Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát trong xây dựng nền đường ô tô khu vực tỉnh bình dương,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 - - NGUYỄN NGỌC CHUYÊN NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẾNG CÁT TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ơ TƠ KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG 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 - - NGUYỄN NGỌC CHUYÊN NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẾNG CÁT TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG 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: PGS.TS LÃ VĂN CHĂM Thành Phố Hồ Chí Minh – 2012 LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập hồn thành luận văn thạc sĩ, tác giả nhận nhiều giúp đỡ nhiệt tình q báu Thầy, Cơ trường Đại học Giao thông Vận tải, đặc biệt Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lã Văn Chăm Lời đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lã Văn Chăm tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn thạc sĩ Và tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Cô giáo giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Giao thông Vận tải Đồng thời, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý anh, chị Công ty cổ phần Tư vấn Xây dựng Tổng hợp Bình Dương, đồng nghiệp gia đình đã giúp đỡ trình thực luận văn thạc sĩ Mặc dù tác giả cố gắng tất nhiệt tình lực nghiên cứu nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến Thầy Cô giáo, nhà khoa học đồng nghiệp, tác giả xin chân thành cảm ơn nghiêm túc tiếp thu Một lần nữa, tác giả xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012 Tác giả Nguyễn Ngọc Chuyên Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Mục Lục MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU: 1.2 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM: 1.2.1 Các biện pháp xử lý kết cấu cơng trình: 1.2.2 Các biện pháp xử lý móng: 1.2.3 Các biện pháp xử lý đất: 1.3 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG: 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 1.3.8 1.3.9 Giải pháp đắp trực tiếp đắp dần theo giai đoạn: Giải pháp thay đất đắp bệ phản áp: 10 Giải pháp gia tải trước hay gọi gia tải tạm thời: 11 Giải pháp dùng vải, lưới địa kỹ thuật: 12 Giải pháp dùng tầng đệm cát: 14 Giải pháp dùng phương tiện thoát nước thẳng đứng: 15 Giải pháp hút chân không: 17 Giải pháp cọc cát, cột ba lát (cột đá dăm): 18 Giải pháp cột đất xi măng vôi: 19 CHƯƠNG 2: BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẾNG CÁT 21 2.1 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG: 21 2.1.1 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH DO LÚN TRỒI: 21 2.1.2 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH DO TRƯỢT: 22 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN: 23 2.2.1 CƠ SƠ LÝ THUYẾT: 23 2.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN: 28 2.3 ĐIỀU KIỆN VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT: 34 CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH ĐẤT YẾU KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG 36 3.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TƯ NHIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT TỈNH BÌNH DƯƠNG: 36 3.1.1 Điều kiện tự nhiên: 36 3.1.2 Đặc điểm địa chất tỉnh Bình Dương: 40 3.2 HỆ THỐNG GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ TRONG KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG:46 3.2.1 Quốc lộ: 46 3.2.2 Đường tỉnh: 47 3.2.3 Đường huyện: 49 3.2.4 Đường xã: 50 3.2.5 Hệ thống cầu đường quốc lộ đường tỉnh: 50 3.3 CÁC BIẾN DẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ DO NỀN ĐẤT YẾU GÂY RA: 52 Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang a Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Mục Lục 3.3.1 Các biến dạng ổn định: 52 3.3.2 Các biến dạng lún: 53 3.3.3 Các biến dạng vị trí tiếp giáp với móng cơng trình: 53 3.3.4 Phân tích nguyên nhân: 54 3.3.5 Các hậu đưa vào sử dụng cơng trình khơng đạt chất lượng: 57 3.4 GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI MỘT SỐ CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƯƠNG: 57 CHƯƠNG 4: BIỆN PHÁP XỬ LÝ GIẾNG CÁT T ẠI CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU PHÚ LONG PHÍA TỈNH BÌNH DƯƠNG 61 4.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH: 61 4.1.1 Tiêu chuẩn mặt cắt ngang thiết kế: 61 4.1.2 Điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng: 63 4.1.3 Thống kê thơng số tính tốn vật liệu đắp đất nền: 64 4.1.4 Giải pháp xử lý đất yếu: (Hình vẽ 4.1-4) 66 4.2 TÍNH TỐN THEO LÝ THUYẾT: 67 4.2.1 Tính toán theo 22TCN 262-2000: 69 4.2.2 Tính tốn theo lời giải đề nghị GS Hoàng Văn Tân: 74 4.2.3 Tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn mơ tốn phần mềm Plaxis: 76 4.3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ QUAN TRẮC LÚN THỰC TẾ: 83 4.3.1 Phương pháp Asaoka: 83 4.3.2 Phương pháp dùng đường cong Hyperbol: 85 4.3.3 Nhận xét kết phương pháp: 87 4.4 PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ: 88 4.4.1 Về phương pháp tính: 88 4.4.2 Về thông số giếng cát: 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC 1: TÍNH ỔN ĐỊNH DO TRƯỢT 97 PHỤ LỤC 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH THEO 22TCN 262-2000 101 PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH THEO GS HỒNG VĂN TÂN 118 PHỤ LỤC 4: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH THEO PLAXIS 135 PHỤ LỤC 5: SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ LONG 144 PHỤ LỤC 6: SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ LONG 149 PHỤ LỤC 7: CÁC SỐ LIỆU VỀ ĐỊA CHẤT ĐẤT YẾU TRONG KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG 156 Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang b Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phần Mở đầu P H ẦN M Ở ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: - Nền móng cơng trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước số cơng trình khác đất yếu thường đặt hàng loạt vấn đề phải giải sức chịu tải thấp, độ lún lớn dễ ổn định diện tích lớn Việt Nam biết đến nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực hệ thống sống Hồng, hệ thống sông Mê Kông phần hệ thống sông Đồng Nai (sông La Ngà, sông Bé, sông Sài Gịn sơng Vàm Cỏ) - Bình Dương tỉnh thuộc vùng Đơng Nam Bộ, phía bắc giáp tỉnh Bình Phước, phía nam tây nam giáp thành phố Hố Chí Minh, phía tây giáp tỉnh Tây Ninh, phía đơng giáp tỉnh Đồng Nai Tỉnh lỵ Bình Dương thị xã Thủ Dầu Một, trung tâm hành - kinh tế - văn hoá tỉnh, thị xã Thuận An, Dĩ An huyện ngoại thành Tân Uyên, Bến Cát, Phú Giáo Dầu Tiếng Bình Dương tỉnh nằm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam gồm thành phố Hồ Chí Minh tỉnh: Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây Ninh, Bình Phước, Long An Tiền Giang Hình 1-1: Quy hoạch tổng thể phát triển hệ thống đô thị khu dân cư nơng thơn tỉnh Bình Dương đến năm 2020 Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phần Mở đầu - Theo quy hoạch đến năm 2020 (Hình 1-1), Bình Dương trở thành thị loại I, thành phố trực thuộc Trung ương, gồm quận trung tâm là: quận Thủ Dầu Một (9 phường), quận Châu Thành (9 phường), quận Dĩ An (9 phường), quận Thuận An (10 phường), quận Bến Cát (13 phường), quận Tân Uyên (10 phường) huyện ngoại thành là: huyện Bầu Bàng (3 thị trấn, xã), huyện Phước Thành (2 thị trấn, 10 xã), huyện Dầu Tiếng (4 thị trấn, 13 xã), huyện Phú Giáo (4 thị trấn, 10 xã) - Trong năm gần đây, tỉnh Bình Dương có tốc độ tăng trưởng kinh tế ln mức cao, GDP tăng bình quân khoảng 14%/năm Cơ cấu kinh tế chuyển biến tích cực, cơng nghiệp, dịch vụ tăng trưởng nhanh chiếm tỷ trọng cao, năm 2009, tỷ lệ công nghiệp - xây dựng 62,3%, dịch vụ 32,4% nơng lâm nghiệp 5,3% Hiện nay, Bình Dương có 28 khu cơng nghiệp tập trung, 9.600 doanh nghiệp nước với tổng vốn đăng ký 65.000 tỷ đồng; gần nghìn dự án đầu tư nước với tổng vốn đầu tư 13 tỷ USD - Tỉnh Bình Dương có sơng lớn, nhiều rạch địa bàn ven sông nhiều suối nhỏ khác Trong đó, sơng Đồng Nai sơng lớn miền Đông Nam Bộ, bắt nguồn từ cao nguyên Lâm Viên (Lâm Đồng) dài 635 km chảy qua địa phận Bình Dương huyện Tân Un Sơng Sài Gịn dài 256 km, bắt nguồn từ vùng đồi cao huyện Lộc Ninh (tỉnh Bình Phước), sơng Sài Gịn có nhiều chi lưu, phụ lưu, rạch, ngịi suối, sơng Sài Gịn chảy qua Bình Dương phía Tây, đoạn từ Lái Thiêu lên tới Dầu Tiếng dài 143 km Sơng Thị Tính phụ lưu sơng Sài Gịn bắt nguồn tự đồi Cam Xe huyện Bình Long (tỉnh Bình Phước) chảy qua huyện Bến Cát, lại đổ vào sơng Sài Gịn đập Ơng Cộ Sơng Sài Gịn, sơng Thị Tính mang phù sa bồi đắp cho cánh đồng Bến Cát, Thủ Dầu Một, Thuận An, với cánh đồng dọc sông Đồng Nai Sông Bé dài 360 km, bắt nguồn từ sông Đắc RơLáp, Đắc Giun, Đắc Huýt thuộc vùng núi tỉnh Đắc Lắc hợp thành từ độ cao 1.000 mét, phần hạ lưu, đoạn chảy vào đất Bình Dương dài 80 km - Nhiều thị thành quan trọng Bình Dương hình thành phát triển dọc theo sông tỉnh, khu vực có cấu tạo địa chất đất yếu với điều kiện phức tạp đất Điển hình thị thị xã Thuận An phường Vĩnh Phú, Lái Thiêu, Bình Nhâm, Hưng Định, An Sơn thị xã Thủ Dầu Một phường Phú Cường, Chánh Nghĩa, Chánh Mỹ xã Tân An) xã Phú An, An Tây, thị trấn Mỹ Phước huyện Bến Cát,… đô thị nằm địa chất yếu dọc theo sơng Sài Gịn (Hình 1-2) Vì vậy, xây dựng móng đắp đất yếu không khảo sát thiết kế cẩn thận có biện pháp xử lý thích đáng đường xây dựng thường dễ bị ổn định, bị lún nhiều lún kéo dài, ảnh hưởng xấu đến việc khai thác sử dụng mặt đường, cơng trình đường cơng trình xung quanh Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phần Mở đầu Hình 1-2: Các huyện, thị tỉnh Bình Dương phát triển dọc theo hệ thống sông tỉnh - Dưới tác dụng tải trọng đắp bên trên, khối đất yếu bên bị biến dạng theo thời gian trình cố kết Quá trình diễn chậm làm kéo dài thời gian thi công gây khó khăn cho việc đưa cơng trình vào sử dụng Giải pháp xử lý đất yếu giếng cát kết hợp gia tải trước giải pháp hợp lý để xử lý đất yếu đường ô tô thường lựa chọn Giải pháp giếng cát kết hợp gia tải trước thực nhằm rút ngắn chiều dài đường thấm từ rút ngắn thời gian cố kết cách đáng kể nhanh chóng đưa cơng trình vào sử dụng độ lún đạt trạng thái ổn định - Với lý trên, đề tài nghiên cứu, ứng dụng giải pháp xử lý đất yếu giếng cát xây dựng đường ô tô khu vực tỉnh Bình Dương cần thiết II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Nghiên cứu tổng quan giải pháp xử lý đất yếu giới nước ta, lĩnh vực xây dựng cơng trình giao thơng Trên sở phân tích ưu, nhược điểm giải pháp phổ biến - Nghiên cứu chuyên sâu lý thuyết tính tốn giải pháp xử lý đất yếu giếng cát phương pháp tính tốn thiết kế - Nghiên cứu tình hình địa chất phân bố đất yếu khu vực tỉnh Bình Dương Phân tích ngun nhân hư hỏng đất yếu gây cho cơng trình tỉnh khu vực lân cận - Nghiên cứu, ứng dụng cho tốn thực tế cơng trình đường dẫn vào cầu Phú Long phía tỉnh Bình Dương Ứng dụng kết tính tốn cho tốn cụ thể Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phần Mở đầu theo phương pháp tính tốn khác nhau, từ rút kết luận kiến nghị quan trọng ứng dụng giải pháp giếng cát để xử lý đất yếu đường ôtô khu vực tỉnh Bình Dương Luận văn này, giúp cho đơn vị tư vấn thiết kế quan chức có định đắn xây dựng hạ tầng giao thông tỉnh Bình Dương III PHẠM VI NGHIÊN CỨU: - Khu vực nghiên cứu: nghiên cứu tập trung vùng đất yếu khu vực tỉnh Bình Dương - Giới hạn đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu tập trung vào giải pháp xử lý đất yếu giếng cát đường ô tô ứng dụng vào điều kiện cụ thể khu vực tỉnh Bình Dương IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thu thập số liệu thực tế, tính tốn phương pháp tính khác kết hợp với phần mềm tính tốn phù hợp để có nhận xét kết luận cho nội dung nghiên cứu Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Chương CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU:  Đất yếu loại đất khơng có khả tiếp nhận tải trọng cơng trình, dễ bị ổn định toàn khối lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đến mặt đường, cơng trình đường cơng trình lân cận khơng có biện pháp gia cố xử lý thích hợp Xét nguồn gốc đất yếu có nguồn gốc khống vật nguồn gốc hữu cơ, xét điều kiện hình thành đất yếu hình thành từ trầm tích ven biển, vịnh biển, đầm hồ, đồng tam giác châu thổ hình thành đất chỗ vùng đầm lầy có mực nước ngầm cao, có nước tích đọng thường xun, Nhìn chung đất yếu có đặc trưng sau:  Cường độ chống cắt nhỏ thường tăng lên theo độ sâu;  Biến dạng nhiều chịu tác dụng tải trọng biến dạng tùy thuộc thời gian chất tải;  Tính thấm nước (hệ số thấm nhỏ) thay đổi theo biến dạng đất yếu;  Hệ số rỗng lớn;  Đất trạng thái bảo hòa gần bão hòa  Ở nước ta định nghĩa phân loại đất yếu đề cập cụ thể điều 1.4 “Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu 22TCN 2622000”, cụ thể sau:  Loại có nguồn gốc khoáng vật thường sét sét trầm tích nước ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng tam giác châu; loại lẫn hữu q trình trầm tích (hàm lượng hữu tới 10-12%) nên có mầu nâu đen, xám đen, có mùi Đối với loại này, xác định đất yếu trạng thái tự nhiên, độ ẩm chúng gần cao giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e  1,5, sét e  1), lực dính C theo kết cắt nhanh khơng nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát  từ 0-10o lực dính từ kết thí nghiệm cắt cánh trường Cu  0,35 daN/cm2 Ngoài vùng thung lũng cịn hình thành đất yếu dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0 độ bão hoà G > 0,8)  Loại có nguồn gốc hữu thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, loài thực vật phát triển, thối rữa phân huỷ, tạo vật lắng hữu lẫn với trầm tích khống vật Loại thường gọi đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu chiếm tới 20-80%, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc khơng mịn (vì lẫn tàn dư thực vật) Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Chương đợt tiến hành tính tốn cố kết, tiếp tục đắp lại tính tiếp kết thúc q trình cố kết Chi tiết bước tính độ lún theo 22TCN 262-2000 theo lời giải đề nghị GS Hồng Văn Tân tính tốn mơ theo phân mềm Plaxis trình bày phần phụ lục luận văn Ngoài kết mơ tính tốn phần mềm Plaxis kết quan trắc lún thực tế (theo phương pháp Asaoka), phương pháp tính độ lún ổn định cuối theo 22TCN 262-2000 phương pháp GS Hoàng Văn Tân đề nghị sở tính độ lún với sơ đồ toán chiều Ở thấy ứng suất gây lún ứng suất theo phương thẳng đứng (z) độ lún chủ yếu biến dạng thể tích, khơng xét đến chuyển vị ngang đất Trong đó, phương pháp tính theo 22TCN 262-2000 xét đến đặc điểm biến dạng lớp đất yếu cịn kích thước giếng cát đặc trưng cát giếng cát xét đến việc tính tốn chiều dài đường thấm, phương pháp tính GS Hồng Văn Tân đề nghị có xét đến biến dạng cát tổng độ lún rõ ràng phương pháp tính có ưu điểm định Để thuận tiện cho việc phân tích so sánh, kết tính tốn theo 22TCN 2622000, theo GS Hoàng Văn Tân, theo phần mềm Plaxis với kết quan trắc lún thực tế công trường trình bày bảng tổng hợp sau: STT Thời gian (ngày) 0 10 20 30 40 60 80 100 120 130 10 140 11 150 12 180 13 210 14 240 15 270 16 300 Chiều cao đắp (m) 1,50 2,00 2,40 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 3,40 3,80 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 22TCN 2622000 Ut St (m) (%) GS HVT PLAXIS QUAN TRẮC St (m) Ut (%) St (m) Ut (%) St (m) Ut (%) 0,000 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 0,120 20,30 0,087 19,23 0,239 10,41 0,067 3,28 0,271 27,01 0,214 23,72 0,297 12,92 0,150 7,35 0,408 33,07 0,377 29,52 0,345 15,01 0,234 11,47 0,500 37,14 0,505 34,04 0,388 16,88 0,292 14,31 0,660 44,21 0,732 42,09 0,468 20,35 0,398 19,49 0,790 50,00 0,918 48,70 0,544 23,63 0,501 24,56 0,897 54,71 1,022 52,38 0,609 26,48 0,564 27,66 0,983 58,54 1,090 54,78 0,664 28,88 0,580 28,43 1,070 62,41 1,350 64,03 0,793 34,48 0,642 31,47 1,151 65,97 1,496 69,18 0,883 38,36 0,707 34,66 1,245 70,15 1,631 73,98 0,951 41,34 0,750 36,76 1,413 77,60 1,835 81,22 1,111 48,30 0,889 43,58 1,543 83,35 1,973 86,09 1,244 54,07 1,025 50,25 1,639 87,62 2,082 89,98 1,360 59,12 1,153 56,52 1,701 90,34 2,182 93,53 1,462 63,56 1,277 62,61 1,752 92,60 2,229 95,17 1,553 67,49 1,370 67,17 Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 89 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm 17 330 1,793 4,23 18 360 19 390 20 420 21 450 22 460 23 480 24 540 25 600 26 660 27 720 28 780 29 840 30 900 31 960 32 1.020 33 1.050 34 1.080 35 1.140 36 1.250 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 Độ lún cuối (m) Luận văn Thạc sĩ – Chương 71,03 1,466 71,86 94,43 2,266 96,50 1,634 1,824 95,80 2,300 97,69 1,708 74,22 1,543 75,65 1,847 96,83 2,317 98,31 1,773 77,08 1,574 77,17 1,865 97,61 2,325 98,58 1,833 79,67 1,595 78,19 1,878 98,20 2,334 98,91 1,887 82,01 1,612 79,04 1,882 98,36 2,337 99,02 1,904 82,74 1,615 79,17 1,888 98,65 2,343 99,23 1,935 84,11 1,901 99,23 2,352 99,55 2,019 87,74 1,909 99,56 2,355 99,65 2,088 90,77 1,913 99,75 2,357 99,74 2,144 93,19 1,916 99,86 2,360 99,82 2,185 94,99 1,917 99,92 2,362 99,89 2,216 96,32 1,918 99,95 2,362 99,91 2,239 97,31 1,918 99,97 2,363 99,93 2,256 98,06 1,918 99,99 2,364 99,98 2,269 98,62 1,919 99,99 2,364 99,98 2,279 99,07 1,919 99,99 2,365 100,00 2,284 99,26 1,919 100,00 2,288 99,43 2,294 99,73 2,301 100,00 2,257 2,820 2,301 2,040  Biểu đồ độ lún theo thời gian phương pháp tính (Hình 4.4-1): Hình 4.4-1: Biểu đồ độ lún theo thời gian – Các phương pháp tính Từ biểu đồ độ lún theo thời gian (Hình 4.4-1) phương pháp tính khác (theo 22TCN 262-2000, theo lời giải đề nghị GS Hoàng Văn Tân theo Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 90 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Chương phần mềm Plaxis) biều đồ lún theo thời gian theo kết quan trắc lún thực tế biểu diển hình vẽ, ta có nhận xét phân tích sau: - Biểu đồ lún theo thời gian tính theo 22TCN 262-2000 tính theo Plaxis có kết phù hợp với biểu đồ lún theo kết quan trắc so với cách tính theo GS Hoàng Văn Tân Độ lún ổn định (độ lún cuối kết thúc q trình cố kết) tính theo 22TCN 262-2000 theo Plaxis cho kết gần với kết quan trắc thực tế - Tại thời điểm 120 ngày, có tăng thêm tải trọng đắp biểu đồ lún theo thời gian có bước nhảy thay đổi theo độ lún tăng nhanh, thời gian đắp tốc độ lún diễn nhanh so với thời gian chờ lún - Từ biểu đồ hình vẽ cho thấy độ lún khoảng thời gian từ đến 120 ngày tính theo 22TCN 262-2000 theo lời giải đề nghị GS HVT cho kết lớn so với kết quan trắc thực tế, tốc độ cố kết tăng nhanh thời gian Trong đó, biều đồ độ lún theo kết quan trắc lún thực tế khoảng thời gian từ đến 120 ngày độ lún nhỏ tốc độ cố kết diễn biễn chậm, từ bắt đầu đắp tiếp (từ chiều cao đắp 2,9 lên chiều cao 4,23m) độ lún tốc độ cố kết bắt đầu tăng nhanh Để giải thích khác biệt này, ta xuất phát từ điều kiện tải trọng đắp để sử dụng phương tiện thoát nước thẳng đứng có hiệu là: z > 1,5p (theo công thức 3-6 sách “Xây dựng đường ô tô đắp đất yếu” GS TS Dương Học Hải) Phân tích từ kết tính tốn ứng suất đắp gây khoảng thời gian từ đến 120 ngày (có chiều cao đắp 2,9m) cho thấy z ≤ 1,5p tức độ sâu đất yếu, ứng suất tải trọng đắp cao 2,9m gây nhỏ 1,5 lần ứng suất tiền cố kết Điều chứng tỏ độ lún gây trạng thái cố kết hay vượt qua chút nên q trình lún nhanh khơng thể xảy Hoặc lý giải theo gradien thuỷ lực ban đầu tải đắp phải tạo gradien thuỷ lực thắng gradien thuỷ lực ban đầu tồn đất yếu nước lỗ rỗng q trình cố kết bắt đầu Vì kết quan trắc lún thực tế thể rõ khoảng thời gian độ lún nhỏ tốc độ cố kết chậm so với tính tốn theo lý thuyết - Xét khoảng thời gian từ 150 đến 460 ngày (khoảng thời gian từ kết thúc đắp giai đoạn III đến kết thúc thời gian chờ lún): biểu đồ lún theo thời gian tính theo 22TCN 262-2000 theo lời giải đề nghị GS HVT có xu hướng ban đầu (tại thời điểm 150 ngày) nằm xa biểu đồ lún theo kết quan trắc thực tế thời gian tăng dần tiến gần với biểu đồ lún theo kết quan trắc thực tế, đến khoảng thời gian từ 360 đến 460 ngày chúng gần song song với biểu đồ lún theo kết quan trắc thực tế Để phân tích lý Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 91 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Chương có chênh lệch thay đổi chúng tơi xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian: + Khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian (zat): thời điểm t vùng hoạt động cố kết phạm vi đất yếu có đủ điều kiện để hình thành trình cố kết bình thường, tức đủ điều kiện để nước lỗ rỗng đất yếu ép đẫy khỏi lỗ rỗng thoát lên đến mặt thoát nước vùng đất yếu Khi thời gian t tăng (tức Tv tăng) trị số zat tăng lên vùng hoạt động cố kết theo thời gian lan dần xuống đến hết bề dày đất yếu h t Tv cịn nhỏ có phần gần mặt biên nước hoạt động cố kết đất yếu + Từ khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian cho thấy cách tính theo 22TCN 262-2000 theo lời giải đề nghị GS HVT mà tác giả dủng luận văn khơng thích đáng điểm sau: tính độ lún thời gian khác tính thơng qua độ cố kết trung bình vùng gây lún za = h theo công thức: S t  S cz a U tbz a Trong đó: Scza : độ lún tổng cuối tính vùng gây lún za Utbza : độ cố kết trung bình tính vùng gây lún za + Trong với việc tồn vùng hoạt động cố kết thay đổi theo thời gian (zat) việc dự tính lún phải tính theo cơng thức sau: S t  S cz at U tbz at Trong đó: Sczat : độ lún tổng cuối tính phạm vi vùng hoạt động cố kết theo thời gian zat Utbza : độ cố kết TB tính vùng hoạt động cố kết theo thời gian zat + Kết tính theo hai cơng thức cho kết sai khác đáng kể tính với t nhỏ t lớn dần sai khác dần lại zat tiến tới za Đây lời giải thích cho chênh lệch thay đổi biểu đồ lún tính theo 22TCN 262-2000 theo lời giải đề nghị GS HVT so với biều đồ lún theo kết quan trắc thực tế khoảng thời gian từ 150 đến 460 ngày - Biểu đồ lún tính theo lời giải đề nghị GS Hoàng Văn Tân cho kết độ lún lớn lệch kết quan trắc lún nhiều so với phương pháp tính theo 22TCN 262-2000 theo Plaxis Để giải thích vấn đề ta xuất phát từ cơng thức tính độ lún cuối theo đề nghị GS Hồng Văn Tân (2.2-49a), cơng thức có xét đến khác tính nén vật liệu cát giếng cát đất yếu xung quanh giếng , nhiên công thức xuất Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 92 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Chương phát từ cơng thức tính độ lún phương pháp “phân tầng lấy tổng” dùng đường cong nén lún e = f() tính tốn chưa phân biệt trình nén lúc khác là: q trình lún q cố kết trình lún cố kết bình thường với ranh giới đoạn đường cong nén lún trị số áp lực tiền cố kết p (Hình vẽ) Chỉ ứng suất tải tải trọng đắp tải trọng thân lớp phía (có xét đến lực đẩy nổi) gây điểm đất yếu vượt áp lực tiền cố kết điểm q trình lún nhanh bắt đầu xảy (giai đoạn cố kết bình thường) Vì tính theo lời giải đề nghị GS Hồng Văn Tân cho kết khơng sát với thực tế tính theo 22TCN 262-2000 4.4.2 Về thông số giếng cát: Sự ảnh hưỡng thơng số giếng cát đến q trình lún cố kết đất yếu khác nhau, tùy thơng số mà q trình lún cố kết diễn nhanh hay chậm độ lún ổn định đường lớn hay nhỏ Từ kết tính tốn tốn nghiên cứu thông số giếng cát, cho thay đổi thông số không thay đổi thông số khác điều kiện địa chất cơng trình đường dẫn cầu Phú Long phía tỉnh Bình Dương, tác giả có nhận xét sau: - Khi tăng chiều sâu giếng cát (lần lượt h = 20m, 24m 28m khơng đổi thơng số: đường kính giếng d=40cm, khoảng cách giếng L=140cm) độ lún ổn định đường giảm không đáng kể (2,334m – 2,301m – 2,296m), nhiên thời gian cố kết đất yếu giảm cách đáng kể (phương án h=20m 1.585 ngày phương án h=24m h=28m 1.205 ngày 1.135 ngày) Ở thấy chiều sâu giếng cắm qua lớp (phương án h=28m) so với cắm hết lớp (phương án h=24m) cho kết tương đương nhau, cịn chiều sâu giếng cắm khơng hết lớp (phương án h=20m) làm kéo dài thời gian chờ lún cố kết làm ảnh hưởng đến tiến độ thi cơng cơng trình Vì q trình tính tốn thiết kế việc chọn chiều sâu giếng cát hợp lý để đồng thời đạt yêu cầu kỹ thuật kinh tế - Khi tăng khoảng cách giếng cát (lần lượt L = 100cm 140cm 180cm không đổi thông số: chiều sâu giếng h=24m đường kính giếng cát d=40cm) độ lún ổn định đường tăng theo chênh lệch độ lún phương án khơng lớn Tuy nhiên ta thấy với phương án L=100cm tốc độ lún độ cố kết thời gian ban đầu (từ đến 400 ngày) lớn - Khi tăng đường kính giếng cát (lần lượt d = 30cm 40cm 50cm không đổi thông số: chiều sâu giếng h=24m khoảng cách giếng D=140cm) độ lún thời gian cố kết đất yếu thay đổi không đáng kể Chứng tỏ thay đổi đường kính giếng cát không ảnh lớn đến độ lún ổn định đường tốc độ cố kết đất yếu Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 93 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Kết luận Kiến nghị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Trên sở kết nghiên cứu từ chương đến chương 4, thông qua việc tổng hợp số liệu quan trắc từ công trình thực tế (cơng trình đường dẫn vào cầu Phú Long phía tỉnh Bình Dương) thực tính tốn cách chia bước tính theo giai đoạn thi công công trường để mô điều kiện thi cơng thực tế cho tốn xử lý đất yếu đắp cao giải pháp giếng cát kết hợp gia tải trước điều kiện địa chất khu vực tỉnh Bình Dương Từ cho phép rút kết luận sau: - Trong xây dựng đường ô tô đắp cao đất yếu khu vực tỉnh Bình Dương, để rút ngắn thời gian xây dựng đảm bảo ổn định việc sử dụng biện pháp giếng cát hợp lý Tuy nhiên việc tính tốn chiều cao đắp gia tải giai đoạn đắp phải đồng thời đảm bảo điều kiện ổn định phải đảm bảo chiều cao đắp tối đa để tận dụng hiệu việc thoát nước lỗ rỗng đất yếu giải pháp giếng cát - Tính tốn dự báo độ lún tổng cộng theo phương pháp “phân tầng lấy tổng” sử dụng đường cong nén lún dạng e=f(log) cho kết gần với thực tế sử dụng đường cong nén lún dạng e=f() Tức tính có xét đến mức độ q cố kết (thông qua giá trị hệ số cố kết OCR hay ứng suất tiền cố kết p) cho kết gần với kết thực tế khơng xét Vì q trình tính tốn nên sử dụng cơng thức có xét đến mức độ cố kết trước đất yếu (cách tính theo 22TCN 262-2000) - Khi chia toán cố kết thành tốn riêng biệt để mơ giai đoạn gia tải đắp theo thực tế tính độ lún cố kết theo thời gian có xét đến thời gian tác dụng tải trọng thu kết phù hợp với thực tế thi cơng Vậy q trình tính tốn thiết kế cần thực mơ tốn phù hợp với trình tự thi công công trường - Do áp lực nước lổ rỗng thặng dư vùng trung tâm tiêu tán nhanh nên biến dạng thể tích phát triển nhanh việc sử dụng lý thuyết cố kết thấm trường hợp hợp lý Tức biến dạng chủ yếu độ lún theo phương thẳng đứng cố kết thấm, độ lún trượt ngang khơng đáng kể - Khi tính độ lún độ cố kết theo thời gian tính phạm vi gây lún za (chiều sâu lớp đất yếu h) cho kết không sát với thực tính vùng hoạt động cố kết theo thời gian zat tính thời gian t nhỏ, đến t lớn kết gần với thực tế - Khi tăng chiều sâu giếng cát độ lún đắp giảm khơng nhiều, thời gian cố kết đất yếu giảm nhiều tức rút ngắn thời gian thi cơng cơng trình Tuy nhiên, chiều sâu giếng cát tăng đến độ sâu hợp lý q độ sâu khơng cịn tác dụng nhiều Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 94 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Kết luận Kiến nghị - Khi khoảng cách giếng cát giảm độ lún đắp giảm không nhiều, thời gian cố kết đất yếu giảm đáng kể - Khi thay đổi đường kính giếng cát độ lún đắp độ cố kết đất yếu thay đổi khơng đáng kể KIẾN NGHỊ CHO VIỆC TÍNH TỐN THIẾT KẾ: - Khi tính tốn xác định độ lún cố kết cuối đất yếu nên sử dụng cách tính theo 22TCN 262-2000 cách tính có xét đến đặc trưng cố kết đất yếu cho kết phù hợp với thực tế - Trong tính tốn cần chia bước tính tốn phù hợp với điều kiện thi cơng thực tế phải xét đến thời gian tác dụng tải trọng đắp tính độ lún độ cố kết theo thời gian - Trong q trình tính tốn thiết kế, chiều sâu giếng cát không thiết phải cắm hết chiều sâu vùng gây lún (chiều sâu lớp đất yếu) chiều sâu giếng cát đến độ sâu hợp lý cho việc cố kết thoát nước đất yếu Vấn đề nên xét đến trường hợp cụ thể gặp phải thực tế - Khi tính tốn thiết kế đường đắp đất yếu ngồi sử dụng cách tính theo 22TCN 262-2000 có ưu điểm nêu nên tính theo phương pháp phần tử hữu hạn tức sử dụng phần mềm Plaxis giải tốn để đối chứng với kết tính theo 22TCN 262-2000 - Trong công tác thiết kế nên tham khảo số liệu quan trắc thực tế cơng trình lân cận khu vực xây dựng để lựa chọn áp dụng phương pháp tính toán phù hợp KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: - Cần nghiên cứu phương pháp xác định độ lún đất yếu đường xử lý giếng cát có xét đến yếu tố từ biến - Nghiên cứu xác định quy luật thay đổi tiêu lý đất theo thời gian sau giai đoạn đắp để có thơng số phù hợp cho bước tính tốn - Nên triển khai nghiên cứu nhiều công trình thực tế để có hệ thống liệu thực tế đầy đủ Từ việc phân tích xác định quy luật biến đổi đất lĩnh vực nghiên cứu để có thuyết phục Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 95 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Xây dựng đường ô tô đắp đất yếu, tác giả: GS.TS Dương Học Hải Nhà xuất xây dựng – Hà Nội năm 2007 Thiết kế thi công đắp đất yếu, tác giả: Nguyễn Quang Chiêu Nhà xuất xây dựng – Hà Nội năm 2007 Thiết kế tối ưu đường đắp (bài giảng dành cho cao học ngành cơng trình), tác giả: PGS.TS Trần Tuấn Hiệp Hà Nội năm 2001 Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam, tác giả: Pierre LaRél, Nguyễn Thành Long, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương Nhà xuất giao thông vận tải – Hà Nội năm 2007 Xây dựng đường ô tô, tác giả: Nguyễn Quang Chiêu – Lã Văn Chăm Nhà xuất giao thông vận tải – Hà Nội năm 2008 Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu, tác giả: Hồng Văn Tân – Trần Đình Ngơ – Phan Xn Trường – Phạm Xuân – Nguyễn Hải Nhà xuất giao thông vận tải Ổn định bờ dốc, tác giả: Nguyễn Sỹ Ngọc Trường Đại học Giao thông Vận tải – Hà Nội năm 2003 Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262-2000 Nhà xuất Giao thông Vận tải – Hà Nội năm 2001 Phương pháp phần tử hữu hạn, tác giả: Nguyễn Xuân Lựu Nhà xuất Giao thông Vận tải – Hà Nội năm 2007 10 Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng dự án đầu tư xây dựng cơng trình: Xây dựng cầu Phú Long Gói thầu: Xây dựng phần đường dẫn phía tỉnh Bình Dương từ Km0+950 đến Km1+544 UBND tỉnh Bình Dương làm chủ đầu tư 11 Hồ sơ thiết kế vẽ thi công dự án đầu tư xây dựng cơng trình: Xây dựng cầu Phú Long Gói thầu R2: Xây dựng phần đường dẫn phía tỉnh Bình Dương từ Km0+745 đến Km0+950 UBND tp.Hồ Chí Minh làm chủ đầu tư 12 Báo cáo kết quan trắc lún đường, gói thầu R2: Xây dựng phần đường dẫn phía tỉnh Bình Dương từ Km0+745 đến Km0+950 UBND tp.Hồ Chí Minh làm chủ đầu tư 13 Báo cáo kết quan trắc lún đường, gói thầu: Xây dựng phần đường dẫn phía tỉnh Bình Dương từ Km0+950 đến Km1+544 UBND tỉnh Bình Dương làm chủ đầu tư Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 96 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 1: TÍNH ỔN ĐỊNH DO TRƯỢT Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 97 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH THEO 22TCN 262-2000 Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 101 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH THEO GS HOÀNG VĂN TÂN Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 118 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 4: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH THEO PLAXIS Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 135 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 5: SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ LONG Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 144 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 6: SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ LONG Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 149 Hướng dẫn: PGS.TS Lã Văn Chăm Luận văn Thạc sĩ – Phụ lục PHỤ LỤC 7: CÁC SỐ LIỆU VỀ ĐỊA CHẤT ĐẤT YẾU TRONG KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG Học viên: KS.Nguyễn Ngọc Chuyên Trang 156