đánh giá điều kiện địa chất công trình phân đoạn km 294 km 295 bước thiết kế bản vẽ thi công thiết kế sử lý nền đất yếu

Chương 4: Dự báo các vấn đề địa chất công trìnhPhần II: Thiết kế kỹ thuậtChương 1: Cọc cát và vai trò của cọc cát trong việc xử lý nền đất yếuChương 2: Thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

PHẦN I: PHẦN CHUNG VÀ CHUYÊN MÔN 5

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, DÂN CƯ, KINH TẾ VÀ GIAO THÔNG THANH HOÁ 5

1.1 Vị trí địa lý 5

1.2 Đặc điểm địa hình 5

1.3 Đặc điểm khí hậu 6

1.4 Dân cư, kinh tế,xã hội và giao thông 9

1.4.1 Đặc điểm dân cư, kinh tế, xã hội 9

1.4.2 Giao thông vận tải 10

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN THÀNH PHỐ THANH HOÁ 11

2.1 Đặc điểm địa chất 11

2.2 Khái quát đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực Thành phố Thanh Hoá 13

2.2.1 C¸c tÇng chøa níc lç hæng 13

2.2.2 TÇng chøa níc Halocen (qh 1 ) 14

2.2.3 TÇng chøa níc trong c¸c trÇm tÝch Pleistocen (qp) 15

Chương 3: ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH PHÂN ĐOẠN KM 294 – KM 295 ĐOẠN DỐC XÂY THÀNH PHỐ THANH HOÁ THUỘC DỰ ÁN MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1A 16

3.1 Cơ sở tài liệu đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến 16

3.2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến trên 16

3.2.1 Đặc điểm địa hình địa mạo 16

3.2.2 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 17

3.2.3 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất 17

3.2.4 Vật liệu xây và vị trí đổ đất thải khi thi công xây dựng công trình 23

Chương 4: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 26

4.1 Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình 26

4.1.1 Vấn đề ổn định của nền đất 28

4.1.1.1 Phân tích lựa chọn mắt cắt tính toán 29

4.1.1.2 Kiểm tra ổn định lún trồi 29

4.1.1.3 Kiểm tra ổn định trượt cục bộ: 32

4.1.2 Vấn đề biến dạng lún của nền đất 33

4.1.2.2 Lựa chọn mắt cắt tính toán 34

4 1.2.2.1 Lún tức thời 34

4 1.2.2.2 Lún cố kết 35

3 Tính độ lún theo thời gian 38

1.1.2: Giải phỏp gia cố nền bằng đệm cỏt, đệm đất 40

1.1.3: Giải phỏp gia cố nền bằng bấc thấm 41

1.1.4Giải phỏp gia cố bàng cọc cỏt 41

1.1.5Kết luận 41

1.2Giới thiệu phương phỏp cọc cỏt 41

1.2.1 Khỏi quỏt về phương phỏp 41

1.2.2 Ưu điểm của phương phỏp 42

1.2.3 Một số kiểu mặt cắt cú thể gia cố bằng cọc cỏt 44

1.2.4 Trỡnh tự tớnh toỏn và thiết kế cọc cỏt 45

Chơng 2 51

Thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến từ Km294+00-Km295+00 bằng cọc cát 51

2.1 Thiết kế xử lý nền đất bằng cọc cỏt tại km 294+00 –km 295+00 51

2.1.1 Tớnh toỏn diện tớch nền cần xử lý 51

S = 1000 28,716 = 28716 m 2 2.1.2 Xỏc định chiều sõu nộn chặt ( chiều dài cọc) 51

2.1.3 Tớnh toỏn đường kớnh và khoảng cỏch giữa cỏc cọc 51

2.1.4 Tớnh toỏn số lượng cọc 52

Chơng 3 55

Công tác kiểm tra chất lợng nền đất sau gia cố bằng phơng pháp cọc cát 55

3.1 Xỏc định sức chịu tải của nền đất sau khi gia cố 55

3.2 Kiểm nghiệm độ lỳn của nền đất sau khi nộn chặt bằng cọc cỏt 55

3.3 Kiểm tra chất lượng của nền đất sau khi gia cố 57

3.3.2 Thớ nghiệm xuyờn tĩnh 59

3.3.3 Khoan lấy mẫu xỏc định tớnh chất cơ lý của nền đất và của cọc gia cố 60

3.3.4 Thớ nghiệm cắt cỏnh 61

Chơng 4 62

Tổ chức thi công và dự trù kinh phí 62

4.1 Cụng tỏc trắc địa 62

4.2 Tổ chức thi công 62

4.2.1 Công tác chuẩn bị vật liệu 62

4.2.2 Quy trình công nghệ thi công 63

4.2.2.1 Thi công lớp đệm cát thoát nớc ngang 63

4.2.2.2 Thi công cọc cát 63

4.3 Khối lợng 65

Kết luận 67

MỞ ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước hiện nay, xây dựng

cơ sở hạ tầng là một vấn đề hết sức quan trọng Trong đó, mở các con đường mới, xây dựng các khu đô thị mới phục vụ các nhu cầu đi lại, nhà ở

… là những vấn đề rất cần thiết và đây cũng là một trong những mục tiêu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của đất nước trong tương lai

Thanh Hoá là một thành phố trẻ, đang phát triển mạnh về dân số cũng như về kinh tế, do đó việc phát triển giao thông là một vấn đề hết sức cấp thiết Để đáp ứng nhu cầu đó, thành phố Thanh Hoỏ đó tiến hành đầu tư xây dựng nâng cấp và mở rộng tuyến đường quốc lộ 1A đoạn Dốc Xây thành phố Thanh Hoá Công tác khảo sát ĐCCT khu dự án này do Công

ty Tư vấn Thiết kế xây dựng Giao Thông Thanh Hoá thực hiện

Được sự đồng ý của Công ty Tư vấn Thiết kế xây dựng Giao Thông Thanh Hoá, Bộ môn ĐCCT và thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Văn Phúng, tụi được phân công về thực tập và thu thập tài liệu tại công trình

trên để viết đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Đánh giá điều kiện địa chất

công trình phân đoạn Km 294-:- Km 295 đoan Dốc Xây Thành Phố Thanh Hoá thuộc dự án mở rộng quốc lộ 1A Bước thiết kế bản vẽ thi công, thiết kế sử lý nền đất yếu cho đoạn tuyến trên bằng phương pháp cọc cỏt”.

Sau hơn 2 tháng làm việc nghiêm túc cùng sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths Nguyễn Văn Phúng, cỏc thầy cô giáo trong Bộ môn Địa chất công trình, tụi đó hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định Nộidung đồ

án bao gồm:

Mở đầu

Phần I : Phần chung và chuyên môn

Chương 1: Đặc điểm địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế, giao thông Thành phố Thanh Hoá

Chương 2: Đặc điểm Địa Chất và đặc điểm Địa Chất Thuỷ Văn

Chương 3: Đánh giá điều kiện địa chất công trình phân đoạn km 294-km295 đoạn dốc xây Thành phố Thanh Hoá thuộc dự án mở rộng Quốc lộ

Chương 4: Dự báo các vấn đề địa chất công trình

Phần II: Thiết kế kỹ thuật

Chương 1: Cọc cát và vai trò của cọc cát trong việc xử lý nền đất yếu Chương 2: Thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến từ Km 294-:- Km

295 bằng cọc cát

Chương 3: Công tác kiểm tra chất lượng nền đất sau gia cố bằng phương pháp cọc cát

Chương 4: Tổ chức thi công và dự trù kinh phí

Kết luận

Do thời gian và trình độ còn hạn chế, nên nội dung trong đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của các Thầy Cô giỏo cựng toàn thể các bạn để kiến thức của tôi được hoàn thiện

Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn tới sự chỉ bảo của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Địa chất công trình , đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Ths Nguyễn Văn Phúng đó giỳp tụi hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 22 tháng 06 năm 2011

Sinh viên Vũ Viết Mạnh

PHẦN I: PHẦN CHUNG VÀ CHUYÊN MÔN

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, DÂN CƯ, KINH TẾ

VÀ GIAO THÔNG THANH HOÁ

1.1Vị trí địa lý

Quốc lộ 1A là tuyến đuờng huyết mạch giao thông, là xương sống hệ thống giao thông của đất nước ta Điểm đầu tuyến (Km 0 + 0/0)là cửa khẩu Hữu Nghị Quan, điểm cuối tại Km 2301 + 340 thuộc thị trấn Năm Căn, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà mau

Đoạn Dốc Xõy ữ Thành phố Thanh Hoá, tỉnh Thanh Hoá dài khoảng 36.4 Km dạt tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng Hiện trạng tuyến đường chất lượng còn tương đối tốt, nhưng để đáp ứng được tốc độ phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước hiện nay, giảm thiểu tình trạng ùn tắc

giao thông đang thương xuyên xảy ra trên tuyến đường Quốc lộ 1A thì việc nâng cấp, mở rộng Quốc lộ 1A là hết sức cần thiết

1.2Đặc điểm địa hình

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng đồng bằng sông Mã được hình thành do sự bồi đắp của sông Mã, địa hình tương đối bằng phẳng đặc trưng cho dạng đồng bằng tích tụ Riêng đối với khu vực Hàm Rồng là khu vực

có địa hình chia cắt bao gồm đồi núi xen kẽ các thung lũng và các khu ruộng thấp trũng Địa hình dốc theo hướng dốc của các sườn đồi Đối với khu vực đồng bằng (bao gồm các khu ruộng trũng thấp và các khu dân cư thì nền địa hình tương đối bằng phẳng và cũng có xu hướng nghiêng dần

* Các dạng địa hình trong khu vực.

Trong toàn khu vực nghiên cứu được phân ra các dạng địa hình như sau:

- Địa hình đồi, núi thấp: Khu vực đồi, núi thấp chủ yếu là quần thể núi

Hàm Rồng kéo dài theo hướng BTB - NĐN với diện tích khoảng 0,14236

gồm có 3 dạng chính:

+ Dạng đỉnh núi Rồng, núi Quyết Thắng: Phần lớn diện tích và đỉnh núi

này có đất đỏ vàng trên nền đất Sét và nền đá vôi Có một Ýt diện tích đất

vàng đỏ trên đất macma axit Độ cao tuyệt đối là 110m, độ dốc trung bình khoảng 40 - 450

+ Dạng sườn núi, đỉnh một số đồi thấp là đất vàng nhạt trên đá cát và một Ýt diện tích vàng nâu do phong hóa Đồi C4 có độ cao tuyệt đối 52m,

độ dốc trung bình khoảng 250 - 350

+ Dạng chân núi, thung lũng hẹp: gồm phiến thạch sét, sa thạch và đá vôi Điển hình là chân núi Hàm Rồng có độ cao trung bình khoảng 30 -50m, độ dốc nhỏ (khoảng 10 - 150)

Do cấu tạo lớp đất mặt Ýt ngậm nước lại không có thảm thực vật che phủ nên hiện tượng úng thủy chỉ xảy ra ở diện tích đất bồi tụ chân núi, đồi trong khoảng thời gian ngắn (3 - 5 ngày)

- Dạng địa hình Karst: Tạo thành các núi đá vôi dốc đứng, có nơi phát

triển hang động Karst (Động Tiên Sơn) Một số chân núi đang khai thác

- Địa hình đồng bằng: Khu vực đồng bằng chiếm phần lớn (95%) diện

quanh quần thể núi Hàm Rồng và dọc theo hai bờ sông Mã Đây là kiểu địa hình đồng bằng tích tụ nên khá bằng phẳng, độ dốc nhỏ (với góc dốc trung

Nam và từ Đông sang Tây, càng về phía Đông Nam địa hình càng bằng phẳng Cốt cao tuyệt đối trung bình 3,5m, cao nhất 5,5m và nhỏ nhất 1,7m

ở các vùng đồng ruộng, cao độ thường vào khoảng 1,6  2,0m

Đoạn tuyến đi qua khu vực đồng bằng, địa hình hai bên tuyến bằng

phẳng tuyến đi qua các khu vực hai bên là các khu dân cư, ruộng cấy lúa Bên phải tuyến có đường sắt Bắc – Nam chạy song song với tuyến

Phạm vi nghiên cứu từ phân đoạn từ km294+0.0 -:- km295+0.0, nằm trên địa bàn thị xã Bỉm Sơn và huyện Hà Trung, tỉnh Thanh Hoá

Địa hình hai bên tuyến bằng phẳng Cao độ trung bình từ 2 -:- 3m

1.3Đặc điểm khí hậu

Khí hậu của khu vực thị xã Bỉm Sơn và huyện Hà Trung, tỉnh Thanh Hoá nói riêng nằm trong vùng của khu vực khí hậu Bắc Trung Bộ nói chung về cơ bản vẫn giữ được những đặc điểm chính của khí hậu miền Bắc Song liên quan tới vị trí cực Nam của vùng này trong miền khí hậu phía Bắc và với đặc điểm riêng của địa hình khu vực, mà khí hậu ở đây thể

hiện những nét riêng có tính chất chuyển tiếp giữa kiểu khí hậu miền phía Bắc và miền Đông Trường Sơn

- Mùa Đông ở đây đã bớt lạnh hơn so với Bắc Bộ Trung bình nhiệt

hạn nhiệt độ trung bình tháng 1 ở Thanh Hoá là 17.30C, so với ở Hà Nội là

- Mùa Đông, ở Bắc Trung Bộ đồng thời cũng rất Èm ướt, liên quan tới sự tăng hàm lượng Èm trong luồng gió mùa Đông Bắc thổi qua biển tới

và với tình trạng front cực đới bị chặn lại ở sườn đông dãy Sông Mã và Trường Sơn mà suốt mùa Đông ở vùng này đã duy trì một chế độ Èm ướt thường xuyên, khác hẳn với các vùng phía Bắc có một thời kỳ tương đối khô vào đầu mùa Đông Độ Èm trung bình trong suốt các tháng mùa Đông đều ở mức trên 82%

- Đặc điểm quan trọng nhất của vùng Bắc Trung Bộ là sự xuất hiện một thời kỳ gió Tây khô nóng vào đầu mùa hạ, liên quan tới hiệu ứng front của Trường Sơn đối với luồng gió mùa Tây Nam Sự phát triển mạnh mẽ của thời tiết gió Tây đã làm sai lệch đáng kể diễn biến mùa mưa Èm ở Bắc Trung Bé so với tình hình chung của miền Các tháng đầu mùa hạ lại là một thời kỳ khô và mức độ khô ngày càng trầm trọng trong quá trình phát triển của gió mùa mùa hạ Tháng 7 trở thành tháng nóng nhất và có độ Èm thấp nhất trong năm Tháng 6 và tháng 7 với lượng mưa thường Ýt hơn 100mm/tháng tạo ra một cực tiểu phụ trong biến trình mưa năm Lượng mưa chỉ bắt đầu tăng dần từ tháng 8, nhanh chóng đạt đến cực đại vào tháng 9, rồi giảm chút Ýt qua tháng 10 và mùa mưa còn kéo dài đến hết tháng 11

Tóm tắt các đặc trưng khí hậu chính của vùng khí hậu Bắc Trung Bé:

a - Nhiệt độ:

Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 23 -:- 24.00C ở đồng bằng và

Tháng 1 là tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình vào khoảng thấp 17 -:-18.00C, nhiệt độ tối thấp có thể xuống dưới 2 -:- 30C

Mùa hạ nhiệt độ trung bình ở đồng bằng vượt quá 270C và tối cao

bình vào khoảng 29 -:- 29.50C, tối cao trung bình vào khoảng 33 -:- 36.50C

trong những tháng đầu và giữa mùa hạ nhiệt độ giao động nhanh nhất, biên

độ ngày trung bình đạt tới 8 -:- 10.00C Thời kỳ nhiệt độ giao động Ýt nhất

là những tháng giữa mùa đông, biên độ chỉ giao động khoảng 5 -:- 6.00C

b - Mưa:

Lượng mưa phân bố rất không đều trên lãnh thổ vùng, khu vực Thanh Hoá và vùng núi Tây Bắc Nghệ An tương đối mưa nhiều Lượng mưa năm vào cỡ khoảng 1600mm - 2000mm, càng đi lên thượng nguồn Sông Mã, Sông Cả vào sâu trong các thung lũng phía Tây lượng mưa càng giảm xuống còn 1200mm

Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5, kết thúc vào tháng 10 Đáng chú ý là trong mấy tháng đầu mùa mưa, lượng mưa không tăng, thậm chí còn giảm

Ýt nhiều ở phần phía Nam tạo ra một cực tiểu phụ vào tháng 6 Lượng mưa những tháng này chỉ sàn sàn 100 – 150mm/tháng Ba tháng mưa nhiều nhất

là tháng 8, 9,10 trong đó tháng 9 là cực đại Lượng mưa trung bình tháng 9

ở phần lớn các nơi đạt tới 400 - 500mm

Mùa Ýt mưa kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, mùa Ýt mưa nhưng lượng mưa cũng tương đối lớn và số ngày mưa cũng không thua kém mùa mưa Tháng có lượng mưa cực tiểu thường là tháng 1, lượng mưa trung bình đạt 80mm Trong mùa Ýt mưa cũng quan sát được sự tăng tương đối của lượng mưa, hai tháng 5 và 6 đầu mùa hạ lượng mưa đạt tới xấp xỉ 100mm/tháng

c - Độ Èm:

Độ Èm trung bình năm 86.8%, thời kỳ Èm nhất giống như ở Bắc Bộ

là các tháng cuối mùa Đông, mà tháng 3 là tháng cực đại với độ Èm trung bình 88 – 90% Song thời kỳ khô nhất không phải là đầu mùa Đông như ở Bắc Bộ, mà là giữa mùa hạ, thời gian thịnh hành thời tiết gió Tây Tháng cực tiểu của độ Èm là tháng 7, có độ Èm trung bình dưới 80%, có nơi xuống 75%, chênh lệch so với tháng cực đại là 10 – 15% Trong tháng 7 độ

Èm tối thấp trung bình vào khoảng 70%, ở các thung lũng xuống còn 60%

d - Giã:

- Hướng gió thịnh hành như ở đồng bằng Bắc Bộ, với mùa Đông là hướng Bắc và Đông Bắc, mùa hạ là hướng Nam và Đông Nam, tần suất tổng cộng của hai tháng là 50 – 60% Trong các thung lũng sâu ở phía Tây hướng gió thịnh hành lệch khỏi hướng chung của khu vực, mà thường có hướng trùng với hướng của thung lòng

- Tốc độ gió trung bình vào khoảng 1.2 - 2.0m/s, tốc độ gió mạnh nhất đều gặp trong bão, đạt tới 40 – 45m/s ở vùng ven biển (Kỳ Anh 48m/s) Trong các thung lũng có tốc độ gió giảm đi rõ rệt chỉ còn khoảng 20m/s, về mùa Đông khi mà gió mùa Đông Bắc tràn về cũng có thể gây ra gió mạnh tới 15 – 20m/s

e - Các hiện tượng thời tiết khác:

- Bão: Mùa bão ở đây thường lùi lại muộn hơn so với Bắc Bộ Theo kết quả thống kê trong thời kỳ 55 năm (1911 – 1965), có tới 41 cơn bão đổ bộ vào vùng bờ biển Bắc Trung Bộ, nhiều nhất là trong tháng 9 (16 cơn), rồi đến các tháng 8, 7, 10 Gió bão ven biển có thể đạt tới 40m/s, nhưng giảm rất nhanh khi bão đi về vùng núi phía Tây Mưa bão cũng rất lớn, có thể cho lượng mưa ngày vượt quá 200 - 300mm đóng góp đáng kể trong lượng mưa mùa Hạ

- Gió Tây khô nóng: ở Thanh Hoá gió Tây khô nóng Ýt gặp hơn các nơi khác trong vùng Tổng cộng toàn mùa nóng, ở đồng bằng chỉ quan sát được

12 - 15 ngày, nhưng trong các thung lũng phía Tây số ngày khô nắng cũng tăng lên 20 - 25 ngày, trong đó 5 - 7 ngày khô nóng cấp II

1.4Dân cư, kinh tế,xã hội và giao thông

1.4.1 Đặc điểm dân cư, kinh tế, xã hội

Qua công tác khảo sát, điều tra kinh tế xã hội môi trường chúng tôi

đã thu thập được các số liệu sau:

* Xã Quang Trung, thị xã Bỉm Sơn:

- Diện tích đất nuôi trồng thủy sản:33.46 ha

Trong đó lao động: 3057 người, chiếm 59.99%.

- Tổng thu nhập bình quân: 8 900 000 VNĐ/người/năm

Dân cư ở tập trung thành các làng, thôn, thành phần các dân tộc trong

xã có: 99.98% là dân tộc Kinh, 0.2% là dân tộc Mường Nhân dân sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, hoạt động của các nghành kinh tế chủ yếu của xã Quang Trung:

+ Nông nghiệp chiếm 75%

+ Công nghiệp xây dựng chiếm 10%

+ Dịch vụ thương mại chiếm 15%

* Xã Hà Dương, huyện Hà Trung:

- Diện tích nuôi trồng thủy sản: 28.83 ha

* Thị trấn Hà Trung:

- Diện tích nuôi trồng thủy sản: 15.68 ha

1.4.2 Giao thông vận tải

Giao thông đường bộ: Quốc lộ 1A là quốc lộ xuyên suốt các tỉnh thành của nước ta, đoan Dốc Xây Thanh Hoá là đoạn thông thương vô cùng quan trọng đi qua các vành đai Thành phố Thanh Hoá

Giao thông đường sắt: Tuyến đường sắt Hà Nội – Thành phố Hồ Chí Minh, chạy song song với Quốc lộ 1A, đáp ứng phần lớn nhu cầu đi lại của nhân dân