Ứng dụng phương pháp số nghiên cứu sự phân phối tải trọng trong nền đất yếu gia cố bằng cọc xi măng đất,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TRẦN ĐÌNH HUY ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG TRONG NỀN ĐẤT YẾU GIA CỐ BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ & ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ SỐ: 60.58.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN VIỆT HƯNG TP Hồ Chí Minh - 2013 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh, bên cạnh nổ lực, cố gắng thân cịn có hƣớng dẫn nhiệt tình Quý Thầy Cô, nhƣ động viên ủng hộ gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn thạc sĩ Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy TS Nguyễn Việt Hƣng - ngƣời Thầy tận tâm, nhiệt tình bảo, hƣớng dẫn tơi suốt trình học tập thực luận văn Xin gửi lời tri ân điều mà Thầy dành cho Tôi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến tồn thể Quý Thầy Cô Bộ môn Đƣờng Bộ, Ban đào tạo, Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Giao Thông Vận Tải quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa học Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, ngƣời không ngừng động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Cuối cùng, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến anh chị bạn đồng nghiệp hổ trợ cho nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn./ Tp HCM, ngày 31 tháng 05 năm 2013 Học viên thực Trần Đình Huy Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng Quan Về Gia Cố Nền Đất Yếu 1.1 Giới thiệu chung 13 1.2 Các giải pháp gia cố đất yếu áp dụng 13 1.2.1 Phƣơng pháp đắp bệ phản áp 14 1.2.2 Phƣơng pháp giếng cát kết hợp gia tải trƣớc 15 1.2.3 Phƣơng pháp bấc thấm kết hợp gia tải trƣớc 17 1.2.4 Phƣơng pháp cố kết chân không 18 1.2.5 Phƣơng pháp sàn giảm tải 19 Chương 2: Tổng Quan Về Phương Pháp Gia Cố Nền Đất Yếu Bằng Cọc Xi Măng Đất 2.1 Giới thiệu chung 21 2.2 Lịch sử hình thành, phát triển tình hình ứng dụng 22 2.2.1 Lịch sử hình thành phát triển 22 2.2.2 Một số dự án tiêu biểu ứng dụng giải pháp CXMĐ giới 23 2.2.3 Tình hình ứng dụng CXMĐ Việt Nam 24 2.3 Nguyên lý hình thành cường độ vật liệu đất xi măng 24 2.4 Nhân tố ảnh hưởng tới rắn hóa đất xử lý xi măng 26 2.4.1 Loại hàm lƣợng xi măng 26 Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 2.4.2 Thời gian bảo dƣỡng 28 2.4.3 Tính chất đất 30 2.4.4 Ảnh hƣởng việc thi công đến độ đồng cọc 33 2.5 Các đặc tính kĩ thuật đất sau gia cố xi măng 34 2.5.1 Đặc tính nén lún 34 2.5.2 Tính thấm 35 2.5.3 Quan hệ ứng xuất - biến dạng đất sau xử lý 35 2.5.4 Áp lực nén lỗ rỗng 37 2.5.5 Mô dun đàn hồi đất sau xử lý 38 2.5.6 Lực dính góc nội ma sát, đƣờng bao phá hoại 40 2.6 Giới hạn phương pháp gia cố đất yếu CXMĐ 45 Chương 3: Các Phương Pháp Đánh Giá Sự Phân Phối Tải Trọng Trong Nền Đất Yếu Gia Cố Bằng CXMĐ 3.1 Giới thiệu chung 47 3.2 Các mơ hình tính toán 48 3.2.1 Mơ hình tính tốn theo tiêu chuẩn Thụy Sỹ 48 3.2.2 Mơ hình tính tốn theo tiêu chuẩn Nhật Bản 51 3.2.3 Nhận định mơ hình tính tốn 55 3.3 Các thông số diễn tả phân bố ứng suất lên cọc đất xi măng đất 63 3.4 Nguyên Lý Sự Truyền Tải Trọng Thẳng Đứng Khi Nền Đất Sử Dụng CXMĐ Kết Hợp Vải Địa Kỹ Thuật 66 Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 Chương 4: Ứng Dụng Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Đánh Giá Sự Làm Việc Của Nền Đất Yếu Gia Cố Bằng CXMĐ 4.1 Mở Đầu 71 4.2 Thông số địa chất đất yếu 72 4.3 Thơng số tính tốn, phân tích 76 4.4 Phân tích phần tử hữu hạn 78 4.5 Phân tích kết mơ 80 4.5.1 Mô đun đàn hồi CXMĐ thay đổi 80 4.5.2 Tỷ lệ diện tích thay (As) thay đổi 85 4.5.3 Các cặp (d, D) thay đổi ứng với As 91 4.6 Phạm vi áp dụng giới hạn phương pháp nghiên cứu 96 Chương 5: Kết Luận Đề Tài Và Kiến Nghị Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo 5.1 Kết luận chung 99 5.2 Đề xuất hướng nghiên cứu 100 Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CXMĐ: Cọc xi măng đất GCXM: Gia cố xi măng Lo: Chiều dài vùng tiếp cận cầu Sd: Độ lún đất i: Độ dốc dọc đƣờng dẫn vào cầu DMM: Deep mixing method SMM: Shalow mixing method 3CaO.SiO2: Tri calcium silicat 2CaO.SiO2: Bi calcium silicat 4CaO.Al2O3.Fe2O3: Tetra-calcium-alumino-ferite C3SHx, C2S2Hx: Hydrate calcium-silicate C3AHx, C4AHx: Hydrate calcium-aluminates Ca(OH)2: Vôi PC: Xi măng Pooc Lăng qu: Cƣờng độ nén không nở hông qu60, qu28: Cƣờng độ nén không nở hông 60 ngày, 28 ngày t: Thời gian bảo dƣỡng C: Hàm lƣợng xi măng E50: Mô đun đàn hồi vật liệu PTHH: Phần tử hửu hạn cu: Lực khắng cắt không nƣớc cusoil: Lực kháng cắt khơng nƣớc đất cucol: Lực kháng cắt khơng nƣớc vật liệu cấu tạo nên cọc δcol: Áp lực gia tăng CXMĐ E soil : Mô đun odemeter đất E col: Mô đun odemeter vật liệu cấu tạo cọc E td: Mơ đun đàn hồi khối móng quy đổi β: Hệ số xét đến độ tận dụng mô đun đàn hồi CXMĐ Hs : Chiều dày vùng gia cố Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 Hb : Chiều cao đắp p: Tải trọng quy đổi từ tải trọng xe cộ n: Số xe tối đa xếp phạm vi đƣờng G: Trọng lƣợng xe B: Bề rộng phân bố ngang xe l: Phạm vi phân bố tỉa trọng xe theo hƣớng dọc b: Khoảng cách bánh xe d: Khoảng cách ngang tối thiểu xe e: Bề rộng lốp đơi vệt bánh xích d1,d2,D: Khoảng cách tim CXMĐ theo phƣơng ngang, dọc Msf: Hệ số an toàn đạt đƣợc phần mềm Plaxis 2D Ko: Áp lực ngang tĩnh t: Bề dày dãi quy đổi CXMĐ mặt phẳng De: Đƣờng kính quy đổi tƣơng đƣơng S: Khoảng cách cọc mơ hình d: Đƣờng kính cọc S: Độ lún lệch ε: Biến dạng cắt u: Áp lực nƣớc lỗ rỗng Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài: Gia cố đất yếu cọc xi măng đất (CXMĐ) giải pháp thân thiện với mơi trƣờng, có tiềm lớn đƣợc ứng dụng phổ biến giới nhƣ Việt Nam Đất sau gia cố khắc phục tƣợng không ổn định, lún nhiều, kéo dài, tăng độ an toàn êm thuận cho xe chạy Ngồi ra, phƣơng pháp cịn tận dụng đất chỗ so với việc thay phần toàn nhƣ phƣơng pháp gia cố đất yếu Khi thiết kế phƣơng án gia cố đất yếu CXMĐ, việc xác định phân phối tải trọng bên dƣới đất yếu tố quan trọng Việc phân phối tải trọng thẳng đứng lên CXMĐ đất xung quanh tƣơng tác ba nhân tố chính: hệ thống CXMĐ, đất xung quanh đắp bên Sự tƣơng tác nhân tố thực tế diễn phức tạp Trong lý thuyết tính tốn, số tác giả sử dụng hiệu ứng vòm đất đắp bên để mơ hình hóa phân phối tải trọng lên đất hệ thống CXMĐ Theo phƣơng pháp này, phân bổ ứng suất đất, hệ thống CXMĐ bị ảnh hƣởng yếu tố bao gồm môđul đàn hồi vật liệu đƣờng đắp, tỷ số độ cứng CXMĐ đất xung quanh nhƣ tỷ lệ diện tích gia cố CXMĐ mặt Hiểu rõ đƣợc chế phân phối tải trọng lên CXMĐ đất xung quanh giúp xác định phƣơng án thiết kế có tính kinh tế - kỹ thuật Trên giới có nhiều nghiên cứu đề xuất phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng nhân tố kể đến chế phân phối tải trọng nhƣ BS 8006 (1995), Low et al (1994), Kievo (1998) Tuy nhiên, phƣơng pháp đề xuất xét đến ảnh hƣởng một vài nhân tố Trong phạm vi đề tài, thực việc nghiên cứu tổng quan tài liệu chế làm việc CXMĐ đất yếu, nhân tố ảnh hƣởng đến chế làm việc Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 CXMĐ, phân bố tải trọng đất yếu gia cố CXMĐ, mơ hình áp dụng nay, ƣu nhƣợc điểm phạm vi áp dụng mơ hình Kết nghiên cứu tổng quan chế làm việc CXMĐ đất xung quanh chịu tác động tải trọng bên nhận thấy phân phối tải trọng chịu ảnh hƣởng tổ hợp nhiều nhân tố Trong phạm vi đề tài ứng dụng phƣơng pháp số thông qua phần mềm Plaxis để nghiên cứu phân phối tải trọng bên đất yếu gia cố CXMĐ, nhƣ có nhìn rộng ảnh hƣởng tổng hợp nhân tố kể đến phân bố tải trọng Qua đó, góp phần nâng cao tính kinh tế kỹ thuật cho phƣơng án thiết kế gia cố đất yếu CXMĐ Ngồi ra, ứng dụng phƣơng pháp số thơng qua phần mềm Plaxis 2D version 8.2 để đánh giá mức độ hiệu phƣơng án ứng dụng CXMĐ có kết hợp với loại vật liệu khác để gia cố Từ đó, đề xuất phƣơng án xử lý có tính kinh tế kỹ thuật Các phƣơng án ứng dụng CXMĐ kết hợp với loại vật liệu khác nhƣ vải địa kỹ thuật, lớp cát gia cố xi măng bên đƣợc tính tốn, so sánh phân tích tiêu kỹ thuật từ đề xuất phƣơng án gia cố có ƣu điểm mặt kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa chất khu vực Kết nghiên cứu tổng quan đề tài đề xuất mơ hình sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn mô làm việc thực tế CXMĐ đất xung quanh để tính tốn ƣớc lƣợng độ ổn định qua xác định thông số CXMĐ phù hợp hơn, an tồn Bên cạnh đó, phạm vi đề tài thực việc tổng hợp, hệ thống lại nghiên cứu trƣớc chế hình thành cƣờng độ CXMĐ, nhân tố ảnh hƣởng đến chế nhƣ đặc tính kỹ thuật CXMĐ hệ đƣờng sau gia cố Qua đó, hiểu rõ cơng nghệ CXMĐ, ƣu khuyết điểm, khả áp dụng điều kiện cụ thể góp phần tăng thêm phƣơng án lựa chọn việc xử lý đất yếu nƣớc ta nay, ứng dụng phƣơng pháp CXMĐ đƣợc phổ biến quan trọng nâng cao tính kinh tế, kỹ thuật phƣơng án thiết kế việc xử lý đất yếu Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 Việc ứng dụng mơ hình sử dụng phƣơng pháp PTHH điều kiện địa chất huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh cho phép mơ gần với chế làm việc CXMĐ thực tế Thông qua phần mềm Plaxis 2D version 8.2 đƣơc sử dụng phạm vi nghiên cứu nhằm nghiên cứu chế làm việc CXMĐ nhƣ nhân tố ảnh hƣởng đến chế làm việc thông qua việc thay thông số đầu vào cho mơ hình tính tốn so sánh phân tích kết tính tốn Kết nghiên cứu đề xuất phƣơng án kinh tế kỹ thuật cao cho việc lựa chọn thông số CXMĐ cho điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu nhƣ khu vực có điều kiện địa chất tƣơng đƣơng Mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu tìm hiểu biện pháp xử lý đất yếu nói chung phƣơng pháp gia cố đất yếu CXMĐ nói riêng - Nghiên cứu ảnh hƣởng môđul đàn hồi đƣờng, độ cứng độ cứng tƣơng đối CXMĐ đất yếu xung quanh, nhƣ tỷ lệ diện tích thay đến phân phối tải trọng lên CXMĐ đất xung quanh - Đánh giá mức độ hiệu phƣơng án gia cố đất yếu CXMĐ, cụ thể: sử dụng CXMĐ, việc kết hợp CXMĐ với vải địa kỹ thuật sử dụng CXMĐ kết hợp với lớp cát gia cố xi măng phía để gia cố đất yếu Mức độ hiệu đƣợc đánh giá thông qua việc so sánh phân phối tải trọng ba trƣờng hợp Đối tượng nghiên cứu: - Sự phân phối tải trọng bên đất yếu gia cố CXMĐ, hệ số tập trung ứng suất (SRR) thay đổi nhƣ nhân tố ảnh hƣởng kể thay đổi - Sự phân phối tải trọng bên đất yếu gia cố CXMĐ, hệ số tập trung ứng suất (SRR) thay đổi nhƣ phƣơng án nghiên cứu Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 93 Hình 17: Mơ hình tính tốn sử dụng cọc c có tiết diện khác Kết việc tính tốn: Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 94 Hình 18: Kết tính tốn (d, D) thay đổi Chênh lệch độ lún ΔS đƣợc lấy dựa độ chênh lệch chuyển vị vị trí đỉnh cọc ( giá trị trung bình chuyển vị node 736, 565) điểm khoảng cách cọc (node 636) Kết tính tốn tƣơng ứng với thay đổi khoảng cách CXMĐ S: Bảng 4: Số liệu tinh toán (d, D) thay đổi d-D 0.8 - 1.6 Phase Duy Average 1-2 Phase Duy Average 1.5-3 Phase Duy Average 2.5-5 Phase Duy Average CMXĐ -0.00208 -0.00208 -0.002082304 -0.00246 -0.00246 -0.002456559 -0.00086 -0.00086 -0.000863612 -0.00043 -0.00043 -0.000426423 Bùn Sét -0.00218 -0.00216 -0.002173802 -0.00266 -0.00267 -0.002663395 -0.00116 -0.00112 -0.001138422 -0.00193 -0.00182 -0.001894608 -0.00218 -0.00266 -0.00114 -0.00194 Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 95 Sự tƣơng quan ΔS thay đổi cặp (d,D) đƣợc thể biểu đồ bên dƣới Quan sát biểu đồ, ta nhận thấy độ lún lệch ΔS tăng nhanh trƣờng hợp đƣờng kính cọc d khoảng cọc D tăng Nhƣ vậy, ta rút kết luận sử dụng CXMĐ để gia cố đất yếu cho công trình đắp, diện tích gia cố, phƣơng án sử dụng nhiều cọc có đƣờng kính nhỏ thay cho cọc có đƣờng kính lớn cho thấy tính hiệu cao hơn, độ lún lệch CXMĐ đất yếu xung quanh giảm đáng kể Trong điều kiện địa chất huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh, thiết kế với tỷ lệ diện tích As=20%, việc bố trí CXMĐ dạng hình vng dẫn đến việc xác định tỷ lệ đƣờng kính khoảng cách CXMĐ phù hợp với u cầu cơng trình d/D=2 Ứng với tỷ lệ này, kết mô nghiên cứu ảnh hƣởng cặp d, D khác cho thấy việc sử dụng cọc có đƣờng kính nhỏ thay cho cọc có đƣờng kính lớn có nhiều ƣu điểm hơn, độ lún lệch thấp Kết thống quan điểm với nhận định rút từ nghiên cứu thực nghiệm tác giả Duraisamy et al, 2008 đề suất trƣớc nhận định tƣợng As cố định, (d,S) thay đổi 0.0009 0.0008 0.0007 0.0006 0.0005 As co dinh, (d,S) thay doi 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 Hình 19: Biểu đồ mối quan hệ cặp (d, D) ΔS Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 96 4.6 Phạm vi áp dụng giới hạn phương pháp nghiên cứu: 4.6.1 Phạm vi áp dụng phương pháp nghiên cứu: Phạm vi áp dụng phƣơng pháp nghiên cứu phụ thuộc vào hai yếu tố là: Yếu tố kỹ thuật yếu tố kinh tế Tính kinh tế phƣơng pháp nghiên cứu thể thông qua việc nghiên cứu nêu đƣợc thông số tối ƣu cho cọc xi măng đất để từ tính tốn đƣa phƣơng án thiết kế hợp lý, hiệu phù hợp với địa chất cơng trình qua Bên cạnh việc xác định cọc có đƣờng kính nhỏ thay cọc có đƣờng kính lớn giúp nâng cao hiệu suất thiết kế xử lý đƣờng cọc xi măng đất Mặt khác tùy thuộc vào quy mô dự án, cấp hạng cơng trình điệu kiện địa chất cơng trình qua thơng qua phƣơng pháp số mơ hình hóa từ đƣa thông số cho cọc xi măng đất thông qua việc so sánh tiêu kỹ thuật nhƣ mô đun đàn hồi cọc xi măng đất, tỷ lệ diện tích thay để đƣa đƣợc phƣơng án kỹ thuật hợp lý Từ hai yếu tố kinh tế yếu tố kỹ thuật ta đƣa đƣợc phƣơng án tối ƣu thỏa mãn u cầu kỹ thuật, tiến độ thi cơng có giá thành thấp 4.6.2 Giới hạn phương pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp gia cố đất yếu CXMĐ thích hợp với loại đất yếu (từ cát thơ bùn yếu) trƣờng hợp đất đƣờng có độ PH cao có hàm lƣợng muối sunfat lớn việc ứng dụng cọc xi măng đất để gia cố không hợp lý Khi CXMĐ cần hàm lƣợng xi măng cao gây ảnh hƣởng đến chế làm việc CXMĐ, khả gây nứt co ngót gây nên khơng đồng liên tục dọc chiều dài cọc làm tăng giá thành phƣơng pháp xử lý ảnh hƣởng đến hiệu sử dụng phƣơng pháp so với phƣơng pháp gia cố truyền thống Do tƣ vấn thiết kế thực lựa chọn phƣơng án xử lý phải xem xét đến yếu tố kỹ thuật Những vấn đề tồn nêu vấn đề ảnh hƣởng đến Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 97 chất lƣợng kỹ thuật cần phải loại bỏ phƣơng án xử lý đƣợc chọn Các phƣơng án đƣợc lựa chọn sau đƣợc tính tốn để đảm bảo yếu tố kinh tế kỹ thuật đƣợc tính tốn tính kinh tế giải pháp để xác định giá thành phƣơng án từ lựa chọn phƣơng án hợp lý Phƣơng án gia cố đất yếu cuối đƣợc lựa chọn phƣơng án tùy thuộc vào tính chất, yêu cầu việc sử dụng cơng trình để lựa chọn phƣơng án thực Thông thƣờng phƣơng án đƣợc chọn phƣơng án đảm bảo chất lƣợng có giá thành thấp Song cơng trình thu phí hồn vốn nhƣ dự án BOT yếu tố thời gian đƣợc xem xét lựa chọn phƣơng án sớm đƣa dự án vào khai thác thu phí vừa phục vụ nhu cầu lại nhân dân vừa mang lại hiệu kinh tế cao cho nhà đầu tƣ Chúng ta đánh giá mức độ hiệu việc lựa chọn phƣơng án gia cố đất yếu thông qua dự án Tuyến N2 nối tỉnh Long An với thành phố Hồ Chí Minh Quy mơ dự án ban đầu thiết kế phƣơng án gia cố đất yếu phƣơng pháp giếng cát với chiều dài toàn tuyến 40 km với tổng khối lƣợng giếng cát 1.635.534 m x 180.000 đ/m = 294.396.120.000 đồng, thời gian chờ xử lý cố kết 12 tháng Giả thiết cơng trình Tuyến N2 đƣợc thu phí để hồn vốn, cơng trình cần đƣa vào sử dụng sớm phải thay phƣơng án gia cố đất yếu dự án Tuyến N2 phƣơng án thi công nhanh hơn, phƣơng án đƣợc sử dụng phƣơng án gia cố cọc xi măng đất Khi ta tính tốn đƣợc khối lƣợng cọc xi măng đất sử dụng cho dự án 821.167 m, giá thành cho phƣơng án gia cố là: 821.167m x 425.000 đ/m = 384.995.975.000 đồng Tuy nhiên rút ngắn tiến độ thi công 12 tháng (thời gian chờ xử lý), thu phí xe cộ lƣu thông tuyến sớm 12 tháng (lƣu lƣợng xe lƣu thơng tuyến Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 98 ngày đêm là: 10.200 xe, phí lƣu thơng 15.000 đồng/1xe), giá trị phần thu phí 12 tháng là: 10.000*15.000*30*12 = 55.080.000.000 đồng Khi chênh lệch phƣơng án lựa chọn là: phƣơng án CXMĐ – phƣơng án giếng cát – thu phí hồn vốn = 384.995.975.000 - 294.396.120.000 55.080.000.000 = -480.185.000 đồng Từ kết so sánh ta nhận thấy chênh lệch giá thành phƣơng án lựa chọn không nhiều phƣơng án gia cố CXMĐ kinh tế Đồng thời sử dụng phƣơng án gia cố đất yếu CXMĐ cơng trình thi công nhanh hơn, đƣợc đƣa vào sử dụng sớm so với phƣơng án ban đầu Do lựa chọn phƣơng án gia cố đất yếu ngồi yếu tố kỹ thuật đảm bảo chất lƣợng, tính kinh tế phƣơng án yếu tố mục đích sử dụng nhà đầu tƣ quan trọng, phƣơng án gia cố đất yếu cọc xi măng đất hiệu Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 99 Chương Kết Luận Đề Tài Và Kiến Nghị Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo 5.1 Kết luận chung Mục đích luận văn ứng dụng phƣơng pháp PTHH để mô chế làm việc hệ đất yếu gia cố CXMĐ, phân tích làm việc CXMĐ nhƣ nhân tố ảnh hƣởng Việc nghiên cứu đƣợc thực thông qua việc thay đổi thông số đầu vào cho mơ hình tính tốn, kết mơ đƣợc thống kê, phân tích qua xác định đƣợc ảnh hƣởng nhân tố Bên cạnh đó, kết nghiên cứu tổng quan đƣa kết luận phù hợp, đắn phƣơng pháp PTHH so với phƣơng pháp đƣợc áp dụng việc phân tích độ ổn định hệ đƣờng gia cố CXMĐ Nguyên nhân tƣợng việc xét đến dạng phá hoại cắt mơ hình tính tốn so với việc phân tích mơ đầy đủ dạng phá hoại khác có khả xảy cao mơ hình sử dụng phƣơng pháp PTHH Do đó, mức độ tin cậy mơ hình đƣợc áp dụng thấp so với mơ hình sử dụng phƣơng pháp PTHH Vì vậy, kiến nghị việc áp dụng mơ hình tính tốn sử dụng phƣơng pháp PTHH để phân tích, thiết kế cơng trình đất yếu gia cố CXMĐ Kết nghiên cứu luận văn nhận thấy điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu kiến nghị thiết kế thông số sau cho CXMĐ để vừa đảm bảo yếu tố kỹ thuật kinh tế cho cơng trình: - Mơ đun đàn hồi vật liệu đất xi măng nên nằm khoảng 100-250Mpa - Nên kết hợp CXMĐ lớp cát GCXM bên để tăng cƣờng khả làm việc hệ đƣờng Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 100 - Chọn tỷ lệ diện tích thay As=20% ứng với tỷ lệ d/D=2 bố trí CXMĐ dạng lƣới hình vng - Phƣơng án chọn cọc có đƣờng kính nhỏ thay cho cọc có đƣờng kính lớn tỷ lệ diện tích thay giúp CXMĐ làm việc hiệu Vì chất lƣợng CXMĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ hàm lƣợng xi măng, điều kiện thi công bảo dƣỡng nên với yêu cầu CXMĐ chất lƣợng cao, tỷ lệ diện tích thay lớn đẩy chi phí xử lý lên cao, nhƣ khó khăn việc thi công vào bảo dƣỡng Việc xác định chất lƣợng cọc, tỷ lệ diện tích vừa đủ đáp ứng u cầu kỹ thuật cơng trình có ý nghĩa lớn Bên cạnh đó, nhận định khả làm việc cọc có đƣờng kính nhỏ thay cho cọc có đƣờng kính lớn giúp nâng cao hiệu suất thiết kế xử lý đƣờng CXMĐ Giới hạn luận văn giá trị thơng số đầu vào cho mơ hình tính tốn, biến thiên nhƣ mức độ hiểu biết thông số Rất nhiều thông số mô tả vật liệu đất xi măng cần đƣợc tiến hành kiểm tra thí nghiệm đƣợc kết xác Mặt khác nội dung nghiên cứu luận văn chƣa làm rõ đƣợc yếu tố tác động mạnh tới chất lƣợng kinh tế giải pháp yếu tố nhƣ: chất lƣợng cọc, đƣờng kính cọc, chiều dài cọc, khoảng cách cọc Trong phạm vi nghiên cứu luận văn giả thiết CXMĐ đồng nhất, có cƣờng độ đồng Tuy nhiên thực tế tồn nhiều nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng cọc sau thi cơng Ngồi ra, việc giả thiết vật liệu đất xi măng phá hoại theo tiêu chuẩn Mohr-Coulumb cần đƣợc nghiên cứu thêm thí nghiệm thực tế, qua cho phép mơ tả đắn làm việc CXMĐ thực tế 5.2 Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo: Trong phạm vi đề tài thực việc mơ tính tốn so sánh kết với nhận định nghiên cứu trƣớc mà chƣa có điều kiện kiểm tra so Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 101 sánh với thực tế Nên kiến nghị việc quan trắc số liệu thực tế cơng trình khu vực nghiên cứu để có thêm liệu kiểm tra phù hợp mơ hình vừa kiến nghị Từ đó, chỉnh sửa bổ sung cho phù hợp với thực tế Việc mô chế làm việc CXMĐ chƣa xét đến tƣơng tác CXMĐ đất yếu dọc theo chiều dài cọc, nghiên cứu cần tập trung vào tƣơng tác Bên cạnh đó, để tăng mức độ an tồn tin cậy cho mơ hình vừa kiến nghị cần có thêm nhiều nghiên cứu thực nghiệm ứng xử vật liệu đất xi măng có hiểu biết sâu thông số đầu vào cho mơ hình tính tốn qua cho phép mơ làm việc CXMĐ gần với thực tế hơn, kết mơ xác Ngồi ra, phạm vi khu vực nghiên cứu, cần tiến hành thêm nghiên cứu nhân tố ảnh hƣởng đến chế hình thành cƣờng độ, hóa rắn vật liệu đất xi măng giúp, chất lƣợng cọc xi măng đất, đƣờng kính cọc, chiều dài cọc, khoảng cách cọc để từ nêu lên đƣợc yếu tố tác động mạnh đến chất lƣợng kinh tế phƣơng pháp gia cố đất yếu CXMĐ nhằm phục vụ cho việc áp dụng công nghệ CXMĐ mang lại hiệu cao Với hạn chế nhận thức, thời gian khó khăn khách quan điều kiện nghiên cứu, luận văn không tránh khỏi thiếu xót mặt lý luận thực nghiệm Học viên mong nhận đƣợc nhận xét, góp ý bạn, Quý Giáo sƣ, Tiến sỹ, Q Thầy Cơ ngồi trƣờng để học viên có điều kiện hồn thiện mặt lý luận thực tiễn luận văn Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PHÙNG ĐỨC LONG VÀ HAKAN BREDENBERG, “Soilstabilisation with lime-cement columns a solution for deep sheet pile wall in soft clay” [2] ĐẬU VĂN NGỌ (2009), “Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ xi măng đất” [3] NGUYỄN MẠNH THỦY NGÔ TẤN PHONG (2007), “Đánh giá khả ứng dụng cọc xi măng đất thiết kế móng cơng trình đất yếu” [4] NGUYỄN MINH TÂM, KIM, H.J JUNG, D.H (2005), “Experimental study on strength of cement stabilized clay”, Proceeding of the 9th conference on Science and Technology, Ho Chi Minh, Viet Nam [5] LÊ BÁ VINH, NGUYỄN VĂN THƠ PHẠM QUANG TUẤN (2007), “Nghiên cứu giải pháp cấu tạo đường đắp cao vào cầu đất yếu vùng ngập lũ đồng sông Cửu Long gia cố đất cột xi măng đất giếng cát”, T/C Cầu đƣờng Việt Nam [6] HUỲNH NGỌC SANG, NGUYỄN VĂN THƠ NGUYỄN HỮU TÍN (2005), “Xử lý đất yếu cọc đất-xi măng kết hợp gia tải nén trước”, T/C Phát triển khoa học & Cơng nghệ [7] BỘ GTVT (2000), “22TCN 262-2000: Qui trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế” [8] BỘ XÂY DỰNG, (2006), “TCXDVN 385-2006: Gia cố đất yếu trụ đất xi măng” [9] NGUYỄN MINH TÂM, TRẦN XUÂN THỌ, HUI-JOON KIM DU-HWOE JUNG (2005), “Đánh giá hiệu ứng vòm đường hổ trợ hệ thống cột đất trộn sâu” Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 103 [10] ALI, F.H, SING, W.L HASHIM (2009), “Engineering properties of improved fibrous peat”, Scientific Research and Essays [11] AHNBERG, H HOLM, G (1999), “Stabilisasion of some Swedish organic soils with diffirent types of binder”, Dry Mix methods for deep soil stabilisation [12] BERGADO, D.T., ANDERSON L R., MIURA, N BALASUBRAMANIAM, A.S (1996), “Soft ground improvement in lowland and other environments”, ASCE press [13] BOWLES, E.J., (1978), “Engineering properties of soil and their measurements-2nd editions”, McGraw-Hill, USA [14] BRUCE, D.A, (2000), “An introduction to the Deep soil mixing methods as used in geotechnical applications”, Report No.FHWA-RD-99-138, U.S Department of Transportation Federal Highway Administration [15] CHARBIT (2009), “Numerical analysis of laterally loaded lime/cement columns”, Arenavagen7, Sweden [16] CDIT, JAPAN (2002), “The deep mixing method principle, design and construction” [17] CORTELLAZZO, G COLA (1999), “Geotechnical characteristics of two Italian peat stabilized with binders”, Proceeding of international conference on dry mix methods for deep soil stabilization [18] CHAI, J.C, MIURA, N KOGA (2005), “Lateral displacement of Ground caused by soil-cement column installation”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ASCE Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 104 [19] CHANG, C.M., HAJARAHANI, S (2008), “Settlement behaviour of cement-stabilised Malaysian clay”, 6th International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering [20] DURAISANY, Y., HUAT, B.B.K., MUNIANDY, R Aziz, A.A (2008), “Compressibility behaviour of fibrous peat reinforced with cement columns”, International Conference on Construction and Building Technology International [21] DURAISAMY, Y (2008), “Preliminary Design Chart of Cement Columns for Deep Soil Mixing Method in Tropical Peat”, International Conference on Construction and Building Technology International [22] ESRIG, M.I (1999), “Properties of binders and stabilized soil Dry mix methods of Deep soil Stabilisation” [23] EUROSOILSTAB (2002), “Design guide: soft soil stabilisation” [24] HASHIM, R ISLAM, MD.S., (2008), “Properties of stabilized peat by soil cement column method” [25] HO, M.H CHANG, C.M (2011), “Some mechanical properties of cement stabilized Malaysian soft clay”, World Academy of Science, Engineering and Technology [26] HUAT, B.B.K., MAAIL, S MOHAMED, T.A (2005), “Effect of chemical admixtures on the engineering properties of tropical peat soils”, Americal Journal of applied Sciences, vol 2(7) [27] HUAT, B.B.K, KAZEMIAN, S., PRASAD, A BARGHCHI, M (2011), “A study of the compressibility behavior of peat stabilized by DMM lab mode and FEM analysis”, Scientific Research and Essays Vol.6(1) Trần Đình Huy – Xây dựng Đường ô tô Đường thành phố - Khóa 19 105 [28] ISLAM, MD S HASHIM, R (2009), “Bearing capacity of stabilized tropical peat by deep mixing method”, Australian Journal of Basic and Applied Sciences [29] ISLAM, MD S HASHIM, R (2010), “Behavior of stabilized peat: A fied study”, Scientific Research and Essays, Vol.5(7 [30] JACOBSON, J.E., FILZ, G.M MICHELL, J.K (2003), “Factors affecting strength gain in lime-cement columns and development of a laboratory testing procedure”, Final contract report [31] KAZEMIAN, S HUAT, B.B.K (2009), “Compressibility Characteristics of fibrous tropical peat reinforced with cement column” [32] KALANTARI, B HUAT, B.B.K (2009), “Precast stabilized peat columns to reinforced peat soil deposit” [33] KENNETH,R.B., JOSEPH, E.B., MAHI, G (2003), “Installation and Instrumented Load of Deep Soil Mixing Columns” [34] KIVELO, M (1998), “Stabilization of embankments on soft soil with limecement columns-Doctor thesis”, Royal Institute of technology [35] LARSSON, S., DAHLSTROM, M NILSSON, B (2005), “Uniformity of lime-cement columns for deep mixing: a field study”, Ground Improvement [36] LARSSON, S (2008), “Shear Box tests on lime-cement column improved kaolin”, Arbetsrapport, Swedish Deep Stabilization Research Centre [37] MATHEW,S., SELVI, P VELLIANGIRI, K.B (2009), “A study on engineering properties of cement stabilized seashore soil” Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 106 [38] MIURA, N., HORPIBULSUK,S NAGARAJ,T.S (2002), “ Engineering Behavior of cement stabilised clay at high water content”, Soil and foundations, Japanese Geotechnical Society, Vol.41 [39] MUHUNTHAN, B SARIOSSEIRI, F (2008), “Interpretation of geotechnical properties of cement treated soils”, Research report FHWA contract DTFH61-05-C-00008, July 2008 [40] NAVIN, M.P FILZ, G.M (2006), “Numerical stability analyses on embankments support on deep mixed columns”, Ground modification and semismic mitigation (GPS 152) [41] Deng, Yong-Feng; Liu, Soung-Yu Hong, Zhen-Shun (2006), “Optimal column modulus of deep mixed column foundation under embankments”, Ground modification and semismic mitigation (GPS 152) [42] OMINE, K OCHIAI (2001), “ Prediction of Strength of Cement-Treated Soil Column based on Size Effect”, Proceedings of the 15th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering [43] PORBAHA (1998), “State of the art in deep mixing technology, Part I: Basic concepts and overview”, Journal of the International Society of soil MeChanics and Geotechnical Engineering [44] SING, W.L., HASHIM, R ALI, F.H (2008), “Strength and permeability of stabilized peat soil”, Euro Journal of scientific research ISSN 1450-216X [45] SHUI-Long, YONG-QIN, J., FENG-xi, C YE-SHUANG, X (2005), “Mechanisms of property changes of soft clay arround deep mixing column”, Chinese Journal of Rock Mechanics anf Engineering [46] TANG, B.L., BAKAR, I CHAN, C.M (2011), “Reutilization of organic and peat soils by deep mixing cement”, World Academy of Science, Engineering and Technology 74 Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19 107 [47] XIAO, H.W LEE, F.H (2009), “Curing time effect on behavior of cement treated marie clay”, International Journal of Engineering and Applied Sciences [48] UDDIN , K., BALASUBRAMANIAM, A.S BERGADO, D.T (1997), “Engineering behavior of cement-treated BangKok soft clay”, Geotechnical engineering Trần Đình Huy – Xây dựng Đường tơ Đường thành phố - Khóa 19