Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng - đất cho công trình ven sông ở tỉnh Long An

2- NỌI DUNG: - Chương 1: Tổng quan xử lý nền đất yếu bang giải pháp cọc xi măng đất cho công trình ven sông - _ Chương 2: Cơ sơ lý thuyết tính toán- Chuong 3: Thí nghiệm xác định sự phat

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI BÁCH KHOA

3k 3k 3k 3€ 3K 3É 3É 3É 3É 3É 3É 2K 3 ok 3 ok 3k ok

BKTP.HCM

DOAN NHAT PHI

NGHIEN CUU GIAI PHAP XU LY NEN DAT

YEU BANG CỌC XI MĂNG - DAT CHO CONG

TRINH VEN SONG O TINH LONG AN

CHUYEN NGANH: DJA KY THUAT XAY DUNGMA SO NGANH: 60.58.02.11

TP H6 Chi Minh, Thang 06 / 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHI MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS ĐỒ THANH HAI

Cán bộ chấm nhận Xét Ï : -. ESs SE te E3 ESESEEESESEESESESEESErEEeerksereed

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : G SeSs E33 EES8 S8 E158 E158 E8 se rred

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Dai Hoc Bách Khoa, DHQG TP.HCM,

ngày tháng năm 2016.

Thanh phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XD

PGS.TS NGUYEN MINH TAM

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHIMINH CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: ĐOÀN NHẬT PHI MSHV: 7140769

Ngay, thang, nim sinh: 03-06-1991 Nơi sinh: Sóc TrangDia chỉ mail: phidoan.ksxd @ gmail.com Điện thoại: 0947744792

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MS: 60 58 02 11

I- TEN DE TÀI:Nghiên cứu giải pháp xứ ly nền đất yếu bang coc xi măng — dat cho công trình

ven sông ở tỉnh Long An.

H- NHIỆM VU VÀ NOI DUNG:

1- NHIEM VU:

- _ Nghiên cứu các phương pháp xử lý đất yếu cho công trình ven sông Áp dụng

cọc xi măng dat xử ly nên móng.

- Phan tích tính toán và đề xuất giải pháp gia cô đất yếu bằng cọc xi măng đất

cho công trình ven sông ở tỉnh Long An.

2- NỌI DUNG:

- Chương 1: Tổng quan xử lý nền đất yếu bang giải pháp cọc xi măng đất cho

công trình ven sông

- _ Chương 2: Cơ sơ lý thuyết tính toán- Chuong 3: Thí nghiệm xác định sự phat triển cường độ chịu nén và sức chống

cat của hôn hợp dat trộn xi măng.

- _ Chương 4: Ứng dụng tính toán công trình thực tế- Dinh hướng kết luận va kiến nghị

- Tai liệu tham khảo.

HI- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/01/2016IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 17/06/2016V- CÁN BỘ HUONG DAN: TS DO THANH HAI

Ngày 17 thang 06 năm 2016

CAN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MON TRUONG KHOA KY THUẬT XD

(Họ tên va chữ ky) (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS DO THANH HAI PGS.TS LE BA VINH PGS.TS.NGUYÊN MINH TAM

Trước hết, em xin bay tỏ lòng biết ơn và gửi đến Thay TS Đỗ Thanh Hải lờicảm ơn sâu sắc nhất, người đã tạo cho em ý tưởng thực hiện dé tài này và luôn đồnghành, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình hoàn hiện

luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn Quý thây cô trong Bộ môn Địa cơ Nền móng Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã tận tình dạy bảo trong suốt quá trình học tap,quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian em làm thí nghiệmnghiên cứu trong phòng thí nghiệm của bộ môn Địa Cơ Nền Móng

-Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn bè và các thầy cô đã tạođiều kiện và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn thạc sĩ

này.

Tuy vậy, với những hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chắnluận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến từquý Thay, Cô, đồng nghiệp và bạn bè dé luận văn thêm hoàn thiện và có đóng góp vào

TOM TAT LUẬN VĂNTEN DE TÀI

“NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP XU LÝ NEN DAT YEU BANG COC XI MĂNG

-DAT CHO CONG TRINH VEN SONG O TINH LONG AN”

Hiện nay tinh trang sat lở bờ sông, kênh rạch trên dia ban tinh Long An dang

diễn ra mạnh mẽ làm ảnh hưởng ngày càng nghiêm trong đến những công trình vensông trong khu vực Đã có nhiều nghiên cứu, công nghệ vé các giải pháp giacường, bảo vệ mái dốc, gia cô nền đất yếu từ truyền thống đến hiện đại đã được ápdụng rộng rãi trên thé giới và tại Việt Nam Tuy nhiên, đối với đất yếu ven sôngđặc thù ở tỉnh Long An, cần phải có nghiên cứu, đánh giá, so sánh các giải pháp vềmặt hiệu quả và kinh tế trước khi áp dụng rộng rãi

Đề tài này tiến hành thí nghiệm trộn xi măng với đất với các hàm lượng ximăng/đất tương ứng với 150 kg/m3, 200 kg/m3 và 250 kg/m3 được bảo dưỡngtrong điều kiện ngập nước, gần đúng như trong nên với thời gian bảo dưỡng lầnlượt 7 ,14, 28 ngày: từ đó dé xuất ty lệ hợp lý để đưa vào sử dụng gia cỗ mái dốcven sông Từ kết quả thí nghiệm, tác giả lựa chọn các thông số dựa trên kết quả củamẫu đất với ty lệ (X/D) là 200kg/m3 ở 28 ngày tuổi để tiến hành mô phỏng lạibang phần mém Plaxis 2D dé so sánh với phương án cọc bê tông cốt thép dự ứnglực của don vị tư vẫn thiết kế Kết quả cho thấy, chuyền vị ngang của nên đất yếuđược gia cố bằng tường cọc xi măng đất nhỏ hơn chuyền vị ngang của nên đất yếuđược gia cé băng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực : A=0.126 em (khai thác ngắn

hạn) ; A=0.039 cm (khai thác dài hạn).

“RESEARCH OF SOFT SOIL IMPROVEMENT BY CEMENT-SOILTREATED FOR CONSTRUCTION ON RIVERSIDE AT LONG AN

PROVINCE”At the present, the sate of erosion of riverside, canal on Long An province isworking strongly and affects significantly to construction in this area Many articles,researches suggested a great variety of reinforcing and protecting slope solutions fromtraditional way to updated way not only in Viet Nam but also popular in the world.However, regarding to particular soft soil in Long An province, It is necessary to doresearch, evaluation and comparison to different solutions with effective andeconomical criteria before constructing widely.

This thesis conducted the cement-soil treated experiments with different cementcontents/soil : 150 kg/m3, 200 kg/m3, 250 kg/m3 which are cured in the saturatedcondition with curing time 7, 14, 28 days, respectively From this, It is suggested thesuitable ratio (X/D) to improve the slope on riverside Based on the result of theexperiment, author selected parameters of specimens of the ratio 200kg/m3 (X/D) at28 days curing time to model the calculation by Plaxis 2D software Following this, Itis compared to the solution of the design advisor with the pre-stressed pile The resultsshowed that the horizontal displacement of cement-soil pile wall is slightly lower thanhoriziontal displacement of pre-stressed pile solution : A=0.126 cm (short-term using); A=0.039 cm (long-term using).

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cánhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và tiễn hành thí nghiệm thựctiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Dé Thanh Hải Các số liệu, kết quả thínghiệm, mô hình tính toán và những kết quả trong luận văn là trung thực.

Thành pho Hồ Chi Minh, tháng 06 năm 2016

Học viên

Đoàn Nhật Phi

ÿ 0900971007 |l Đặt van dé nghiên €ỨU - + 25% E E2 EE SE E915 1 121 1115151111111 11 111 e l

2 Mục đích nghiÊn CỨU (<< HH re 23 Phương pháp nghiÊn CỨU - - - - << - 1119991011119 9900 kg 2

4 Ý nghĩa để tài - 55231 E9 1 1111111151111 1111511 111111150101 11 0101010101012 r0 35 Đối tượng và phạm vi nghiên CUU ceeecceccsesessesesesssesescsssssesesesssssseseseseeeeens 4CHUONG 1: TONG QUAN XỬ LY NEN DAT YEU BANG GIẢI PHAP COC XI

MANG DAT CHO CONG TRINH VEN SỚNG QGQ TQ HH +

1.1 Tổng quan các giải pháp bảo vệ mái dốc ven SON - - 22s s+s+cscse: 41⁄2 _ Tống quan về đất trộn xi măng +: ¿+ S£+E+E#EE£EEEEEEEEEEerkrkrrrrrrerree 10ANH aaaaỪDDùẰẶẰỤẶỤẶỤÚ 10

1.2.2 Tat Việt Nam GG G9 15

1.3 Tong quan về giải pháp xử lý nên đất yếu, gia cỗ mái dốc bằng tường cọc xi

mang dat cho công trình ven SÔng - cờ 20

14 KẾT LUẬN CHƯNG | - SG s11 39191 1E 1111211 ng 22CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LY THUYET TÍNH TOÁN ccccccerteerkierrierrerreee 232.1 Nguyên ly hình thành cường độ của coc xi măng đất [7] wees 23

2.1.1 Khái niệm chung G0 re 23

2.1.2 Quá trình thủy hóa và tác dụng giữa xi măng và đất [7] -s-s¿ 242.1.3 Các nhân tô ảnh hưởng đến cường độ của cọc xi măng đất [7] - 252.14 Dự đoán cường độ của cọc đất trộn xi ¡i0 500 262.2 Quan niệm tính toán cọc xi măng GAC 282.2.1 Phương pháp tính toán theo quan điểm cọc xi măng đất làm việc như cọc [10]

28

2.2.1.1 Đánh giá ôn định cọc xi măng — đất theo trạng thái giới hạn l 282.2.1.2 Đánh giá ôn định coc xi măng đất theo trạng thái giới hạn 2 -. - 282.2.2 Theo quan niệm tính toán như nền tương đương [10] - 2 55555552 29

2.2.3 Quan niệm hỗn hợp - - - E9 2E2%2%2E 2E E21 1 3 3 3 3111151111111 30

2.2.3.1 Cách tính toán của viện kỹ thuật Châu Á — AT SG S12 EsEskeesersesed 302.2.3.2 Cách tính theo quy phạm Trung Quốc DBJ 08-40-941 - 5+ 2525255552 4CHUONG 3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỰ PHÁT TRIEN CƯỜNG ĐỘ CHIU NEN

CUA HON HỢP DAT TRON XI MĂNG G1 2011 1S 1114118118111 re, H3.1 Muc dich 0008:3007 — 44

3.2 Công tác Chuan bị - << Sex 11 1115151515 515 111111111111 1111 1111300511111 11H 443.2.1 Chuẩn bị các nguyên vật lIỆU - S99 999999911119 9999 1111111 1n ng ng 413.2.1.1 Dat dùng trong thí nghiệm ¿©5223 E2 9E E1 1215151111 11125 11111 ee, 44

3.2.1.2 Nước dùng trong thí nghiỆm - - - (<< 11939101011 113 99 1 ng kg 463.2.1.3 Xi măng dùng trong thí nghiỆm - - - << G5 S910 1 19 99 1 ng vn 463.2.2 Hàm lượng trộn các nguyên vật LGU - (S9 ng kg 46

3.2.3 ThiẾt Di trỘNn S111 1E 5111915111 5 0111911110 01111101111 10111110 HT ng 473.2.4 Chế bị mẫu thí nghiệm - + © + + E2 +E+E£EE#EEEEEE£E£EEEEEEEEEEEEEEEEE 11c, AT

3.3 Thi nghiệm nén don (ASTM D2166) - - GG G1 SH kg 493.3.1 Mục đích thí nghiệm nén đơn - - - (c1 1 1111111131333 1 899 1111111111 1 ng rre 49

3.3.2 Thiết bi thí nghiệm nén don ¿2 - 52 SE 2E£EE#EEEEEE£E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEErErrrrre, 493.3.3 Tổ hợp mẫu thí nghiệm nén đơn ¿2+ 2 +92 ££+E+E££E£E+E£E+EeEsererrerered 50

3.3.4 Thực hiện thí nghiệm nén đơn - - - ( c c1 1111111113133 89 111111111111 nhe 51

3.3.5 Kết quả thí nghiệm nén don c.ccccccscsscsessesesesscsesessssesessssessesesesscsesesscseseeseseseeseeen 513.3.5.1 So sánh cường độ chịu nén qu của hỗn hợp đất trộn ximăng -. - 563.3.5.2 So sánh modun đàn hồi E50 của hỗn hợp đất trộn ximăng - 59KẾT LUẬN CHƯNGG - G5611 SE 911191 1E 91119191 1 1111111 11g ng gyg 61CHUONG 4 : UNG DUNG TINH TOAN KE BAO VE BO DOAN RACH CAU GIAO

- SONG VAM CO ĐÔNG, XA LONG SƠN, HUYỆN CAN ĐƯỚC, TINH LONG AN

62

4.1 _ Tổng quan về công trinh cccccccccsesssesscsesessesesesscsesessssesessssesessssessseseeesssseeeeees 62

4.1.1 Giới thiệu CHUN - << s 300.0 62“22W 05020051: 0 ad 63

4.2 Đặc điểm công trinh c.ccccccccscsssscescsesssssescscsssscscscscsssscsescssssseseseevssssesesseesees 63

4.2.2 Điều kiện địa chất G111 511191 111 51110101111 111101111 ng gi 64

4.2.3 Khí tượng - cọ TH Họ 684.2.4 THỦY VĂN Lọ HH Họ 684.3 Tai trọng tac dụng lên kè (TCN272-OŠ) Gv, 69

4A Tính toán biến dang cho công trình theo phương án coc DUL 70

44.1 Giải pháp kỹ thuật công trình - - << - 11113900011 re 70AAD Trình tự thi cÔng ng 74

443 Phương pháp và thông số tính toán bang phần mềm Plaxis ver 8.5 [12] 74AAA, Kết quả tính toan o.c.cccccccccccssessssesessesssesscsesessesesesscsesessesesssssesessesssessesesesssseeeeees 77455 Tính toán biến dang cho công trình theo phương án tường coc xi măng dat 81

4.5.1 Giải pháp kỹ thuật công trình - - - << 5 111339003011 ng re 814.5.2 Trình tự thi cÔng cọ 85

4.5.3 Phương pháp và thông số tính toán bang phan mềm Plaxis ver 8.5 [12] 854.5.4 Kết quả tính toan c.cccccccccccccssessssssessesssesscsesessesesesscsesessesesssesesessssssecsssssesssseeeeess 874.6 So sánh hai phương án tường cọc dự ứng lực và tường cọc xi măng đất 92KẾT LUẬN CHƯNGG - G5611 SE 911191 1E 91119191 1 1111111 11g ng gyg 92KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, - -G- G1 E131 1119198 3 113121 vn gkeo 93I KET LUAN \ieceecccccceccscccscscesesesvscscececsevevscscscsevevscacecsevevavacecessevavacaceceavavacsenesaacees 93II 4002 21 93Hướng nghiên cứu tiếp theO 5-5566 3E 52% 31151 1 121115151121 11 711111111111 94

I ¡8010004 01 ằẻ dd 94

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 3.4: Bang giải thích ký hiệu mẫu thí nghiệm nén đơn .-. - - 555555: 51

Bang 3.5 : Bang tong hợp kết quả thi nghiệm nén Mau 2- 5 + 255252 5s2s+52e: 51Bang 3.6: So sánh cường độ nén qu(B)/qu(A) ở độ sâu 4m (lan) wees 58Bang 3.7: So sánh module E50(A)/E50(B) ở độ sâu 4m (Lan) cece cece 61

CHƯƠNG 4

Bảng 4 1: Bang thống kê tính chất cơ lý các lớp đất - + ¿2 2 s+s+c+c£ezszezesree 67Bang 4 2: Mực nước lớn nhất ngo i sông tương ng với tần suất thiết kế 68Bảng 4 3:Mực nước thấp nhất ngo ¡ sông tương ng với tần suất thiết kế 69Bảng 4 4: Các thông số của đất dùng trong tính tóan biến dang v ng suất bang FEM,

phương án cọc dự nợ ÍỰC - << nọ vn 75

Bảng 4 5: Các thông số tính tóan biến dang v ng suất theo FEM dùng cho mộth ng

cọc DUL, lưới neo, phương án cọc dự ng ÌỰC << c SH re, 75

Bảng 4 6: Các thông số của đất dùng trong tính tóan biến dạng v ng suất bằngFEM, phương án cọc xi măng đất - - + 256261 E223 111515 1211111711511 1 111 xe S6Bảng 4 7: So sánh chuyển vị ngang của nền đất giữa phương án tường cọc dự ng lựcv_ tường cọc xi măng đất - - +51 E123 1115111511 11111 1111111111111 11 10101011100 1X 92

Hình 1 10 Mối tương quan giữa cường độ nén 7 ngày và 28 ngày tại Đại lộ Đông Tây

Sai Gòn (Đậu Văn Ngo, 2005) [Í7] (c1 11111111 111 100 1111111 nhe 16

Hinh 1 11 Anh huong cua loai xi mang dén cường độ nén tai Đại lộ Dong Tay Sai

Gòn (Dau Văn Ngọ, 2005) [Í7] - E111 1 11 g0 11111 kh rrg 16

Hình 1 12 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ nén tại Đại lộ Đông Tây

Sai Gòn (Đậu Văn Ngo, 2005) [Í7] (c1 11111111 111 100 1111111 nhe 17

Hình 1 13 Ảnh hưởng của độ âm đến cường độ nén tại Dai lộ Đông Tây Sai Gòn

(Đậu Văn Ngọ, 2005) [Í7] (<< 999000 nà 17

Hình 1 14 Anh hưởng của độ pH đến cường độ nén nở hông tại Dai lộ Đông Tây Sài

Gòn (Dau Văn Ngọ, 2005) [Í7] - E111 1 11 g0 11111 kh rrg 17

Hình 1 15 Ảnh hưởng của độ rỗng đến cường độ nén nở hông tại Đại lộ Đông Tây

Sai Gòn (Đậu Văn Ngo, 2005) [Í7] (c1 11111111 111 100 1111111 nhe 18

Hình 1 16 Tương quan giữa cường độ nén đơn với hàm lượng xi măng (NguyễnMạnh Thủy, Ngô Tan Phong, 2007) [8] ¿+ + S2 SE+E+ESESEEEEEEEeErErkrkrkrree 18

Hình 1 17 Tương quan giữa cường độ nén đơn với hàm lượng xi măng của mẫu thử14 ngày tudi (Thái Hồng Son, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Van, 2014) [9] 19Hình 1 18 Tương quan giữa cường độ nén đơn với ham lượng xi măng của mẫu thử28 ngày tuôi (Thái Hồng Sơn, Trịnh Minh Thụ, Trinh Công Van, 2014) [9] 19Hình 1 19 Tương quan giữa cường độ nén đơn với độ âm của mau thử 14 ngày tudi(Thái Hồng Sơn, Trịnh Minh Thu, Trịnh Công Vẫn, 2014) [9] 5-5- s52 19Hình 1.20 Phân vùng anh hưởng của tỉ lệ N/XM và ham lượng xi măng đến cường độnén đơn của dat-xi mang (Thai Hồng Sơn, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Van,2014) [9]

¬ 20

Hình 1 21 Sử dụng tường cọc xi măng đất chồng thắm cống vùng triều 21Hình 1 22 Thi công tường coc xi măng bảo vệ mái dốc đập đá Bạc (Ha Tĩnh) 21Hình 1 23 Thi công tường cọc xi măng dat chong thấm cho dé quai công trình thủy

CHƯƠNG 2

Hình 2 1 Sơ đỗ phá hoại của đất dính gia cố bằng cột xi măng-đất - 31Hinh 2 2 Quan hé tng suất - bién dạng vật liệu xi măng đẤK SG cccekskssred 32Hình 2 3 Phá hoại khối - ¿6E SE 912121 3E 939128 3E 1111 11 E111 cred 33Hình 2 4 Phá hoại cắt cục Độộ - «k1 911v 1129 9E 111g 11x rerrei 33Hình 2 5 Sơ đồ tính toán biến dạng ¿2-2 2522252 *‡ESEEE£EEEEEeErkrrrrerrred 35Hình 2 6 Sơ đồ tải trọng truyền cho COt - ¿22-5252 t+E2E‡EEcxttvErkrrrrerered 38Hình 2 7 Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ôn định giữa các cột khi tải trọng vượtquá độ DEN rão - + + s33 E1 E151515 5151515111111 11 01111515151111 111111 nưệu 38

Hình 2 8 Tính toán chênh lệch lún - - - 5-5 << << 2311111111111 1 1xx res 40

mẫu đất ở độ sâu 2m và 4m ở 7, 14, 28 ngày tuôi -. ese +52 S2csctsesrrerereee 57Hình 3.8 : Biểu đồ quan hệ giữa module E50 và hàm lượng X/D ở vi tri A của mẫu đấtở độ sâu 2m và 4m ở 7, 14, 28 ngày tuÔi ¿- + c2 2S E E1 krkrrrreg 59Hình 3.9 : Biểu dé quan hệ giữa module E50 và hàm lượng X/D ở vi trí B của mẫu đấtở độ sâu 2m và 4m ở 7, 14, 28 ngày tuÔi ¿- + c2 2S E E1 krkrrrreg 60

CHƯƠNG 4

Hình 4.1 : Bản đồ vị trí công trình - ¿266 S+S* SE SE£E£E#EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrree 62Hình 4.2 : Bình d6 tổng thé tuyến kè - ¿5 52522222 S* 23A EEEErkrkrrerrred 63Hình 4.3: Mặt cắt ngang điển hình tại rạch Cầu Giáo — Vàm Cỏ Đông 64

Hình 4.4: Hiện trạng khu VỰC - G1 re 64

Hình 4.5: Mặt cắt địa chất 050i: — 66Hình 4.6 : So đồ xác định hoạt tải xe di chuyén trong quá trình thi công 69Hình 4.7: Mặt cat ngang điển hình của tường kè - ¿22-5 555s+c+cz£ecszezesree 71Hình 4.8: Mặt đứng điển hình của tường kè - 5-5 + 2525522 £E+E£vsEzrrerereee 72Hình 4.9: Mặt băng điển hình của tường kè - + 25255222 £E+E£EzEzrrxrereee 73Hình 4.10: Các Phase tính toán bién dạng và ứng suất xét đến khi mô phỏng kè bảo vệsông bang phan mềm Plaxis ver 8.5, phương án cọc dự ứng lực -‹- 76Hình 4.11 Chuyển vị ngang của nền khai thác trong 2 năm với mực nước trung bình

+0.080 = 4.386 CIM Gà 77

Hình 4.12: Xu hướng gia tăng biến dạng của nên trong thời gian khai thác trong 2 năm

với mực nước trung bình +0.080 HH re 77

Hình 4.13: Chuyến vị ngang của nên khai thác trong 50 năm với mực nước trung bình

+0.080 = 5.523 Cím SH nọ 78

Hình 4.14: Xu hướng gia tăng biến dạng của nên trong thời gian khai thác trong 50

năm với mực nước trung bình +0.080 G LH re 78

Hình 4.15: Chuyển vị ngang của nền khi mực nước dâng cao nhất +1.640 trong 6

Hình 4.18: Xu hướng gia tăng biến dạng của nền khi mực nước hạ thấp nhất 80

-2.640 trong 6 thắng , Họ 30

Hình 4.19 Mặt cắt ngang điển hình của tường kè ¿-5-5- 55 c2 2cscezescee 32Hình 4.20 Mặt đứng điển hình của tường kè + 2 255 + S2 £2+E£EsEzzrsrereee 83Hình 4.21: Mặt băng điển hình của tường kè + 2 255 S2 E+E£E+Ezrrerereee 84Hình 4.22 Các Phase tính toán biến dạng và ứng suất xét đến khi mô phỏng kè bảo vệsông bang phan mềm Plaxis ver 8.5, phương án cọc xi măng đất 87Hình 4.23 Chuyển vị ngang của nên khai thác trong 2 năm với mực nước trung bình

+0.080 = 4.261 Cím cọ 87

Hình 4.24 Xu hướng gia tăng biến dạng của nên trong thời gian khai thác 2 năm với

mực nước trung bình +0.080 oo eee ccceeessnnceecceeeessececeeeesessaeeeeceeseeeesaaeeeeeeeseeaaeees 88

Hình 4.25 Chuyến vi ngang của nên khai thác trong 50 năm với mực nước trung bình

+0.080 = 5.484 CIM SH nọ HH 88

Hình 4.26 Xu hướng gia tăng biến dang của nên trong thời gian khai thác 50 năm với

mực nước trung bình +0.080 oo eee ccceeessnnceecceeeessececeeeesessaeeeeceeseeeesaaeeeeeeeseeaaeees 89

Hình 4.27 Chuyến vị ngang của nền khi mực nước dâng cao nhất +1.640 trong 6

1 Đặt van đề nghiên cứu

Khác với đồng bang sông Hồng, với các hệ thống đê điều dé chống lũ,phương hướng hợp lý nhất đối với Đông bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) làchung sống với lũ Ba đặc điểm cơ bản ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng củaĐBSCL là : Dat yếu trên toàn lãnh tho, lũ lụt hàng năm chiếm gan 50% lãnhtho và kênh rach chang chit Vi vậy các công trình trên đất yêu ở ĐBSCLthường xảy ra nhiều sự cố Dé giải quyết van đề này, khi xây dựng công trìnhven sông người ta thường phải sử dụng các giải pháp móng cọc ép bê tôngcốt thép, cọc khoan nhỏi kết hợp với tường cir bản, kè sông, thảm đá Tuy nhiên, chỉ phí cho các phương án này khá lớn và tiễn độ thi công chậm

Tinh Long An nam cận kê thành phô Hỗ Chí Minh, toàn tỉnh có 13 huyện 1 thị xã, 1 thành phố với tông diện tích tự nhiên 4491,9km7?, là tỉnh có mậtđộ sông kênh rạch khá dày với hệ thống sông Vàm Cỏ đóng vai trò quantrọng trong việc vận tải, giao thông thủy, tuyến thoát nước chủ yếu trong khuvực, cung cấp nước ngọt cho dân sinh, nông nghiệp ngư nghiệp

Tuy vậy tình trạng sạt lở bờ sông , kênh rạch trên địa bàn tỉnh Long Anđã, đang và sẽ xảy ra những tốn thất rất lớn, ảnh hưởng đến quy hoạch, pháttriên dân sinh, kinh tê, xã hội, môi trường của khu vực.

Do vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu bang cọc ximăng — đất cho công trình ven sông ở tỉnh Long An” có tính cấp bách, ýnghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn không chỉ cho riêng công trình ở tỉnh LongAn mà còn cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long

2 Mục đích nghiên cứu- Thiết lập môi quan hệ của hàm lượng thời gian bảo dưỡng của xi măng vớisự gia tăng cường độ chịu nén của mẫu đất chế bị bằng thí nghiệm nén đơntrong phòng thí nghiệm Từ kết quả thí nghiệm trong phòng xác định cácthông số cần thiết trong quá trình tính toán cũng như mô phỏng cọc xi măngđất.

- Ap dụng tính toán 6n định và biến dạng cho một công trình kè bảo vệ sôngở tỉnh Long An khi gia cố bằng tường cọc xi măng đất kết hợp với tường rođá, thảm đá Từ đó đánh giá, so sánh với phương án gia cô của một công tytư vẫn thiết kế (phương án cọc bê tông cốt thép kết hợp với tường ro đá, thảmđá) về hiệu quả và kinh tế

3 Phương pháp nghiên cứu- Nghiên cứu các lý thuyết tính toán trụ đất trộn xi mang, và áp dụng vào tinhtoán bién dạng, ôn định của trụ đất trộn xi măng kết hợp tường ro đá, thảm đádùng để gia cô bờ sông khu vực tỉnh Long An

- Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm

+Khao sát và lay mẫu

+Thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu vật lý của đất.+Ché bị mẫu với các hàm lượng, thời gian bảo dưỡng, vị trí lay mẫu.+Tién hành nén đơn có nở hông trên các mẫu đã chế bị

+Téng hop, phân tích kết quả thí nghiệm và so sánh về việc phát triểncường độ kháng nén va kháng cắt theo hàm lượng xi măng/đất và tudi ngàymẫu đất-xi măng

- Ứng dụng kết quả thực nghiệm để mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữuhạn : phần mềm Plaxis và đưa ra so sánh giữa phương án trụ xi măng dat vớiphương án cọc ép bê tông cốt thép mà đơn vị thiết kế sử dụng

Ý nghĩa khoa học: “Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương phápcọc xi măng đất cho công trình ven sông ở tỉnh Long An” nhằm góp phan vàokết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xi măng trong đất, thời gian bảodưỡng đến sự gia tăng cường độ chịu nén của đất; ảnh hưởng của vị trí ven sôngđên ôn định và biên dang của phương án cọc xi mang-dat.

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu sẽ giúp ích cho bài toán kinh tế vàhiệu quả trong phương án gia cô nền bằng cọc xi măng đất kết hợp tường chắn ởkhu vực tỉnh Long An nói riêng và khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói

chung.Tính mới: Hiện nay, việc lựa chọn hàm lượng, tuổi ngày của xi măng ảnhhưởng rất lớn đến sự gia tăng cường độ chịu nén va kháng cắt của mẫu đất Tuynhiên, nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy tùy theo địa chất theo từng khu vực màhàm lượng xi mang, sự gia tăng cường độ của xi măng theo thời gian rất khác nhau.Đặc biệt đối với khu vực đồng bằng sông Cửu Long, phan lớn là đất yếu, địa chatphân bó rất phức tap, cần nhiều kết quả nghiên cứu cho từng khu vực nhỏ để tiếtkiệm được chi phí cũng như hiệu quả khi áp dụng phương pháp gia cô này Ngoàira, van dé nghiên cứu tính toán biến dạng và ôn định cho cọc xi măng dat vị trí vensông chưa được dao sâu nghiên cứu và còn lẻ tẻ Chính vì vậy dé tài “Nghiên cứuxử lý nên đất yêu bang phương pháp cọc xi măng dat cho công trình ven sông ởtinh Long An” góp phan nhỏ vào kết quả nghiên cứu trên cho tỉnh Long An nóiriêng và đồng bằng sông Cửu Long nói chung

Hạn chế :- _ Đề tài chỉ nghiên cứu cho loại đất sét yếu ở địa bàn tỉnh Long An

- Cac yếu tô ảnh hưởng khác đến sự phát triển cường độ của hỗn hop ximang dat như : chủng loại xi măng, điêu kiện bao dưỡng, độ sâu lây mau,

- Dé tài chỉ nghiên cứu sự phát triển cường độ trong hỗn hợp xi măngđất, các van dé có kết, dòng thấm ảnh hưởng Chưa được nghiên cứu trong détài.

- Để tài chỉ so sánh giữa phương án cọc bê tông cốt thép kết hợp vớitường chắn đá và phương án cọc xi măng dat kết hợp với tường chắn đá Chưa sosánh được với các phương án khác như tường cu thép, cừ nhựa, thảm cát, Neoweb,túi địa kĩ thuật Cũng như chưa xét đến bài toán thay đối chiều dày, độ sâu củatường cọc xỉ măng đất

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứuThời gian: 6 tháng ké từ ngày có quyết định làm dé cương luận vănKhông gian: Hiện trường và Phòng thí nghiệm

Đối tượng nghiên cứu:- Đất sét yếu ngập nước, ven sông.- Ke bảo vệ sông

- Anh hưởng của hàm lượng, tuổi ngày của xi măng đến sự gia tăngcường độ chịu nén.

CHUONG 1: TONG QUAN XU LY NEN DAT YEU BẰNG GIẢIPHAP COC XI MANG DAT CHO CONG TRINH VEN SONG

1.1 Tông quan các giai pháp bao vệ mai doc ven sông

Tên giai phápCầu tạoTác dụng Ưu điểmNhược điểm

Tham be tong FS

cae —

Thảm bê tông FS cũng làdạng thảm bê tông túikhuôn được may bằng sợitong hợp có độ bên cao.Thảm được trải lên máicông trình sau đó dùngbơm có áp đấy vữa bêtông vào các túi nhỏ trênthảm, thảm có chiều dày10cm , 25cm Sau khi bêtông cứng sẽ tạo thànhmột tam thảm hoàn toàncứng, giữa các túi nhỏbiến thành các tam bêtông phủ kín mái dốc vensông.

*lăng cường tính ônđịnh và mêm dẻo củakhôi bảo vệ mái dôc.

*Thich hợp với nênmềm do phân bố lựcđều, vữa bê tông dàntrai che kín nền, trảiliên tục từ dưới lêntrên

*Gia thành cao, côngnghệ thi công phứctạp, thiết bị chuyêndụng lớn.

*Chuyén động củanước xuyên qua máikè và thấm vào lớpđất nền gây hiệntượng tích dẻo, hóalỏng và sụt mực nướclàm lớp đất nền bịtrượt cạn, đặc biệt khiđất nên là cát

Vai địa kỹ thuật - Vải ĐKT được chế tạo từ

những sản phẩm phụ củadầu mỏ, từ một hoặchailoaipolymerpolyamide)nhu polyester và/hoặcpolypropylen Tuy theohop chất va cách cấu tao,mỗi loại vải ĐKT cónhững đặc tính cơ lý hóa

*Vải ĐKT có thê làmchức năng thoát nướcnhăm duy trì và thậmchí gia tăng cường độkháng cắt của đất nênvà do đó làm gia tăngkhả năng ôn định tôngthé của công trìnhtheo thời gian.

*Cho phép tăng cườnglớp đất đắp bằng việctăng khả năng tiêuthoát nước.

*Giam độ dốc mái lớpđất đắp yêu cầu vàtăng tính 6n định củachúng.

*Giữ được tốc độ lún

*Tiêu chuẩn thiết kê thi công - nghiệm thuvải DKT nói chungcòn sơ sài, nội dungtiêu chuẩn chưa quiđịnh về tính toán lún,thấm lọc, bảo vệ vàgia cuong.

-*Hién tai o Viet Nam,

như sức chịu kéo, độ dan,độ thâm nước, môitrườngthích nghĩ v.v khác nhau

*Vải ĐKT có théđóng vai trò cốt giacường cung cấp lựcchống trượt theophương ngang nhămgia tăng ốn định củamái dốc => Vai trò giaCƯỜng.

đêu của các lớp đất,đặc biệt trong vùngchuyền tiếp

*Cải thiện các lớp đấtđắp và kéo dài tuổi thọcông trình

các cơ sở thí nghiệmvề vải DKT và cònquá ít, chưa đáp ứngđược yêu câu thực tê

Ông địa kỹ thuật (Geotube) Các loại túi địa kỹ thuat

được chế tạo bằng vải địakỹ thụât cường độ cao đểchứa đất, cát hoặc bêtôngtạo thành những cấu kiệndùng dé gia cố chân, máibờ, lòng sông Các túi cókích thước nhỏ được chếtạo như chiếc gối thườngđược ghép nối với nhaubăng các khớp nối nhựa Loại túi có kích thướclớn, độc lập thường đượcxếp chong lên nhau

Bơm vật liệu như cát,đất bùn, hay vữa ximăng vào trong, tạonên những kết cấudạng túi hoặc Ống cỡlớn được đặt don lẻhay xếp chồng thànhnhững kết cau thay dé,kè bảo vệ bờ sông.

*Tính đàn hôi, tínhthấm lọc rất cao

*Phương pháp thicông đơn giản, thờigian thi công nhanh,giá thành rẻ.

*Ƒận dụng được vậtliệu tại chỗ

*Than thiện với môitrường.

*Có thé thi công trongmôi trường nước.

*Ở Việt Nam côngnghệ này còn rất mớivà chưa được áp dụngnhiều dẫn đến giáthành cao.

2 lớp vai địa kỹ thuậtđược may lại tạo thành“thảm” gôm các “ông” đểbơm cát vào

ống cát đủ chịu vậntốc dòng chảy thì tòanbộ “thảm” cát sẽ 6nđịnh và trở thành “áo”bảo vệ mái và lòngkênh không bị bàomòn bởi dòng chảy

dụng được nguon vatliệu dia phương.

* Phương tiện thi côngđơn giản, ít tốn nhâncông

rộng rãi, chỉ phù hợpvới quy mô nhỏ.

Rong, ro, tham da la cac

hệ thống hình lưới có liênkết thành các khối hìnhhọc và phía trong là đáxếp, rất đơn giản

Rong, Ro, thảm đá là

một kết cấu trọng lựcdo chính khối lượngcác viên đá tạo ra vàđược bao bọc bởi lớplưới thép bên, dai cókhả năng chịu đượclực đây của đất, khảnăng chắn giữ đấtcàng ngày càng tăngdo bùn, đắt, rễ cây codại mọc nhét kín cáclỗ rỗng

*Được sử dụng rộngrãi

*Tan dụng duocnguyén liệu địaphương

* Thi công đơn giản*Độ bền cao

*Chi phí khá cao*Trong thời gian sửdụng, dây thép giữ

rong, ro, thảm đá bi ri

sét da bi rơi ra, phảisửa chữa, sắp xếp lại

Neoweb Hệ thong Neoweb là

mạng lưới các 6 ngănhình mạng dạng tố ongđược đục lỗ và tạo nhám.Khi chèn lấp băng đất, đádam hoặc bêtông, một kếtcau liên hợp địa kỹ thuậtbao gôm các vách ngăn vàvật liệu được tạo ra, vớicác đặc tính cơ — lý địa kỹthuật được tăng cường

Ngăn cách đất giữ vàbảo vệ các vật liệuchèn lấp bên trongtheo ba phương, tạo racường độ chịu kéo caotrong từng phương.Kết cấu ô ngăn hìnhmạng và tổng hợppolymer đồng bộ củanó tạo ra nền gia cốvững chắc mongmuốn

Vật liệu chèn lấpphong phú từ dattrong, đá dam, sỏicudi đến bêtông

* Giảm chỉ phí do tốcđộ thi công nhanh,dam bao đúng tiên độ.* Giam chi phí baodương va nâng cấp saunày.

* KY thuật thi côngđơn giản, tốc độ thicông nhanh.

*Không đòi hỏi nhiềuthiết bị máy móc phức

tạp.

*Có thé thi công đượctrong điều kiện ngậpnước

*Than thiện với môitrường

*Độ bền cao là 50 nămtrong môi trường khắcnhiệt nhất

*Ở Việt Nam côngnghệ này còn rất mớivà chưa được áp dụngnhiều

*Tiêu chuẩn thiết kế th công - nghiệmchưa qui định về tínhtoán lún, thâm lọc,bảo vệ va gia cường.

coc

hàng cọc tràm với khoảngcách giữa các hang 0,5 m.Cọc tram, tre được đóngxuống bùn ở độ sâu 2 m.Không gian giữa các hàngđược làm đây với cácnhánh và cành cây nhỏ.

được thiết kế nhằmlàm giảm nang lượngsóng lớn và giữ bùn,tạo điều kiện cho cáckhu vực bờ bién bị xóilở tái tạo lại và ngănchặn xói lở

truyền thong, được ápdụng rộng rãi tạiĐBSCL.

*Tan dụng duocnguon vật liệu sẵn có*Chi phí thấp

*Than thiện với môitrường

ngắn*Tiéu chuân thiệt kê -th công - nghiệmchưa qui định vé tinhtoán lún, ôn định ,bảo vệ và gia cường

Cừ bản BTCT ứng suấttrước có kích thước nhưsau: Chiều rộng bản cừ:996 mm; chiều dai: 3-21 m; Chiều dày: 60-

120cm; chiều cao: 600mm

120-*Cường độ chịu lựccao nhờ tiết diện dạngsóng và đặc tính dựứng lực làm tăng độcứng, kha nang chịulực cua cu bản DUL.

*Dễ thay cọc mới khicọc cũ øặp sự cô

*Không cần mặt bằngrộng, giảm bớt diệntích cần giải tỏa

* Khả năng chịu nén vachu kếo, mô men

chống uốn, xoắn, tudi

tho cao.

*Gia thanh cao*TOn thời gian thicong

1.2 Tổng quan về đất trộn xi măng.

1.2.1 Trên thé giới

Gia cố đất yếu bằng xi măng đã được sử dụng từ rất sớm Từ năm 1935, ở

Johnsonville, South Carolina, USA, một công trình đã được cho là một trong những

công trình đầu tiên ứng dụng công nghệ đất trộn xi măng dé gia có nên đất yếu (Das

1990) [1]

- Nam 1976: Mitchell nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đếncường độ kháng nén của mẫu dat-xi măng Kết quả là cường độ nén don tăng 40 lầnđối với đất hạt mịn và 150 lần đối với đất hạt to Thêm vào đó, cường độ chịu nén cuamẫu tăng theo tuổi ngày xi măng [2]

2800

© COARSE - GRAINED SOILS

® FINE - GRAINED SOILS te ~ 150 €

{,- UNCONFINED COMPRESSIVE

24eo|— _ STRENGTHC - CEMENT CONTENT

&

=

?0|-s

waœ

CEMENT CONTENT (% BY WEIGHT)

Hình 1 1 : Quan hệ giữa ham lượng xi măng va cường độ chịu nén của mâu dat-xi

măng (Mitchell 1976) [2]

Si © COARSE - GRAINED SOILS WITH 10% CEMENT® FINE - GRAINED SOILS WITH 10% CEMENT ö

CURING TIME (days)

Hình I 2 : Quan hệ giữa tuôi ngày xi măng va cudng độ nén don cua máu dat-xi

măng (Mitchell 1976) [2]Theo Mitchell (1976): [2]

(Gc)a = (Gc)do + Klog (d/do) (1.1)

Với : (oc)a: Cường độ chịu nén tại tuổi ngày thứ d (psi)

(oc)ao : Cường độ chịu nén tại tuổi ngày thứ do (psi)K =70C cho đất hạt to, K=10C cho đất hat mịn (C : Độ am tự nhiên, %)

- Nam 1976, Mitchell còn chỉ ra rang lượng xi măng thêm vào còn ảnhhưởng đáng ké đến lực dính trong đất [2]

400 T T T | T wTLJ

© Granulor soils ®® Fine-groined soils

O 2.5

350

O300— ®

2.0e

* Bolmer (1958) for curing times

° to 90 đoys ond confining

pressures to 60 psi

re) L |] , | i ' -) — 0

O 4 8 i2 I6 20

Cement Content (% by weight)

Hình 1 3 : Quan hệ giữa ham lượng xi măng và lực đính của mẫu dat-xi mang

(Mitchell 1976) [2]Theo Mitchell (1976): [2]

c= 7.0 + 0.225(ø.) (1.2)

Với : (6c): Cường độ nén don (psi)

c : Lực dính hữu hiệu (psi)

- Clough 1958 và Balmer 1981 [3] công bố góc ma sát trong là hang số,không bị ảnh hưởng bởi hàm lượng và tuổi ngày xi măng trong hỗn hop xi măng-đất.Giá trị trung bình của góc ma sát trong từ 43.80 đến 36.19 lần lượt cho dat hạt thô vàmịn Tuy nhiên những nghiên cứu, báo cáo gần đây công bố rằng góc ma sát trongtăng đáng ké theo hàm lượng và tuổi ngay xi măng trong hỗn hợp dat-xi măng (Uddin

et al 1997) [4]

- Nam 1991, Kaki va Jang công bố kết quả nghiên cứu : nêu hàm lượngsét tăng thì ham lượng xi măng cũng tăng, có thé là do với các hạt nhỏ thì diện tích bề

mặt lớn và lượng tiêp xúc giữa xi măng và các hat dat tang.

: ® Curva set |

& ‘ « Cw J

2 4Uôi â So " 4? » +- 4500 ` ýš k Ạ

“ 0 6 =e994^ 4

0 L 4 l ` _ 1 |

200 250 300 360 400 450 WO $50

tam lodng sf momg egies đất

Hình 1 4 : Anh hưởng của loại đất (Jang va Kaki, 1991).Năm 1976, Endo đã chỉ ra ảnh hưởng của tuổi từ 2-2000 ngày đối vớiđất sét biển gia cô bởi xi măng Portland

eood— _Đất ở vinh Tokyo Ham tugong xi mang = 20%

Lisaong ngam nuGc = 100%5000-—

"Thỡi gian ninh kết: ngay

Hình 1 5 : Anh hưởng của tuổi mẫu đất — xi mang (Endo, 1976)

Hình 1 6 : Anh hưởng của lượng nước ban đấu đến cường độ nén (Endo, 1976).

- Nam 2005, White và Gnanendran công bố rằng độ chặt của mẫu dat-ximang ảnh hưởng đáng ké đến cường độ nén đơn Kết quả độ chặt tăng 1% thì cường

độ nén đơn tăng 200kPa [5]

g2 Qw ws 1)

Uy Density Rath rl

Hình 1 7 : Quan hệ giữa độ chặt của mẫu đất-măng và cường độ nén don (White và

Gnanendran, 2005) [5]

- Nam 2005, White và Gnanendran công bố rằng độ chặt của mẫu dat-ximang ảnh hưởng đáng ké đến cường độ nén đơn Kết quả độ chặt tăng 1% thì cường

độ nén đơn tăng 200kPa [5]

- Nam 1996, Bergado công bố kết quả nén cô kết mẫu dat-xi mang, loạisét Băng Cốc Kết quả cho thay hàm lượng xi măng tăng kéo theo hệ số cô kết củamẫu đất-xi măng tăng [6]

oe seses 3 Months Clay (e, logơ,}

Axial Pressure, 7, (kPa)

Hình 1 6 : Quan hệ giữa ham lượng xi va hệ so cô kêt của máu dat-xi măng

(Bergado, 1996) [6]1.2.2 Tai Viet Nam

- O Việt Nam, nhiều tác giả cũng đã va đang nghiên cứu về anh hưởngcủa hàm lượng xi mang, tudi ngay mau đất-xi măng độ pH, độ rỗng, Đến cường

độ chịu nén và chịu cat của hon hợp dat-xi măng.

- Nam 2009, tác gia Dau Văn Ngọ công bô kêt quả nghiên cứu các yêu tôảnh hưởng đền cường độ chịu nén của mâu dat-xi măng đôi với công trình Dai lộĐông Tây [7]

— Expon (Cầu * lái ch 116) ) ——Fapom (Cầu Rach Cay) |

Hình 1 9 Ảnh hưởng của loại đất đến cường độ nén tại Đại lộ Đông Táy Sài Gòn

yt

} “»o eo) x `

»`.

` i.ƒ a0 a a

s

sài ¿

= a 100 1400 to

(Lư ng độc kp ta 2 sgu el|

Hình 1 10 Mỗi tương quan giữa cường độ nén 7 ngày và 28 ngày tại Đại lộ Đông Tây

Sài Gòn (Đậu Văn Neọ, 2005) [7]

Hình 1 11 Ảnh hưởng của loại xi măng đến cường độ nén tại Dai lộ Đông Tây Sài

Gon (Đáu Văn Ngo, 2005) [7]

3 160 wa

= 4150 4 “ := es —®— l4ngay

=

Ễ wr] ral _—†" —*— 28 ngày⁄ 130 + ^^

120 : 120 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7.0 75 80 85 9.0

Cường độ nén (kgf/cm2)

Hình 1 12 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ nén tại Dai lộ Đông Tây

Sài Gòn (Đậu Văn Neọ, 2005) [7]KHI QUAN WFR ST TUẦN L(Ợ SG ÊXY và 2G ĐỘ Cu: NỀN muậy3MXI ¬ gu

Fy o °‹3 2500 Se

¡ =

i ? z °¡NỈ 2 ứ————

i 1600 hs Me L5 „số ` A | BS

ÔÐG SÔ2ÔỐ CO 6G SG 60 62 6Á S66 66 70

tệ pH

~~ M9100 —v— NETO —+ nec |

Hình 1 14 Anh hưởng của độ pH đến cường độ nén nở hông tai Dai lộ Đông Tây Sài

Gon (Đáu Văn Ngo, 2005) [7]

— Linear (100 kọ#m3 ) —-Linoar (150 kg) — Linear (200 kg/m3)

Hình 1 15 Ảnh hưởng của độ rỗng đến cường độ nén nở hông tại Đại lộ Đông Tây

Sài Gòn (Đậu Văn Neọ, 2005) [7]

- Nam 2007, tác giả Nguyễn Mạnh Thủy, Ngô Tan Phong công bố một sốkết quả nghiên cứu gia cô đất yếu khu vực quận 9 thành phố Hồ Chí Minh băng vôi,

Hình 1 16 Tương quan giữa cường độ nén don với ham lượng xi măng (Nguyễn

Mạnh Thủy, Ngô Tan Phong, 2007) [8]- Nam 2014, tác giả Thái Hồng Sơn, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Vấncông bồ kết quả nghiên cứu lựa chọn hàm lượng xi măng và tỉ lệ nước- xi măng hợp lýcho gia cô đất yếu vùng ven biển đồng bang sông Cửu Long [9]

ề %0u

s 2400= —-

Ham lương xi mang (%)

Hình 1 17 Tương quan giữa cường độ nén don với ham lượng xi măng của mau thử

L4 ngày tuổi (Thai Hong Son, Trinh Minh Thụ, Trịnh Công Van, 2014) [9]

39,0034,00

29,002400 -1900 -14,00

Hình 1 18 Tương quan giữa cường độ nén don với ham lượng xi măng của mau thử

26 ngày tuổi (Thai Hong Son, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Van, 2014) [9]

29,0024,00_So=>=œ=

=——= 10% Cc=e 18% Cc

—e~ 25% Co8

Cuong độ mẫu ther 14 ngàyqu (kg/cm) = =

70 80 90 100 110 120

Độ ấm của mẫu thử w (%}

Hình 1 19 Tương quan giữa cường độ nén don với độ âm của mẫu thử 14 ngày tuoi

(Thai Hong Son, Trinh Minh Thu, Trinh Cong Van, 2014) [9]

Biểu đồ phân ving ảnh hướng của N/XM và hàm lượng xi mang đến

cưởng độ nén nở hong của xi mang dat tron

Vung hiệu quả của N/XMBiên trên A

PAa /

E ⁄

= pt ——Đườởng N/XM = 02 ae ‘ste 5 inh hud> Pa woe VOTED phân vựng ảnh hưởng

ae

~ 5 sư: Đường N/XM = 4,74

Ving không hiệu quả của N/XM

Cuong độ nén nở hóng cửa mau đất 28 ngay

5 x 7 Biên dưới

Ham lượng xi mang (% |

Hình 1.20 Phân vùng ảnh hưởng của tỉ lệ N/XM và hàm lượng xi măng đến cường độnén đơn của đất-xi măng (Thái Hong Son, Trịnh Minh Thu, Trịnh Công Van,2014 ) [9]

1.3 Tổng quan về giải pháp xử ly nền đất yếu, gia cố mái dốc bằng tường

cọc xi mang dat cho công trình ven sông.

- _ Hiện nay pho biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn

khô (Dry Mixing) va Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing).

- _ Công nghệ trộn khô (Dry Mixing): Công nghệ này sử dụng cần khoan cógan các cánh cat đất, chúng cắt đất sau đó trộn đất với vữa XM bơm theo trục khoan

- _ Công nghệ trộn ướt (hay còn gọi là Jet-grouting): Phương pháp này dựa

vào nguyên lý cắt nham thạch băng dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùngmáy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bang hợp kim vào tới độ sâu phải gia cô(nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tang đất Với lựcxung kích của dòng phun và luc li tâm, trọng lực sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽđược sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt Sau khi

vữa cứng lại sẽ thành cột XMD

(IE, cae

€hitb2« li elL

Menbas gia "| %

Minh họa phương ân thi công

Hình 1 21 Sử dụng tường cọc xi măng đất chong thấm cong vùng triéu

cirneace

FHTTHT111H

Mặt cất thiết kế Công trình đang thi công

Hình 1 22 Thi công tường cọc xi măng bảo vệ mái dốc đập đá Bac (Hà Tinh)

a Thi công tường xi mang đất b Hồ móng sau khi chỗng thấm

Hình 1 23 Thi công tường cọc xi măng đất chong thắm cho đê quai công trình thủy

điện Sơn La.

1.4 KET LUẬN CHƯƠNG 1

- _ Việc gia cường đất yếu bằng xi măng đã được nghiên cứu và ứngdụng ở nhiều quốc gia Nhiều tác giả trong nước và ngoài nước đã nghiên cứuảnh hưởng của hàm lượng xi mang, tuổi ngày mẫu dat-xi măng, chủng loại ximang, độ pH, độ rỗng đến cường độ kháng nén và sức chống cắt của hỗn hopđất trộn xi măng Từ các kết quả nghiên cứu nay, tác giả lựa chọn loại xi măngNghỉ Sơn, hàm lượng xi măng Kg trên 1 m? đất lần lượt là 150 kg/m? X/D, 200kg/m? X/D, 250 kg/m? X/D, thời gian bảo dưỡng lần lượt 7 ngày, 14 ngày, 28ngày, sau đó tiến hành thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bằng thí nghiệmnén đơn có nở trong phòng thí nghiệm được trình bày ở chương 3.

- Phuong pháp gia cố, xử ly đất yêu cho công trình ven sông bằngtường cọc xi măng dat khá pho biến trên thế giới và trong nước

CHƯƠNG2 CƠ SƠ LÝ THUYET TÍNH TOÁN

2.1 Nguyên lý hình thành cường độ của cọc xi măng dat [7]

2.1.1 Khái niệm chung.

Kết quả của phản ứng hoá học giữa đất sét tại chỗ và các chất phối trộn (thường làxi măng hoặc vôi bột ) sẽ hình thành các dạng tinh thé liên kết giữa các hạt với nhau,hình thành các cọc xi măng đất có cường độ cao làm tăng kha năng chịu lực của nên.Trong phương pháp nay sự tăng độ bền và sự ép co của đất yếu là kết quả của phanứng giữa đất sét với xi măng thông qua quá trình trao đồ ion và kết bông

Dat đã được gia cô xi măng là một loại vật liệu mới, nhân tạo Đề nhận được cáctính chất cơ học, câu trúc cần thiết của xi măng đất và sự hình thành câu trúc tỉnh thểbên vững đặc trưng cho nó cần phải có sự kết hợp chặt chẽ, đồng thời giữa xi măng,đất và nước thành một hỗn hợp đồng nhất và qua các quá trình bién cứng lâu dai trongmôi trường âm, biến hỗn hợp này thành một vật thể toàn khối bên vững

Lượng xi măng và nước đã có trong đât chỉ cho hiệu quả lớn nhât khi nào các quá

trình ki thuật cần thiết sau đâu được thực hiện triệt dé và hợp lý:

e Làm phá vỡ ket câu cua dat.e Tron đều dat với xi măng và nước.

e Bão dưỡng tot.Nếu không có lượng nước cân thiết trong hỗn hợp đất xi măng thì quá trình thuỷphân và thuỷ hoá xi măng sẽ không đảm bảo Nếu đất không được nghiền kỹ và trộnđều thì cường độ cũng không đảm bảo Đồng thời trong hỗn hợp đất — xi măng ở

những điều kiện nhất định, xi mang là thành phân chủ yếu, cơ bản làm thay chất lượng

và thay đôi từ gốc tính chất tự nhiên của đất Chính trong xi măng đã chứa sẵn các đặctính kiên kết có thể có, nếu các đặc tính này được biến thành hiện thực một cách có

hiệu quả thì nó sẽ tăng cho đất độ bền và tính kiên kết cao không đổi, không thuận

nghịch và do đó đảm bảo sự thay đôi đáng kế về chat các đặc tính tự nhiên của đất

Như đã biết xi măng portland là loại bột đá phân tán có thành phần phức tạp, tỷ

diện lớn, có khả năng biên cứng khi trộn với nước.

Trong hàng loạt các quá trình xảy ra đồng thời do thuỷ phân, thuỷ hoá các hạt ximăng và các quá trình hình thành cấu trúc kết tinh tiếp theo cần phải chỉ ra rằng sựthuỷ hoá và thuỷ phân khoáng vat clinker silicat 3 canxi là quan trọng nhất, kết qua

khoáng vật này bị tách ra tạo thành silicat 2 canxi và Ca(OH)2 Do ít hoà tan,

Ca(OH)2 nhanh chóng làm bão hoa dung dịch Cac quá trình tạo thành cấu trúc kếttinh tiếp theo trong vữa xi măng thường xảy ra trong trường hợp hoá cứng của vita ximăng nguyên chất, vữa xây hoặc x imăng cốt liệu tho hoạt tính thấp

Khác với bêtông va vữa xây, đất xi măng (đặc biệt là đất sét mịn) là loại vật liệumà cốt liệu của nó là các hạt đất có ty diện lớn, hoạt tính cao Vi vậy quá trình hoácứng của xi măng và tạo thành trong nó các liên kết cau trúc mới còn phức tạp hơnnhiều vì đất, đặc biệt là đất mịn còn có tác dụng tương hỗ hoá học và lý-hoá với cácchất khác trong đó kế cả các sản phẩm thuỷ phân xi măng

2.1.2 Quá trình thủy hóa và tác dụng giữa xỉ măng và đất [7]Ở giai đoạn dau của quá trình nay, xi măng trộn vào đất tiếp xúc với nước sẽ phântách thành Ca(OH)2 trong dung dịch và tạo thành các sản phẩm thủy phân khác, ở giaiđoạn tiếp sau sẽ xảy ra tác dụng tương hỗ giữa đất với Ca(OH)2 trong dung dịch vàcác thành phan riêng biệt của khoáng vat Clinker đã được Hydrat hoá Dat va xi măngcó ty diện lớn làm cho các phản ứng trao đối hoá học va hoá lý tiến triển mạnh Nhờcó môi trường kiềm cao nên khả năng phản ứng trao đổi ion của đất tăng lên mạnh mẽ.Đặc biệt là đối với các loại đất không chứa cacbonat, không bão hoà bazơ cũng nhưcác loại đất nhiều mun có dung lượng trao đổi lớn, khả năng này trước tiên khiến chođất hút mất Ca++ của Ca(OH)2 phân giải trong dung dịch, làm giảm số ion Ca++ tronghệ thống và từ đó làm giảm quá trình hoá cứng của xi măng Điều này làm cho quátrình hoá cứng của xi măng bị chậm lại dẫn đến cấu trúc được hình thành kém bền

hơn.

Loại xi măng được sử dụng để làm chất kết dính có thể là xi mang portland hoặc ximăng xi Xi măng portland thường được làm từ các hat Clinker va được nghiền thànhbột Xi măng clinker thường có các hợp chất sau đây: 3CaO.Si02, 2CaO.SIO2,

2CaO.AI2O3, 4CaO.AI2O3.Fe2O35 và các phản ứng thuỷ hoá như sau:

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H20 + 3Ca(OH)2 +

Xi măng xi lò cao là loại được trộn giữa xi mang portland va xi lò cao Xi lò cao

không thé phản ứng hydrat hoá với nước nhưng nó có thé phản ứng trong môi trường

kiêm.

Như vậy, khác với bêtông, vữa, đất sét gia cố xi măng là một vật liệu trong đó datlà một thành phân hoạt tính có tác dụng tốt (đất chứa cacbonat) hoặc tác dụng xấu (kìmhãm) đối với quá trình tạo thành cấu trúc kết tỉnh trong đất xi măng Điều kiện thuậnlợi nhất cho sự hoá cứng xi măng va cho sự hình thành cau trúc là trong hỗn hợp phảichứa ion Canxi, có Ca(OH)2 và phải có môi tryong kiềm

2.1.3 Các nhân tổ ảnh hưởng đến cường độ của cọc xỉ măng đất [7]

Tam quan trọng của sự tăng cường độ của việc xử lý dat băng xi măng hoặc vôi làsự ảnh hưởng của một sô nhân tô, bởi vì cơ chê tăng cường độ cơ bản có môi quan hệmật thiệt với phản ứng hoá học giữa đât và các vật liệu phản ứng Các nhân tô có thêđược chia làm 4 loại như sau:

Bảng 2.1: Các nhân tô ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ.Nhóm |Các nhân to ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ (Terashi 1997)

Loại vật liệu chat kết dính

Hàm lượng.Hàm lượng nước trộn và thêm vào.

Đặc điểm và điều kiện

II cua dat (đặc biệt quan

trong với dat sét)

Mức độ trộn.Sô lân trộn.Chat lượng cua chat kêt dính sử dụng.

III |Điều kiện trộn WN RI BR WY —|Ị<-› t2 =