m) 6,60 Đất đắp bù lún Hbl (m) (kN/m2) 9,96 Chiều rộng xe b (m) 1,80 Chiều rộng lốp đôi e (m) 0,80 K/c ngang tối thiểu hai xe d (m) 1,30 Bề rộng phân bố ngang xe B (m) 5,70 q2 (kN/m2) 15,95 Pc Sc Tải trọng tĩnh tải t.dụng q1 (kN/m2) Tải trọng rải hoạt tải 52,31 Dự báo độ lún cố kết Tên lớp Z σv z hi eo Cc Cr σz 2 (m) (m) (kN/m ) (kN/m ) - - - (kN/m ) (kN/m ) (m) DD 0,50 1,00 6,39 3,2 1,62 0,44 0,24 52,3 38,00 0,126 2,00 2,00 6,39 12,8 1,94 0,92 0,128 50,9 77,00 0,061 4,00 2,00 6,39 25,6 1,94 0,92 0,128 45,5 77,00 0,039 6,00 2,00 6,39 38,3 1,94 0,92 0,128 39,2 77,00 0,028 8,00 2,00 6,39 51,1 1,94 0,92 0,128 33,5 77,00 0,041 10,00 2,00 6,39 63,9 1,94 0,92 0,128 28,9 77,00 0,058 12,00 2,00 6,39 76,7 1,94 0,92 0,128 25,3 77,00 0,076 14,00 2,00 6,39 89,5 1,94 0,92 0,128 22,3 77,00 0,060 15,90 1,80 6,39 101,6 1,94 0,92 0,128 20,0 77,00 0,044 17,80 2,00 5,69 113,0 0,82 0,00 18,2 0,00 0,000 19,80 2,00 5,69 124,4 0,82 0,00 16,5 0,00 0,000 20,90 0,20 5,69 130,7 0,82 0,00 15,7 0,00 0,000 22,00 2,00 7,59 138,8 0,71 0,00 15,0 0,00 0,000 24,00 2,00 7,59 154,0 0,71 0,00 13,8 0,00 0,000 25,10 0,20 7,59 162,4 0,71 0,00 13,3 0,00 0,000 26,20 2,00 9,69 172,8 0,76 0,00 12,7 0,00 0,000 27,40 0,40 9,69 184,4 0,76 0,00 12,2 0,00 0,000 28,60 2,00 9,09 195,5 0,93 0,00 11,7 0,00 0,000 30,50 1,80 9,09 212,7 0,93 0,00 11,0 0,00 0,000 Độ lún cố kết (m): Tổng độ lún (m): Sc = 0,533 S =1.1x S c = 0,586 109 Kiểm toán sức chịu tải đất Sức chịu tải đất điều kiện khơng nước tính tốn theo cơng thức: pugh= ( +2).cu + hm Hệ số an Hệ số an tồn tính tồn cho tốn phép Lớp đất Sức kháng cắt khơng nước Tải trọng kiểm tốn SCT SCT tính tốn Ký hiệu Su (kN/m2) Qa (kN/m2) Qult (kN/m2) Fs [Fs ] DD 15,00 68,26 77,12 1,13 2,50 Không đạt 15,00 68,26 77,12 1,13 2,50 Không đạt 18,00 68,26 92,55 1,36 2,50 Không đạt Kết luận: Nền đất không đảm bảo yêu cầu sức chịu tải Kiểm tốn ổn định Kết luận: Nền đất khơng đảm bảo yêu cầu ổn định tổng thể Ghi 110 TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CDM Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau -:TÍNH TỐN NỀN ĐẤT YẾU KHI XỬ LÝ BẰNG CDM Thông số đắp Be (m) 6,00 Chiều cao đắp thiết kế He (m) 2,30 Đất đắp ban đầu H1 (m) 1,50 17,00 Tổng chiều tính tốn Htt (m) 2,34 Lớp áo đường H2 (m) 0,50 23,50 n a (m) 1,50 3,45 Lớp đệm cát Đất đắp bù lún H3 (m) Hbl (m) 0,30 0,04 17,00 17,00 C (kN/m2) Su (kN/m2) Taluy đường (1/n) Chiều rộng mái taluy Thông số Giá trị (kN/m3) Chiều rộng đường o Các đặc tính đất Tên lớp Chiều dày (m) Ch.sâu đáy lớp (m) DD 1,00 -1,00 15,80 (kN/m3) Pc (độ) eo Cc Cr 16,20 1,620 0,436 0,240 38,00 6,31 9,00 15,00 -16,80 16,20 1,940 0,918 0,128 77,00 4,51 9,00 15,00 4,20 -21,00 15,50 0,820 0,000 0,000 0,00 9,01 12,00 18,00 4,20 -25,20 17,40 0,710 17,96 31,00 2,40 -27,60 19,50 0,760 0,000 0,000 0,00 17,90 24,00 0,00 3,80 -31,40 18,90 0,930 0,000 0,000 0,00 18,83 25,00 0,00 0,15 (kN/m ) Chiều sâu mực nước ngầm (m) 0,00 Số đường thấm Hệ số cố kết trung bình 3,18 Chiều dài đường thấm (m) Ph.vi tính lún σz/σv z≥ 16,80 Tính tốn tải trọng Hoạt tải Tĩnh tải Đất đắp ban đầu (kN/m ) 25,50 Trọng lượng xe tải nặng G (kN) Lớp áo đường (kN/m2) 11,75 Số xe xếp đường n (xe) Lớp đệm cát (kN/m2) 5,10 Chiều dài tác dụng xe l (m) 6,6 Đất đắp bù lún (kN/m2) 0,76 Chiều rộng xe b (m) 1,8 Chiều rộng lốp đôi e (m) 0,8 K/c ngang tối thiểu hai xe d (m) 1,3 Bề rộng phân bố ngang xe B (m) 5,7 15,95 Tải trọng tĩnh tải t.dụng q1 (kN/m2) Tải trọng rải hoạt tải 43,11 q2 (kN/m2) Thông số cọc xi măng đất Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị - Đường kính D m 0,80 - Chiều dài cọc Lc m 17,00 + Dọc tuyến m 1,50 + Ngang tuyến m 1,50 - Cao độ đỉnh cọc m Ghi - Khoảng cách - Cao độ đáy cọc m -17,00 - Tiết diện cọc Ac m2 0,503 - Tỷ lệ gia cố ap % 22,34 kN/m3 19,00 600 - Trọng lượng thể tích w c - Cường độ kháng nén cọc qu kN/m2 - Cường độ kháng cắt cọc Su kN/m2 300 = qu/2 - Mô đun biến dạng Ec kN/m2 60000 = 100*qu 300 111 Các tiêu tương đương gia cố sau xử lý: Chỉ tiêu tương đương lớp DD Cọc CDM Đất tự nhiên Nền tương đương CĐ đỉnh 0,00 m CĐ đỉnh 0,00 m CĐ đỉnh 0,00 m CĐ đáy -1,00 m CĐ đáy -1,00 m CĐ đáy -1,00 m 1,00 m 1,00 m 1,00 m Lc Ec Suc γc 60000 300 19,00 Ln kN/m En kN/m Sun kN/m γn 3750,00 15,00 16,20 kN/m kN/m kN/m Ltd Etd td Su γ td 16316,37 kN/m2 78,67 kN/m2 16,83 kN/m3 Chỉ tiêu tương đương lớp Cọc CDM Đất tự nhiên Nền tương đương CĐ đỉnh -1,00 m CĐ đỉnh -1,00 m CĐ đỉnh -1,00 m CĐ đáy -16,80 m CĐ đáy -16,80 m CĐ đáy -16,80 m Lc 15,80 m Ln 15,80 Ec 60000 kN/m2 En 3750,00 kN/m2 Suc γc 300 kN/m2 kN/m2 19,00 Sun γn 15,00 16,20 kN/m m kN/m Ltd Etd Su td γ td 15,80 m 16316,37 kN/m2 78,67 kN/m2 16,83 kN/m3 Dự báo độ lún sau xử lý 5.1 Độ lún S1 thân khối gia cố: S1 qH E tb aE c q.H (1 a ).E s Thơng Tải Sức Tỷ lệ gia Chiều số tính trọng kháng cố dài xử lý tốn tính tốn cắt Lớp qtt (kN/m2) As (%) Lxl (m) DD 43,11 22,340 1,00 43,11 22,340 15,80 Độ lún Mô đun biến dạng khối gia sau xử lý cố Sutd Etd (kN/m2) S1i (cm) 78,67 16316,37 0,26 78,67 16316,37 4,17 (kN/m2) Tổng độ lún thân khối gia cố S Ghi 4,44 Độ lún S tắt nhanh trình cọc hình thành cường độ Khi cọc đạt tới cường độ thiết kế độ lún khối gia cố khơng đáng kể (có thể bỏ qua) Bởi tính tốn xem S lún tức thời Tính tốn S để tính chiều cao bù lún q trình thi cơng 112 5.2 Độ lún S2 mũi cọc: Độ lún S2 đất yếu phía mũi cọc tính tốn đất yếu thơng thường Tên lớp Z σv z hi (m) (m) (kN/m ) DD 0,5 1,0 2,0 2,0 4,0 eo Cc Cr σz Pc Sc (kN/m ) - - - (kN/m ) (kN/m ) (m) 6,390 3,195 1,620 0,436 0,240 41,667 38,000 0,110 6,390 12,780 1,940 0,918 0,128 40,535 77,000 0,054 2,0 6,390 25,560 1,940 0,918 0,128 36,297 77,000 0,033 6,0 2,0 6,390 38,340 1,940 0,918 0,128 31,228 77,000 0,023 8,0 2,0 6,390 51,120 1,940 0,918 0,128 26,726 77,000 0,018 10,0 2,0 6,390 63,900 1,940 0,918 0,128 23,058 77,000 0,040 12,0 2,0 6,390 76,680 1,940 0,918 0,128 20,130 77,000 0,062 14,0 2,0 6,390 89,460 1,940 0,918 0,128 17,787 77,000 0,049 15,9 1,8 6,390 101,601 1,940 0,918 0,128 15,977 77,000 0,036 17,8 1,0 5,690 124,422 0,820 0,000 0,000 14,479 0,000 0,000 19,8 2,0 5,690 130,681 0,820 0,000 0,000 13,164 0,000 0,000 20,9 1,2 5,690 130,681 0,820 0,000 0,000 12,532 0,000 0,000 22,0 2,00 7,590 138,840 0,710 0,000 0,000 11,957 0,000 0,000 24,0 2,00 7,590 154,020 0,710 0,000 0,000 11,030 0,000 0,000 25,1 0,20 7,590 162,369 0,710 0,000 0,000 10,577 0,000 0,000 26,2 2,00 9,690 172,818 0,760 0,000 0,000 10,159 0,000 0,000 27,4 0,40 9,690 184,446 0,760 0,000 0,000 9,738 0,000 0,000 28,6 2,00 9,090 195,474 0,930 0,000 0,000 9,350 0,000 0,000 30,5 1,80 9,090 212,745 0,930 0,000 0,000 8,793 0,000 0,000 Độ lún cố kết (m): S2c = 0,000 Tổng độ lún (cm): S2 =1.1x S 2c = 0,00 Dự tính lún theo thời gian Năm Tv U S (cm) Độ lún theo thời gian S(t) (cm) Năm Tv U S (cm) Độ lún theo thời gian S(t) (cm) 0,00355 0,07662 4,44 0,00710 0,09860 4,44 0,34 11 0,03905 0,22238 4,44 0,99 0,44 12 0,04260 0,23214 4,44 0,01065 0,11791 1,03 4,44 0,52 13 0,04614 0,24190 4,44 0,01420 1,07 0,13462 4,44 0,60 14 0,04969 0,25109 4,44 1,11 0,01775 0,15015 4,44 0,67 15 0,05324 0,25967 4,44 1,15 0,02130 0,16470 4,44 0,73 16 0,05679 0,26825 4,44 1,19 0,02485 0,17757 4,44 0,79 17 0,06034 0,27677 4,44 1,23 0,02840 0,19024 4,44 0,84 18 0,06389 0,28476 4,44 1,26 0,03195 0,20133 4,44 0,89 19 0,06744 0,29275 4,44 1,30 10 0,03550 0,21242 4,44 0,94 20 0,07099 0,30073 4,44 1,33 Thời gian Nhân tố Độ cố kết thời gian Độ lún tổng Thời gian Nhân tố Độ cố kết thời gian Kết luận: Độ lún sau 15 năm khai thác cơng trình đảm bảo theo tiêu chuẩn 22TCN211-06 Cụ thể: S15 năm = 1,15 Tốc độ lún < 20cm / năm < 20 cm Kiểm toán sức chịu tải cọc 6.1 Sức chịu tải theo vật liệu cọc Qultcol = Acol.(3.5Cucol + h) Trong đó: + Acol : Tiết diện ngang cọc XMĐ + Cucol : Sức kháng cắt cọc XMĐ + h : Áp lực ngang hữu hiệu đất cọc Độ lún tổng 113 = v + 5Cusoil : Áp lực thẳng đứng hữu hiệu ban đầu đất h + v + Cusoil : Sức kháng cắt khơng nước đất xung quanh cọc CDM 6.2 Sức chịu tải cọc theo đất Qultsoil = ( D.Lcol + 2.25 .D2).Cusoil Trong đó: +D : Đường kính cọc CDM + Lcol + Cu : Chiều dài cọc CDM soil : Sức kháng cắt khơng nước trung bình đất xung quanh CDM STT Tham số tính Ký hiệu Đơn vị Chiều dài cọc Lc m 0,00 8,50 17,00 Sức chống cắt khơng nước đất xung quanh trụ Cu soil kN/m2 15,00 15,00 18,00 Áp lực thẳng đứng hữu hiệu ban đầu đất v kN/m2 59,05 77,48 117,02 Áp lực ngang đất trụ h kN/m2 134,05 152,48 207,02 Sức kháng cắt cọc xi măng đất Cu col kN/m2 300,00 300,00 300,00 Tiết diện cọc xi măng đất A col m2 0,503 0,503 0,503 Sức chịu tải theo vật liệu cọc Qcol kN/Cọc 729,94 757,72 839,96 Sức chịu tải theo vật liệu cọc Qult col kN/Cọc 729,94 Sức chịu tải theo đất Qult soil kN/Cọc 718,17 Đầu cọc Giữa cọc Mũi cọc 6.3 Tải trọng tác dụng lên cọc đơn (có xét đến hệ số tập trung ứng suất) Qa = c.Ac c : Tính STT tốn phần tính vải ĐKT (pc') Thơng số kiểm tốn Tải Sức chịu tải tính Hệ số an Hệ số an toàn kiến trọng tác Ghi tốn cọc nghị tồn dụng Qult (kN/Cọc) Qa Fs [Fs] Sức chịu tải ngắn hạn cọc đơn 718,17 84,08 8,54 2,50 Đạt Sức chịu tải dài hạn cọc đơn 538,63 84,08 6,41 2,50 Đạt 114 TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CDM Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau -:TÍNH TỐN VẢI ĐỊA KỸ THUẬT I.Tính lực kéo lưới ĐKT T rp 1.Tính hệ số phân bố tải trọng thẳng đứng lưới Địa kỹ thuật cột đất liền kề, xét trường hợp: + H > 1.4(s-a): 1.4s * f fs ( s a) WT s2 a2 s2 a2 pc' s2 a2 pc' ' v + 0.7(s-a) ≤ H ≤ 1.4(s-a): s( f fs H WT f q ws ) s2 s2 a2 + W T = nếu: a2 ' v pc' ' v Tỉ số áp lực thẳng đứng trung bình đáy đắp theo công thức Marston: p Cc a H ' c Cc =1.5 / - 0.07 Với ' v Trong đó: W T – Tải trọng thẳng đứng phân bố lưới Địa kỹ thuật cọc liền kề ff s – Hệ số tải trọng đất đắp, xét TTGH cường độ ff s = 1.3 fq– Hệ số tải trọng tải trọng hoạt tải, xét TTGH cường độ f q = 1.3 a– Đường kính cột đất (d) s – Khoảng cách trụ liền kề H – Chiều cao đất đắp đỉnh cột đất (bao gồm kết cấu áo đường) g – Trọng lượng đơn vị trung bình đất đắp kết cấu áo đường p'c - ứng suất thẳng đứng đỉnh cột đất ' v f q ws - ứng suất tính tốn thẳng đứng trung bình đỉnh cột đất f fs H ws – Tải trọng phân bố hoạt tải ' v f fs H f q ws Cc =1.5 / - 0.07 Cc a H pc' 76,77 = 4,33 = 167,28 ' v 1.4s * f fs ( s a) WT kN/m2 = s2 a2 s2 a2 pc' kN/m2 = ' v 18,67 kN/m2 8,21 kN/m2 Lực kéo tác dụng lên lưới ĐKT hiệu ứng vòm: Trp Với ε WT ( s a) 1 2a = độ dãn dài cốt ( không vượt 6%) 115 II Lựa chọn cường độ vải ĐKT Lựa chọn loại vải Địa kỹ thuật gia cường với cường độ 400x400 kN Điều kiện: TD fn Tr , TD Tu fm TD – Cường độ thiết kế vải ĐKT Tu – Cường độ danh định vải ĐKT, sở loại vải ĐKT Tr – Lực kéo tính tốn vải ĐKT, theo phương dọc đường, Tr= Trp, theo phương ngang, Tr = Trs + Tds fn – Hệ số liên quan tới tính kinh tế tầm quan trọng kết cấu ( lấy = 1.3) fm – Hệ số liên quan tới vật liệu điều kiện sử dụng vải ĐKT ( lấy = 1.1) Giá trị Tu (kN) 200,00 TD /fn (kN) TD /fm (kN) Tr (kN) 181,82 139,86 8,21 Kiểm toán Đạt III Tính chiều dài ngàm vải ĐKT Chiều dài dính bám lưới địa kỹ thuật tính theo công thức sau: Lb = fn*fp*Trp/[0.5ɣH(Cltanj’f )] = 2,40 m Trong đó: Lb – Chiều dài lưới Địa kỹ thuật tính từ mép cột fn – Hệ số liên quan tới tính kinh tế tầm quan trọng kết cấu fp – Hệ số tải trọng áp dụng cho sức kháng kéo vật liệu gia cường, f p = 1.3 Trp – Tải trọng kéo tính tốn H – Chiều cao đất đắp trung bình phạm vi dính bám g – Trọng lượng đơn vị đất đắp kết cấu áo đường Cl - hệ số tương tác cắt trượt đất đắp lưới ĐKT, C l = 0.9.tanjf ’ = tanj’/fms , j’ – Góc ma sát đất đắp 116 PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HƠNG BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HÔNG Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau 2.Phương pháp TN: ASTM D2166-00, ASTM C42/42M-04 Chiều cao mẫu: 100mm STT Ký hiệu mẫu Hàm lƣợng xi măng Kg/m3 Tỷ lệ N/XM Loại xi măng Đường kính mẫu: 50mm Loại XM: Holcim Stable Soil Tuổi thử nghiệm: 14 ngày Cƣờng độ lớn Cƣờng độ TB g/cm3 Lực nén lớn kgf kgf/cm2 kgf/cm2 305.70 1.56 227.80 11.50 308.90 1.57 234.97 11.80 Trọng lƣợng mẫu Trọng lƣợng riêng g Ứng suất cắt lớn kgf/cm2 Ứng suất cắt TB kgf/cm2 Holcim/100/14D-1 Holcim/100/14D-2 Holcim/100/14D-3 305.80 1.56 244.05 12.30 6.15 152.50 Holcim/120/14D-1 305.20 1.55 330.53 16.60 8.30 141.20 Holcim/120/14D-2 304.70 1.55 305.18 15.40 Holcim/120/14D-3 306.20 1.56 301.58 15.10 7.55 119.20 Holcim/140/14D-1 306.80 1.56 452.47 22.80 11.40 251.00 Holcim/140/14D-2 304.40 1.55 446.00 22.50 Holcim/140/14D-3 307.70 1.57 307.38 15.30 7.65 43.00 10 Holcim/180/14D-1 307.00 1.56 526.18 26.60 13.30 527.00 11 Holcim/180/14D-2 308.00 1.57 673.79 34.00 12 Holcim/180/14D-3 304.50 1.55 634.25 31.90 100 120 1.00 140 180 Holcim Stable Soil 5.75 Mô đun đàn hồi E Mpa 11.87 15.70 20.20 30.83 5.90 7.70 11.25 17.00 15.95 Mô đun đàn hồi TB Mpa 114.50 5.93 7.85 10.10 15.42 101.10 190.10 243.00 531.20 314.10 122.70 150.17 179.00 457.43 117 BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HƠNG Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau 2.Phương pháp TN: ASTM D2166-00, ASTM C42/42M-04 Chiều cao mẫu: 100mm STT Ký hiệu mẫu Hàm lƣợng xi măng Tỷ lệ N/XM Loại xi măng Kg/m3 Đường kính mẫu: 50mm Loại XM: PCBbfs40II Hà Tiên Tuổi thử nghiệm: 14 ngày Trọng lƣợng mẫu Trọng lƣợng riêng Lực nén lớn g g/cm3 kgf 306.50 1.56 175.62 8.80 306.20 1.56 163.54 8.20 Ứng suất cắt lớn Ứng suất cắt TB Mô đun đàn hồi E kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 Mpa Cƣờng độ lớn Cƣờng độ TB PCBbfs40II/100/14D-1 PCBbfs40II/100/14D-2 PCBbfs40II/100/14D-3 309.50 1.58 139.89 7.00 3.50 45.10 PCBbfs40II/120/14D-1 307.00 1.56 246.08 12.40 6.20 160.80 PCBbfs40II/120/14D-2 308.40 1.57 202.20 10.20 PCBbfs40II/120/14D-3 313.80 1.60 240.81 12.10 6.05 102.90 PCBbfs40II/140/14D-1 310.50 1.58 317.47 16.00 8.00 174.30 PCBbfs40II/140/14D-2 303.90 1.55 310.08 15.60 PCBbfs40II/140/14D-3 305.80 1.56 296.76 14.90 7.45 175.20 10 PCBbfs40II/180/14D-1 303.70 1.55 420.33 21.20 10.60 204.40 11 PCBbfs40II/180/14D-2 304.30 1.55 464.14 23.40 12 PCBbfs40II/180/14D-3 306.80 1.56 438.67 22.20 100 120 1.00 140 180 PCBbfs40II Hà Tiên 4.40 8.00 11.57 15.50 22.27 4.10 5.10 7.80 11.70 11.10 Mô đun đàn hồi TB Mpa 107.10 4.00 5.78 7.75 11.13 90.50 80.90 104.80 122.83 212.90 187.47 277.00 278.27 353.40 118 BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HƠNG Dự án: Nhà máy xử lý khí Cà Mau 2.Phương pháp TN: ASTM D2166-00, ASTM C42/42M-04 Chiều cao mẫu: 100mm STT Ký hiệu mẫu Hàm lƣợng xi măng Kg/m3 Tỷ lệ N/XM Loại xi măng Đường kính mẫu: 50mm Loại XM: PCB40 Hà Tiên Tuổi thử nghiệm: 14 ngày Trọng lƣợng mẫu Trọng lƣợng riêng g g/cm3 Lực nén lớn kgf Ứng Ứng suất cắt suất cắt lớn TB kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 310.00 1.58 67.79 3.40 308.00 1.57 69.34 3.50 Cƣờng độ lớn Cƣờng độ TB PCB40HT/100/14D-1 PCB40HT/100/14D-2 PCB40HT/100/14D-3 310.90 1.58 70.06 3.50 1.75 45.70 PCB40HT/120/14D-1 308.60 1.57 102.21 5.10 2.55 75.30 PCB40HT/120/14D-2 309.80 1.58 105.72 5.30 PCB40HT/120/14D-3 306.20 1.56 105.48 5.30 2.65 67.40 PCB40HT/140/14D-1 307.00 1.56 120.83 6.10 3.05 73.20 PCB40HT/140/14D-2 306.80 1.56 128.60 6.50 PCB40HT/140/14D-3 308.60 1.57 125.21 6.30 3.15 58.10 10 PCB40HT/180/14D-1 309.80 1.58 166.80 8.40 4.20 80.40 11 PCB40HT/180/14D-2 304.80 1.55 169.64 8.50 12 PCB40HT/180/14D-3 308.00 1.57 175.16 8.80 100 120 1.00 140 180 PCB40 Hà Tiên 1.70 Mô đun đàn hồi E Mpa 3.47 5.23 6.30 8.57 1.75 2.65 3.25 4.25 4.40 Mô đun đàn hồi TB Mpa 36.30 1.73 2.62 3.15 4.28 28.20 84.60 69.90 94.20 84.30 36.73 75.77 67.07 86.30