Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích xử lý nền bằng cọc xi măng đất kết hợp đệm đất xi măng

Đánh giá hiệu quả của phương pháp sử dụng cọc CDM kết hợp đệm đất ximang gia cường nên dap.. Coc đất trộn xi măng chủ yếu được sử dụng dé gia tăng độ ôn định và giảm độ lún của các công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGO THỊ THANH TAM

PHAN TÍCH XU LY NEN BANG COC XI MĂNG DAT

KET HOP DEM DAT XI MANG

Chuyên ngành: DIA KỸ THUẬT XÂY DUNG

Mã số : 6058 60

TP HO CHI MINH, tháng 06 năm 2014

TRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCMCán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS CHAU NGỌC ANCán bộ chấm nhận Xét 1: occ cccccescscesecececcscssscscecesesssvscscececesssvavsceceesecsceceees

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : -¿- - + E612 EESE SE EsESEEESESEEsErkekreree

Luan văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày tháng năm

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐÓNG TRUONG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp.HCM, ngày 20 tháng 01 năm 2014

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGÔ THỊ THANH TÂM Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 04-11-1985 Nơi sinh: Quảng NamDia chỉ mail: ngothanhtamx @ gmail.com Dién thoai: 0905.462.965Chuyén nganh: DIA KY THUAT XAY DUNG K2012 MSHV: 12090387

I- TEN DE TAI:

PHAN TÍCH XU LY NEN BANG COC XI MANG DAT KET

HOP DEM DAT XI MANG

I- NHIỆM VU VA NOI DUNG:

1- NHIEM VU:

Phân tích xử lý nền bang coc CDM kết hợp đệm dat xi măng gia cố cho nền dap dựatrên so sánh các kết quả tính toán giải tích, kết quả mô phỏng và kết quả quan trắc

2- NOI DUNG:Mo dau.

Chương 1: Tổng quan về phương pháp sử dung coc đất xi măng gia cô cho

nên đặp trên nên đât yêu.

Chương 2: Lý thuyết tính toán cọc đất xi măng.- Chương 3: Tính toán cho công trình thực tế.- — Chương 4: Phân tích kết quả

- Kết luận va kiến nghị

Tài liệu tham khảo.

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU:

V- CÁN BO HUONG DAN: PGS TS CHAU NGOC AN

Ngày tháng năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS TS CHAU NGỌC AN PGS.TS VO PHAN

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

TS NGUYEN MINH TAM

Em xin chân thành cảm ơn quý Thay Cô trong bộ môn địa cơ nền móng, quýThây Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua Hômnay, với những dòng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Em xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, trường Đại học Bách

Khoa, Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho emtrong suốt quá trình học tập

Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là

nhờ phân lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS.TS Châu Ngọc Ấn Emxin chân thành cám ơn PGS.TS Châu Ngọc Ấn người Thây đã tận tình hướngdan, giúp em dua ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kién thức quý

báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Em xin chân thành cám ơn các Thay PGS.TS Võ Phan, TS Lê Bá Vinh,

TS Bùi Trường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa, TS Đỗ

Thanh Hai, TS Trần Tuan Anh và các thầy cô trong bộ môn day nhiệt huyết và

lòng yêu nghé, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em hoc tập và nghiên cứu khoa học,

luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều tư liệu cần thiết.Cuối cùng xin bày tỏ lòng ghi ơn và tri ân sâu sắc nhất đến gia đình đã luônquan tâm, đôn đốc, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện

Luận văn.

HỌC VIÊN

NGÔ THỊ THANH TÂM

Tên để tài:Phân tích xử lý nền bang cọc xi măng đất kết hợp đệm đất xi mangTóm tắt:

Biện pháp gia cố nền dap xử lý đất yếu băng cọc xi măng đất là một biệnpháp xử lý nên không cần gia tải và chờ lún, vì vậy day nhanh tiến độ thực hiện dựán Phương án này đã được ứng dụng rộng rãi tại các nước trên thế giới như: ThụyĐiển, Phan Lan, Nhật Ban, tuy nhiên chưa được nghiên cứu và sử dụng nhiều ởViệt Nam Do đó, cần có những nghiên cứu sâu hơn về cơ chế làm việc của phươngán này để có thể ứng dụng rộng rãi cho các công trình thực tế Dự án cảng quốc tếSP PSA ở khu vực Cái Mép Thị Vải là một cảng container với chiều dai bến1,200m cho tàu 80,000DWT với 540,000 m? dién tich bai cho hang container va cachàng hoá khác Với chiều day lớp đất yếu lên đến 20m, dự án nay đã sử dungphương pháp cọc CDM kết hợp đệm đất xi măng để gia cô xử lý nền bãi Luận vănnày sẽ phân tích cơ chế làm việc của phương án xử lý nền bằng cọc CDM kết hợpđệm đất xi măng dựa trên cơ sở so sánh kết quả từ tính toán giải tích, mô phỏng

bang phan mềm Plaxis, và kêt quả quan trac ngoài hiện trường.

Title:Analysis of ground improvement by cement deep mixing method with acement-soil reinforcement as surface treatment.

Abstract:Cement deep mixing method is a ground improvement without preloading andsettlement waiting, so speeding up the implementation of the project This methodhas been widely used around the world in countries such as Sweden, Finland, Japan, however not been much studied and used in Vietnam Therefore, need to havefurther research on the working mechanism of this method in order to widely applyit on practical projects SP PSA International Port in Cai Mep Thi Vai is a container

port with a berth length of 1,200 m for 80,000 DWT vessels with 540,000 m*

parking area for container and other goods With weak soil layer thickness of up to20m, this project used CDM method combines cement soil reinforcement as groundtreatment This thesis will analyze the working mechanism of ground improvementby a combination of CDM method and cement soil reinforcement based oncomparison of results from analytical calculations, simulated in Plaxis software, andthe monitoring results.

9000710005 44 |1 Đặt vẫn đỀ - -c- ccck t1 T n1 11211 TT TT HT ng ưu l

2 Mục tiêu nghiÊn CỨU - - << 199000 0 re 23 Phương pháp nghiÊn CỨU - G019 900010 re 2

4 Ý nghĩa khoa học của dé tài ¿- 5 + 656% SE E333 EEEE 11252111111 25, Giá trị thực tiễn của dé tầi - k1 1121 1S 111915111 111v ng ri 26 Phạm vi nghiên cứu của dé tài + ¿5 + 22223 E32 2E E 112121211211 xe 2CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP SỬ DUNG COC DAT XI

MANG GIA CO CHO CONG TRINH DAP TREN NEN DAT YEU 3

1.1 Coc đất trộn xi NANG 00 3Voi 0 ‹‹⁄‹‹‹“1 31.3 Một số sự cỗ công trình được khắc phục băng cách sử dụng cọc đất xi mang61.4 Thông số vật liệu của đất yếu gia cố băng cọc đất xi măng - 71.5 Tập trung Ứng Suất -¿- 5c S6 2tE2E 3E 121911211111 21 1112111111 xe 10

1.6 Hiệu Ứng VỒm - - - << 000 0 nọ 13

1.7 Tong quan về phương pháp AliCC wo.eccccccscseessessesssesssesessesesessesesesseseeeeees 24CHUONG 2 LY THUYET TÍNH TOÁN COC DAT XI MĂNG 30

2.1 Phuong phap AliCC (Arch action Low improvement ratio Cement Column):

DMM (Deep Mixing Method) và lớp phủ xi măng bê mặt 30

2.1.1 Tính toán bể dày và cường độ lớp phủ xi măng 2-55-5¿ 30

2.1.2 Tính toán cường độ của cọc CHDÌM c c c1 s2 34

2.1.3 Xác định chiều sâu đóng cọc CDM ve, 352.2 Sử dụng phương pháp phan tử hữu han trong phần mềm Plaxis đánh giá hiệu

quả của việc sử dụng phương pháp A HICC -cĂ ST k, 37

2.2.1 Tổng quan về phương pháp Phan tử hữu hạn trong Plaxis 372.2.2 MO hinh at 0 38CHUONG 3 TINH TOÁN CHO CONG TRINH THUC TẼ -. - 52

3.1 Giới thiệu dự án - - Ăn re 52

3.1.1 Tống quan dự án ¿5£ ©%+E+SE 2x23 3E E111 11.1111 523.1.2 Điều kiện địa chất, địa hình, thuỷ hải văn 5 cesses 53

3.2 Thiết kế xử lý nên - ¿6 5% SE 19221 1911212111 21111 2111111111111 583.2.1 Tính toán ứng suất xuyên thủng - 2+ + ++s+x+£e+xvxerereerererree 613.2.2 Tính toán ứng suất gây UON cece csesesesssesesesesssssesesesssssesesseesees 623.2.3 Tính toán ứng suất th ng đứng tác dụng lên đầu cọc CDM 633.2.4 Tính toán vị trí điểm ngàm giả định và khả năng kháng uốn của cọc

CDM 64

3.2.5 Tính toán chiêu sâu đóng cọc CDM ccccccccssesssseessessssesesssessesesesseen 663.2.6 Tiêu chuẩn k_ thuật của AliCC cccccsrtereerkrerkeerkeerkrrrk 683.3 Kết quả tính toán và mô phỏng, - ¿2 + 252 S2 +E+E+££EvEeEerrerrererree 70CHUONG 4 PHAN TÍCH KET QUẢ - 5-66 sESEE2ESE£EESEsEeESE+EEeEseseseree 88

“SẺ 00s 2 lẠ a ố 88

4.2 Hệ số thấm COC s11 219113 519891519115 5111915811 11111211 11g11 9]4.3 Anh hưởng tính nén của lớp bùn sót - + 25+ + s+x+E+zxzxeeerxereei 924.4 Ảnh hưởng của lớp đất dưới mũi €ỌC ¿5-5 25522 ce+xvEecerrerererreee 944.5 Hệ số suy giảm ứng suất theo thời gian -¿5- +52 s+c+cecscesrsrsrree 96

4.6 Lựa chon mô hình mồ phỏng - - - - << 5 5 1300111 9 3 1 ng 98

KET LUẬN VA KIEN NGHỊ, -G- - + E613 9128 E111 k1 ng neo 99[ KẾtluận SG G11 11121111 9111111119 111011 Tung ri 99II Kiến nghị L- S22 1 1E 1111111121111 1111112111111 1111.111 grkg 99TÀI LIEU THAM KHẢO G61 5391198 1E 11121 1E 11111211 gi 100

0000 5 102

Hình 1.1: Thi công cọc đất trộn xi 00500707 -5Ầ 4Hình 1.2: Hình anh cọc đất xi măng - - + 252222 EE£E£E2EEEEEEEEErErErrrrkred 4Hình 1.3: Hình anh cọc đất xi măng (() - + 2 2 +E+E+E£E£E£E£E+ESEEEErErErrrrersrsred 5Hình 1.3: Hình ảnh cọc đất xi măng (2) - - + 2+2 +E+E+EEEEE£E£E2EEEEEEEEEErErkrrrkred 5Hình 1.4: Vết nứt lớn dọc theo mặt đê Trà Liinh - ¿+ 5xx SE £eEsesesxei 6Hình 1.5: Một số đoạn trên thân đập hồ chứa nước Khe Ngang bị nứt 7

Hinh G9 90)11:8:°4;Ÿa4IẮI4IẮÍIÍIAiiiiiiiaẳdẳäẳäũẦ 10

Hình 1.7: Sự phân bố ứng suất lên móng cọc trộn sâu . - 22s +: IIHình 1.8: Đồ thị quan hệ giữa n và SRR 6-5-5222 SE 3 E2 E21 1212111111 1c, 13Hình 1.9: Sự truyền tải ¿- - 552521 1 15 1 1211121151111 111111 1111011111111 11 te rk 13Hình 1.10: Ứng suất Cat 5:56 5221232 1215112121211 211111 2111111111111 tk 14Hình 1.11: Cung vòm trong đất xuất hiện và tải tập trung đầu cọc 15Hình 1.12: Cung vòm trong đất (1) ccccccccccscscscscscssscscscscscscecsssssssesessssssscssssssseseas 15Hình 1.13: Cung vòm trong đất (2) ccccccccccscscscsssesscscscscscscssscsssssesessesssscssssseseseseas 16Hình 1.14: Cung vòm trong đất (3) ccccccccccscscscscsessscscscscscececsssssssssessssssscsssesssesees 16Hình 1.15: Thiết lập do phân bố ứng suất - + 2 252 S2 £2£E2E£E+Ez£z£E£xzxzesree 17

Hình 2.1: Phân bố lực trên đầu cọc trong phương pháp ALiCC - +: 30Hình 2.2: Ứng suất xuyên thủng (Penta-Ocean, 2007) -¿-5s+c+c+czczzs+sccee 3lHình 2.3: Các trường hợp của ứng suất uốn ( Penta-Ocean, 2007) - 33Hình 2.4: Mô hình cho ứng suất uốn (Penta-Ocean, 2007) -. 5-ss+s+c+¿ 34Hình 2.5: Ứng suất tại đầu cọc ( Penta-Ocean, 2Ô/7) - ch vn ggưy 34Hình 2.6: Mô hình của lực gây uốn - + 2 E56 +22 SE SE£E#ESEEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 35Hình 2.7: Tính toán tong độ lún ( Penta-Ocean, 2007) ¿-+5s+c+c+csczcszsceee 36Hình 2.8: Mô hình dan hồi dẻo lý tưởng - - ¿55552552 2E+E+E£EcxeEezxrrereee 39Hình 2.9: Chuan phá hoại Morh — Coulomb ¿- + ¿55+ + +s+E+££+s+xezezxvxerecxee 40Hình 2.10: Biéu đỗ mặt dẻo Morh — Coulomb trong không gian ứng suất chính .40Hình 2.11: Góc giãn nở của đất - ¿56 S2 2t t2 321521212111 21 1111111111 41

Hình 2.12: Mặt giới hạn theo mô hình Cam-cÌay - 5551 ssesss 43

Hình 2.13: Họ đường dẻo theo mô hình Cam-clay trên hệ tọa độ 3 chiều AA

Hình 2.14: Deo hóa va cứng hóa theo mô hình Cam-clay (thoát nu@c) 45Hình 2.15: Deo hóa và cứng hóa theo mô hình Cam-clay (không thoát nước) 46

Hình 2.16: Các đường ứng suất cùng với hệ đường giới hạn dẻo của mô hình

Cam-CLAY Zv 0i: 0 47

Hình 2.17: Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbol -+2- 2 25252 5s+s+scscs+z 46Hình 2.18: Mặt chảy biến dạng trượt tiễn về mặt Mohr-Coulomb - -: 49Hình 2.19: Mặt mũ chi phối biến dạng thể tích khi nén đ ng hướng 50Hình 2.20: Mặt giới han tong quát của mô hình Hardening-soil - 51

Hình 3.1: Vi trí cảng SP-PSA oon eeeeceessceceessececeessaceecessceeceessaeeceessaeeecessaneeees 52

Hình 3.2: Bồ trí mặt băng dự án 5-52 S211 3 E2 1 121 1511111111111 1111k 53Hình 3.3: Sơ d6 bố trí hỗ khoan - 5-5 ++>teSEeEEkttrkttrkrtrkrtrrrkrrrkrrrtriii 54Hình 3.4: Mặt bang bồ trí thiết bị quan trẶC ¿+2 5+ 2 2 +E+E+E+Ez£E£EzErtzrerered 56Hình 3.5: Mặt băng bố trí thiết bị để kiểm tra - + 2-5-6 S2 S2£E+E+Ez£z£z£szxreee 57Hình 3.6: Mặt cắt đại diện xử lý nên - - + ¿©6E+E2E2 E233 E2 E1 E11 E1 rree 59

Hình 3.7: Tải trọng trong khu Dãi - (<< <5 113933000311 9 9n re 60Hình 3.8: Mô hình tính toán của Á ÏICC - - - c G0300 030 0000 9 0 1v v1 vs sex 60

Hình 3.10: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM + 2©2£+E+E2E2£E+E+EzEzrrsrerree 64Hình 3.11: Mô hình xác định vị trí điểm ngàm giả định «<< « «<< ss2 65Hình 3.12: Kết quả trộn cho khu CDM và khu ALiCC (W/C = 0.8; sau 91 ngày) 69Hình 3.13: Kết quả trộn cho lớp phủ xi măng bề mặt (W/C = 1.0; 91 ngày) 69

Hình 3.14: Trình tự thi công xử LY GG G nHnnHnkrre 70Hình 3.15: Mô hình bài toán: G G0 ng re 73

Hình 3.16: Ứng suất chính ¿2+ ¿52+ 2 SE+E+EEEE2E9 1232121211111 1.1111 .ck 74Hình 3.17: Ứng suất trên đầu GỌC - ¿+ - 5252523 3+ 2E E23 EEE5E5E121 71111221 E xe,75Hình 3.18: Chuyén vị ngang . + ¿E6 S22 3 121513 121211151511 11 1111.111 xe, 76Hình 3.19: Mặt cat chuyển vị ngang theo độ sâu trên đầu COC c-ccccccscsces 77Hình 3.20: Mặt cắt chuyển vị ngang theo độ sâu trên đất -.- 525555: 78

Hình 3.21: Độ lún - - - CC 1 1113111011011 2221111111111 10 0 111111 0v nh 79

Hình 3.22: Mặt cat độ lún theo độ sâu trên đầu CỌC ¿66s Sex eEsesesees S0Hình 3.23: Mặt cắt độ lún theo độ sâu trên đất c cccccrcerrirrrirrrierreee 81Hình 3.24: Biến dang ¿2E S252 S123 1915 5112311511511 11 1111511011111 111g 32Hình 3.25: Áp lực nước lỗ rỗng ¿ - - + 2 SE SE E912 E3 121515151111 1111 7115111 E xe, 83Hình 3.26: Điểm d60 eseseseseseesseesssesseesseesseecseecseesseesseecseesseecseecseesseesaeesneesseetseensensees 84Hình 4.1: Ảnh hưởng của mô đun nén cọc đến chuyên vị ngang - 90Hình 4.2: Ảnh hưởng của mô đun nén cọc đến độ chênh lún - 5s 5ssss¿ 9]Hình 4.3: Anh hưởng của mô đun nén cọc đến hệ số suy giảm ứng suất SRR 9]Hinh 4.4: Anh huong cua hé số thắm cọc đến độ lún - 2s + +x+e£eEsesesxe 92Hình 4.5: Ảnh hưởng của A*, Va, KẺ 5c 1t St 21 1211111121111 01 1111111111 cv 93Hình 4.6: Ảnh hưởng của E, đất dưới mũi cọc đến chuyển vị ngang - 95Hình 4.7: Ảnh hưởng của E, đất dưới mũi cọc đến độ lún - - se <sssxe: 96Hình 4.8: Hệ số suy giảm ứng suất theo thời gian cccccecsssessesesesseseseeseseeeeseseeeeees 97Hình 4.9: Anh hưởng của lực dính c lớp đệm đất ximăng đến n - 97Hình 4.10: So sánh kết quả mô phỏng theo mô hình Soft Soil và Mohr-Coulomb 98

Bang 1.1 Một vài dự án sử dụng phương pháp AliCC ở Nhật (Miki and Nozu 2004)¬ Ốố 25

Bang 1.2 Góc cắt ở một số khu vực dự án ở Nhat (Miki and Nozu 2004) 28Bảng 1.3 Góc cắt cho một số trường hợp nên cọc có hoặc không có tam cứng/vải

địa gia cường (Miki and Nozu 2044) - SH ngờ 28

Bảng 3.1 Thông số tính toán thiẾt KẾ ¿5-5-5522 S* 3E E‡EEEErkerrkrrrrerred 61Bang 3.2 Bang tinh ứng suất xuyên thủng c.ccccccccsesssseseesesessesesessesesesesesesseseseesesen 61Bang 3.3 Bang tinh ứng suất gây uốn ceecccccescssssessssesessesesecsesesscsesesscscsesscsesesessesseeees 63Bang 3.4 Bang tinh ứng suất lên đầu COC ecesceesessssesesssseseesesessesesesscsesesecseseeseseseeees 64Bang 3.5 Bảng tinh lún khi coc cách đáy lớp đất yếu Im -5- 5+5: 66Bang 3.6 Bang tính lún khi cọc đóng hết lớp đất yếu - 252 252552: 67Bang 3.7 Thông số trộn, vị trí và thời gian lấy MAU - ¿555552 s+c+cecs268Bang 3.8 Thông số từ thí nghiệm địa Chat - - + 252252222 £E+E£EzEzrrxrereee 70Bảng 3.9 Thông số hiệu chỉnh trong mô hình - 2555255225 £*+x+£ezszsee 7]Bảng 3.10 Thông số dùng dé mô phỏng PlaXis - 255525225 2e+eceecsceee 71Bảng 3.11 So sánh hệ số tập trung Ứng suất ¿5-2-5552 SectcEcxvverererreee 85Bang 4.1 Một số công thức tương quan giữa Eso Va yssssesessssessessssesesssesesssseeseeeeen 89Bảng 4.2 Thông số lỚP SÉK 5C 222233 E23 1E 12121311 211111 2111110111111 1x11 93Bảng 4.3 Ti SỐ Eq/Cy 2 5-55 5E SE 1 1 12 111111121211 11111121111 1111110111111 1101 200111111 94

1 Dat van dé.

Việt Nam có đường bờ biển dai hơn 3000km, là lợi thé lớn dé phát triển hệthống cảng biến Đặc biệt, vùng kinh tế trọng điểm phía Nam giữ vai trò đặc biệtquan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam, hàng năm góp gần 60% ngân sách quốcgia và trên 70% kim ngạch xuất khẩu của cả nước, chủ yếu là hàng hóa thông quabang đường biên Do đó việc đây mạnh đầu tư hạ tầng cảng biến đặt ra rất bức thiết.Nham tận dụng các ưu thế về nguồn hang, điều kiện tự nhiên khu vực va đón nhậnxu thế phát triển của đội tàu quốc tế, các Nhà đầu tư, khai thác cảng tại khu vựcVũng Tàu đã chủ động đầu tư hạ tầng bến cảng Tuy nhiên, một đặc điểm dễ nhậnthay là hệ thong Cảng của Việt Nam nói chung và khu vực Miền Nam nói riêngphan lớn được xây dựng trên bờ các sông nơi mà luôn luôn tổn tại một lớp bùn sétyếu trên mặt Để nâng cao cao trình làm việc, khi xây dựng nên đắp trên các nên đấtyếu này, các khu vực bãi chứa hàng Container, hàng tông hợp, sắt thép hay nêncủa nhà kho thường phải được xử lý để đảm bảo các yêu cau vé tải trọng khai thác,

Một phương án kinh tế dé cải thiện nền đất hiện hữu là sử dụng bắc thắm kếthợp gia tải trước Tuy nhiên, phương án nay đòi hỏi thời gian đáng kế dé chờ có kếtvà nâng cao cường độ đất nền, va cũng có thé gây ra độ lún ở các khu vực liền kểkhi nền đắp được mở rộng Biện pháp xử lý bằng cọc xi măng đất rõ ràng không cangia tải và chờ lún, vì vậy đây nhanh tiến độ thực hiện dự án

Khi sử dụng phương án cọc đất xi mang, van đề thường được quan tâm là giáthành khá cao và sự chênh lệch lún giữa cọc va đất yếu Đề giải quyết các van dé

này, dự án cảng SP PSA ở khu vực Cái Mép Thị Vải — Bà Rịa Vũng Tàu đã đưa ra

thiết kế xử lý nền gồm cọc xi măng đất với tỉ diện tích nhỏ kết hợp lớp đệm đất xi

mang (phương pháp AliCC).

Luận văn này nhăm phân tích rõ hơn hiệu quả của phương pháp AliCC.

2 Mục tiêu nghiên cứu.

- Phân tích hiệu chỉnh thông số địa chất đầu vào để kết quả mô phỏng băngPlaxis phù hợp với kết quả quan trắc

- Phân tích sự truyền ứng suất, độ lún, độ chênh lún giữa cọc và đất, chuyển

vị ngang, dựa trên kết quả tính toán giải tích, quan trắc và mô phỏng Plaxis

- Phân tích ảnh hưởng của một SỐ thông số đến hiệu quả làm việc của cọc Ximăng đất kết hợp đệm đất xi măng gia cô nên

3 Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu của dé tài là tính toán giải tích kết hợp với môphỏng bang phần mềm Plaxis và sử dụng các kết quả quan trac để kiểm chứng lạimức độ chính xác của kết quả mô phỏng Dựa trên mô hình mô phỏng đã được kiểmchứng, tiễn hành phân tích ảnh hưởng của các thông số liên quan đến hiệu quả làmviệc của cọc xi măng đất kết hợp đệm đất xi măng

4 Y nghĩa khoa học của đề tài

Đánh giá hiệu quả của phương pháp sử dụng cọc CDM kết hợp đệm đất ximang gia cường nên dap

5 Giá trị thực tiễn của đề tài

Tiến hành mô phỏng kiểm chứng các thông số địa chất, thông số cọc CDMđể làm cơ sở dé xuất các giá trị phù hợp cho thiết kế, đặc biệt ở khu vực Vũng Tàu,khu vực phát triển cảng biển hết sức năng động hiện nay

6 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Luận văn chỉ phân tích đối với đất yếu khu vực Cái Mép — Thị Vải

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CỌC DAT XI

MĂNG GIA CO CHO CONG TRÌNH DAP TREN NEN DAT YEU.

1.1 Coc dat trộn xi măng.1.2 Tong quan

Coc dat tron xi mang duoc lam bang cách trộn xi măng với đất sét mềmtrong một trụ như trong Hình 1.1, thường dùng dé gia có đất sét hoặc đất bùn cũngnhư đất hữu cơ

Vào cuối những năm 1960, Nhật và Thụy Điền bat đầu nghiên cứu và pháttriển k thuật trộn sâu sử dụng vôi dạng hạt Người Nhật chú trọng k thuật gia cỗdat cho những dự án ven biến và sông, trong khi người Thụy Điển ưu tiên gia cô đất

cho những dự án đường và đường ray.

Vào những năm 1970, phương pháp trộn khô vôi chưa tôi với đất yếu ở hiệntrường tạo thành cọc vôi được đưa vào thực hiện ở Thụy Điền và Nhật Xi măngkhô được cho vào trộn để nâng cao cường độ Cọc xi măng ngày nay đã hoàn toànthay thé cọc vôi (Kivelo 1998) Phương pháp dùng vôi và xi măng trộn khô dé giatăng 6n định được gọi là “Dry Method of Deep Mixing”

Vào giữa những năm 1970, trong một nỗ lực nâng cao sự đồng dạng của đấtđược gia cô trộn sâu, người Nhật cũng bắt đầu giới thiệu một phương pháp trộn xi

măng, gọi là “Wet Method of Deep Mixing” Ngày nay, phương pháp trộn ướt vàtrộn khô được sử dụng rộng rãi ở Nhật.

Một phương pháp trộn sâu hiện đại được giới thiệu ởM_ vào những năm

1980 Trộn sâu vẫn được xem là mộtk_ thuật mới ởM Tuy nhiên, với sự gia tăng

máy móc thiết bị và những nhà thầu nhiều kinh nghiệm, phương pháp trộn sâu dan

trở thành k_ thuật xây dựng được sử dụng ởM

Coc đất trộn xi măng chủ yếu được sử dụng dé gia tăng độ ôn định và giảm

độ lún của các công trình đặp trên nên đât yêu.

Up to 25m

Hình 1.1: Thi công cọc đất trộn xi măng

Hình 1.2: Hình ảnh cọc đất xi măng

Ưu điểm cọc dat xi măng:

¢ Tang sức chống cắt, tăng sức chịu tải.¢ Tang độ 6n định, giảm độ lún

¢ Tang cường độ chịu kéo.

Các loại công trình thường sử dụng cọc đất xi măng:

¢ On định mái dốc‹ - Cống, rãnh thoát nước, đường ống cấp nước va dẫn khí ¢ - Công trình hồ đảo sâu

¢ _ Công trình đắp cao: Đường, đường sắt, đường đầu cau, bờ kè Đặc biệt được sử dụng khi mở rộng các khối đất dap (embankment) trén nén dat yếuđể giảm độ lún lệch giữa hai khối đắp cũ và mới

1.3 Một số sự cỗ công trình được khắc phục bang cách sử dụng cọc đất xi

theo mặt dé.

Một số giải pháp đã được đề xuất và giải pháp xử lý bằng cọc đất ximăng đãđược phê duyệt 574 cọc đất xImăng với tong chiéu dai 3200m da duoc thi congtrong 22 ngay dém (tir 12/4 dén 4/5/2010) dé ban giao cho don vi thi céng dap déđến cao trình thiết kế, kết thúc vào ngày 30/6, kịp thời chống con bão số 1 dau

tháng 7/2010.

Hình 1.4: Vết nứt lớn dọc theo mặt đê Trà Linh

Hồ chứa nước Khe Ngang năm ở Huyện Hương Trà, Tỉnh Thừa Thiên - Huế,có dung tích 15 triệu m3 Đập chính băng đất có chiều dài 782m, chiều cao chỗ lớnnhất 16m Đập năm trên nền đất sét bụi, dẻo mềm, kém chặt, cần phải có biện phápxử lý nền mới có thé đắp đến chiều cao thiết kế Các phương án thiết kế dé xuấtnhư: thay thé đất, cọc cát, bắc thâm, không được chấp nhận vì nhiều lý do, trongđó có lý do tiễn độ của công trình không cho phép dự án kéo dài Hội đồng khoahọc công nghệ do Tỉnh Thừa Thiên -Hué thành lập đã xem xét phương án xử lý nềnđập chính băng cọc ximăng đất theo phương pháp Jet-grouting do Viện Thủy công

dé xuat.

1.4 Thông số vật liệu của đất yếu gia cô bang coc đất xi măng

Các tính chất của đất gia cô bang cọc trộn sâu chịu ảnh hưởng của nhiều yếutố bao gdm lượng nước, lượng hạt sét và độ hữu co trong đất, độ phèn, độ mặn; loại,tỷ lệ, và khối lượng chất kết dính; quá trình thi công: hình dạng gia cố; nhiệt độ xử

lý; thời gian xử lý; và tải tác dụng.

- Sự tăng cường độ theo thời gian của hỗn hợp trộn ở hiện trường thì nhanhhơn ở trong phòng, chủ yếu do nhiệt độ cao hơn và áp lực nén cao hơn, những yếu

tố ảnh hưởng đến phan ứng pozzolanic (Bruce 2000) Thông thường thiết kế dựatrên cường độ 28 ngày của hỗn hợp trộn.

- Trong các thí nghiệm trong phòng được dùng để xác định cường độ cắt và

độ cứng của cọc đất xi mang (như thí nghiệm ba trục, thí nghiệm cắt trực tiép, weds

thường sử dung nhất là thí nghiệm nén không nở hông, chủ yếu do tính đơn giảncủa nó Có nhiều nghiên cứu (Miura et al 2002, CDIT 2002, Shiells et al 2003,

Dong et al 1996, Matsuo 2002, Bruce 2001, Jacobson et al 2005, EuroSoilStab

2002, Takenaka va Takenaka 1995, Hayashi et al 2003) chỉ ra rang cường độ nénkhong nở hồng, qu, của vật liệu trộn tang với sự tang nông độ xi mang, với sự tăngnăng suất trộn, thời gian xử lý, nhiệt độ xử lý, với sự giảm lượng nước và nông độhữu cơ trong đất Sự tăng lượng nước khi trộn có thể sẽ làm tăng năng suất trộn, dođó trong trường hợp sét ít nước, việc thêm nước vào hỗn hợp có thể làm tăng cườngđộ hỗn hợp (McGinn and O°Rourke 2003) Tuy nhiên, đối với vật liệu tron k thì sự

giảm ti lệ nước/xI măng sẽ làm tăng cường độ nén không nở hồng.

- Với đất sử dụng phương pháp trộn khô, xét cho nhiều loại đất và hỗn hợpkết dính thì giá trị của cường độ nén không nở hông có thể trong khoảng từ 2 đến400 psi (14 đến 2760kPa), với đất sử dụng phương pháp trộn ướt, thi giá trị này từ20 đến 4000 psi (140 đến 27600kPa) (Japanese Geotechnical Society 2000, Baker

2000, Jacobson et al 2003) Với dự án trộn ướt ở sân bay Oakland ở California, giá

trị nhỏ nhất và trung bình của cường độ nén không nở hông theo lý thuyết tương

ứng là 100 và 150 psi (Yang et al 2001) Với dự án đường giao I-95/Route 1, cũng

sử dụng phương pháp trộn ướt, giá trị nhỏ nhất và trung bình của cường độ nénkhông nở hông theo lý thuyết tương ứng là 100 và 160 psi (Shiells et al 2003,

Lambrechts et al 2003)

- Modun đàn hồi được xác định băng giá trị ở 50% cường độ nén không nởhông, Es Đối với phương pháp trộn khô, tỉ số Eso/qy trong khoảng từ 50 đến 250(Baker 2000, Broms 2003, Jacobson et al 2005) Đối với phương pháp trộn ướt, tỉsố này trong khoảng từ 75 đến 1000 (Ou et al 1996)

- Hệ số Poisson của hỗn hợp trộn đo được trong khoảng từ 0.25 đến 0.50

(CDIT 2002, McGinn and O’Rourke 2003, Terashi 2003, Porbaha et al 2005)

- Khối lượng riêng của đất gia cố không bị ảnh hưởng lớn bởi phương pháptrộn Đối với phương pháp trộn khô, Broms (2003) cho rằng khối lượng riêng củađất hữu cơ gia cô với độ âm ban dau cao có thé lớn hơn nhiều khối lượng riêng củađất không gia cố và khối lượng riêng của đất vô cơ thường bị giảm bớt khi trộnbăng phương pháp trộn khô CDIT (2002) cho rằng khối lượng riêng tổng của đấtgia có băng phương pháp trộn khô tăng khoảng 3% đến 15% so với khối lượngriêng của đất không gia có CDM (1985) chứng minh rang, với đất gia cô băngphương pháp trộn ướt, sự thay đổi khối lượng riêng có thé bỏ qua Tuy nhiên, ở dựán Boston Central Artery/Tunnel, McGinn và O’Rourke (2003) cho rang có sự giảmđáng kể khối lượng riêng do khối lượng riêng ban đầu của sét tương đối cao vànước thêm vào để xử lý sét trước khi trộn.

* Việc xây dựng nên đắp trên đất yếu chịu rủi ro của việc vượt quá sức chịutải, độ lún quá mức, sự mat ôn định nội tại và tong thé Viéc str dung coc cứng giacô bên dưới nền dap làm giảm độ lún, tăng cường sự ổn định va tăng sức chịu tảicủa nên đất Tuy nhiên, khi đó đất dap ở giữa các cọc có xu hướng lún nhiều hơn dosự chênh lệch độ cứng giữa cọc và đất yếu Phương pháp sử dụng lớp gia cường ởchân nền đắp là một giải pháp kinh tế và hiệu quả để giải quyết van dé này, daynhanh thời gian xây dựng va độ lún đủ nhỏ theo yêu cầu Sự lún xuống của nên dapđược hạn chế bang sức kháng cắt của lớp gia cường trên cọc Nhờ vào sức khángcắt này, ứng suất đến lớp đất yếu hay lớp gia cường giảm và ứng suất tập trung trêncọc sẽ tăng Hay nói cách khác, lớp gia cường giúp chuyển ứng suất từ đất yếu sangcoc cung Kiéu truyén lực này được gọi là “hiệu ứng vom đất”

Khi đặt trên cọc một tắm cứng (lớp đệm đất xi mang, hoặc vải địa k thuậtkết hợp đệm cat, ), ứng suất sẽ phân bố lại tập trung nhiều vào vi trí cứng hơn(đầu cọc), do đó khắc phục độ chênh lún giữa cọc và đất ở khu vực không có cọc

Hệ số suy giảm ứng suất, SRR, được xác định bằng tỉ số của ứng suất tácdụng lên đất giữa các cọc Øso¡ và Ứng suất trung bình tác dụng lên nên dap cộng với

Hình 1.7: Sự phân bố ứng suất lên móng cọc trộn sâuHệ số tập trung ứng suất được sử dụng dé tính toán độ lún và xác định tải lênCỌC Ứng suất do cọc và đất mang được minh hoạ trong Hình 1.7, có thể được tính

— 1 1-CSRa, (1.8)1+(n-l)a, l—-a,

Quan hệ giữa hệ số SRR và hệ số tập trung ứng suất n được biéu diễn ở dé

thị Hình 1.8.

Tác động của hiệu ứng vòm rất quan trọng trong việc xác định lực tác dụnglên cọc Hiệu ứng vòm làm cho ứng suất đứng chuyển từ đất sang cọc (Han andGabr 2002) Do đó, ứng suất đứng trong đất giữa các cọc sẽ nhỏ hơn ứng suất đứngtác dụng lên cọc Đề xác định được độ lớn của ứng suất, các nhà nghiên cứu đưa rahệ số giảm ứng suất, SRR Như đã nói ở trên, hệ số suy giảm ứng suất thể hiện tỷ lệ

lực ma tâm gia cường mang.

1.0 ¬n | | |

09

0.80.7

0.6

= 0503 =

024 ——> ¬01 ee eee

0.0 : : : : : U : : : L : ¬ : U :

a; =00§8; =0.16 L8; =032

-

Khi có lớp gia cường, ch ng hạn như vải địa K thuật, sự chuyển tiếp tải

được biêu diễn như sau:

Go

Weverersiitiiiites?

W¿ W2 |‡ At c4 | H

Cung vòm dat pp = p (yH + qo) với (p = y/g)

trung ứng suât đầu cọc)

trong đất gia tải chuyển tiếp trên đầu cọc Một lớp vải diak thuật đơn làm việc thiứng suất kéo (màng) trong sẽ kém hơn nhiều lớp vải.

Do cọc có cường độ cao hơn so với đất yếu chung quanh nên xuất hiện ứngsuất theo phương đứng từ đất dap gia tải và tải chất chứa tập trung ở đầu cọc, tươngứng cung vòm trong đất phát triển như một kết quả của biến dạng khác nhau giữađộ cứng đầu cọc và đất yếu chung quanh

Các hình từ Hình 1.11 đến Hình 1.14 mô tả sự phát triển cung vòm trong đất

Hinh 1.14: Cung vom trong dat (3)

Nhiéu nghiên cứu đã đưa ra kết luận, hiệu quả của hiệu ứng vòm sẽ tăng khi

tăng chiều cao đắp, như Chen et al (2008), Zaeske (2001), Han and Gabr (2002),

Le Hello and Villard (2009), Jenck et al (2009), Ellis and Aslam (2009), va Deb

and Mohapatra (2012) Tat cả các nha nghiên cứu đã chỉ ra: một nền đắp cao honcho kết quả tải được truyền lên đầu cọc nhiều hon, dù là trực tiếp hay qua lớp giacường Do đó nền đắp cao hơn làm giảm tải trọng lên lớp gia cường và lên đất giữa

O.10m010m

water cushion for surcharge |

if y i, 2 A SE SS

Hình 1.15: Thiết lập do phan bố ứng suấtHình 1.15 mô tả lực A được đo băng hộp áp lực tổng (TPCs) với đường kínhbăng đường kính cọc, được đặt trên đầu cọc và trên đầu tam gia cường Hai hộp áplực tong do thanh phan A+B được đặt dưới tam gia cường trên đầu cọc

Bằng thiết bị đo này, các nhà nghiên cứu đã đưa ra kết quả:%A tăng khi chiều cao dap tăng va ốn định ở một chiều cao dap nhất định.Khi %A 6n định, giá tri cua A và B+C (kKN/coc hoặc kPa) sẽ tăng khi chiều cao dap

tang.

của hiệu ứng vòm từ đó tang A, làm tập trung ứng suất lên tam cứng, phân bồ tải

hình tam giác ngược lên tâm cứng, và làm giảm ứng suât lên đât giữa cọc.

Các nghiên cứu đã đưa ra kết luận: Tâm gia cường đủ cứng sẽ: tăng hiệu qua

| l “=== =

support from subsoil (C)

Hinh 1.16: Tai trong A va tai trong B+C

Chen et al (2008), Abusharar et al (2009) va Deb and Mohapatra (2012)

đưa ra hiệu qua của nên gia cố cọc kết hop tam cứng Các nghiên cứu nay cho thaytải lên đầu cọc lớn hơn nhiều

Theo Miki and Nozu 2004, khi vật liệu của nền đắp có góc cắt nhỏ, ứng suấttập trung toàn bộ trên đầu cọc Khi góc cắt nảy tăng, mặt giới hạn của góc cắt hai

cọc liên kê giao với nhau tạo thành cung vòm.

When ọ is small When ọ is large

For the om-contact type

Hình 1.17: Góc cắt nền đắp trong trường hợp cọc không kéo dài đến tầng chịu lực

(Miki and Nozu 2004)

Có thé áp dụng tương tự cho trường hop dùng tam cứng hoặc vai địa kthuật, như được thể hiện ở Hình 1.17, @ ở tắm cứng được cho là nhỏ, cho cả trườnghợp vải địa k thuật Trong tính toán thực tế, thường dùng góc cắt trung bình đểtránh tính toán phức tạp Góc cat được giả định cho mỗi trường hợp như ở Bảng 1.2.(0, là góc cắt của lớp đất dap, 0, là góc cắt của lớp gia cường (tam cứng, vải địa k

thuật, )

When the surfaceimprovement is done Embankment

Hình 1.18: Góc cắt nền đắp khi có tắm cứng (Miki and Nozu 2004)Kemfert đã đưa ra các kết quả thí nghiệm mồ hình tỉ lệ 1:3 khảo sát sức chịutải và độ biến dạng để kiểm chứng thuyết phân bố ứng suất hiệu chỉnh được pháttriển bởi Zaeske (2001) Một nhóm bốn cọc đóng trong đất yếu theo dạng hìnhvuông, trên đầu cọc là nền cát được gia cường hoặc không được gia cường với

chiêu cao khác nhau.

|

N

Hình 1.19: Phân b6 mô hình thí nghiệm tỷ lệ 1:3 (Zaeske, 2001)Sự phân bố ứng suất trên lớp cát được gia cường được ghi lại bằng thiết bị đoáp lực Phan tai trong truyén lên coc được do bang hộp do lực và được so sánh vớikết quả ứng suất đo được của lớp cát Dưới tải trọng tĩnh sự phụ thuộc của truyền tảiứng suất lên điều kiện biên hình học và cường độ cắt của lớp cát đắp được kiểm

chứng.

“ca T7 |⁄ Arch area

kết qua những thông tin nhiều hơn về phân bố ứng suất trong lớp gia cường và kếtquả truyén tải lên cọc.

Một số mô hình số sử dung các phan tử rời rac ( Chevalier et al, 2011) đã chỉra rang khi mặt truyền tải (LTP) không có tam bê tông ở trên, thì khu vực trong LTPCÓ SỰ chuyển vị nhỏ có hình dạng của một kim tự tháp ngược trên mỗi đầu cọc(Hình 1.22, bên trái) Hình dạng này tương tự với mô hình truyền tải đề xuất bởiCarlsson (Số tay Bắc Âu, 2005), mặc dù góc xác định hình dạng kim tự tháp ganvới góc ma sát lớn nhất của Chevallier et al, (2011), trong khi mô hình Carlsson giảđịnh góc 0 = 15° Khi tấm chuyển tải có một tấm bê tông ở trên, vùngvới chuyên vị rất nhẹ chủ yếu giới hạn trong hình trụ LTP giữa các đầu cọc và tambê tông (Hình 1.22, hình giữa) Hầu hết các tải được chuyển lên đầu cọcthông qua độ uốn của tam sàn bê tông va độ nén của khối này Tổng biến dang trongtam này kiểm soát độ lún của sàn Như trong Hình 1.22 bên phải, một tắm bê tôngtrên một LTP có hiệu quả hơn khi không có tắm bê tông, cho cùng độ dày LTP Sựkhác biệt giữa hiệu quả thu được khi có và không có tam bê tông

sẽ không còn khi tăng độ day LTP lên.

ứng vòm trên cọc Mức độ của hiệu ứng vòm là phương trình của khoảng cách giữa

các cọc, độ cứng của cọc so với đất nền xung quanh (Lawson 1992) Để hạn chế độ

lún lệch của nên đặp, khoảng cách giữa các cọc không được quá lớn hơn chiêu cao

nên dap BS8006 (1995) dé xuất chiều cao nên dap không nhỏ hơn 0.7 lần khoảngcách giữa các cọc liền kề được xếp theo hình vuông Rogbeck et al (1998) đề xuấtchiều cao nền đắp ít nhất băng khoảng cách giữa các cọc, và nền đắp cao ít nhất 3feet Collin (2004) đề xuất chiều cao nền đắp bằng hoặc lớn hơn khoảng cách giữacác cọc Kempfert et al (2004) đề xuất chiều cao nên dap không ít hơn 4 lần khoảngcách chéo giữa các cọc xếp theo hình vuông, không quá 10ft cho tải tĩnh và 8ft chotải động Collin (2004) đề xuất khoảng cách giữa các cọc không lớn hơn 10ft.Hewlett and Randolph (1988) dé xuất chiều cao nền đắp ít nhất bằng hai lần khoảngcách từ tâm đến tâm.

Về tỉ diện tích thay thế, Rogbeck et al (1998) đề xuất ít nhất 10% TheoRogbeck et al (1998) and Kempfert et al (2004), lớp gia cường nên được đặt thấpnhất có thể trên lớp trung gian để đạt được hiệu quả cao nhất, tuy nhiên khoảngcách trên cọc nên được giữ để giảm nguy co phá hoại lớp gia cường ở mép coc

Rogbeck et al (1998) chứng minh là lớp gia cường nên đặt trên cọc 4 in, Kempfert

et al (2004) chứng minh lớp đáy của gia cường không nên lớn hơn 6in trên đầu cọc.Kempfert et al (2004) cũng dé xuất, nhiều nhất là hai lớp gia cường được dùng vàkhoảng cách phương đứng giữa các lớp gia cường nên trong khoảng 6 đến 12 in.Hewlett and Randolph (1988) dé xuất lớp đất dap chặt với góc ma sát ít nhất là 30độ được dùng để làm lớp trung gian Theo Collin (2004), cau trúc của đất dap vớigóc ma sát lớn hơn hoặc bằng 35 độ nên được dùng cho lớp trung gian Kempfert etal (2004) chứng minh đất rời với góc ma sát it nhất là 30 độ nên được dùng, mặc dùđất đắp với độ dính thấp được chấp nhận nhưng không được ưu tiên

Sau đây là một số các ứng dụng của hiệu ứng vòm trong xử lý nền đất yếu:

Alexiew va Vogel, 2002 đã đưa ra một giải pháp ngăn chặn phá huỷ hoặc

biến dang quá mức của nên dap Nguyên lý của giải pháp này như sau:

Hệ thống bao gom ba thanh phan: (1) nén dap, (2) mot mat truyén luc (LTP),

và (3) các phan tử th ng đứng kéo dai từ LTP đến lớp dia chat cứng Tai trọng trênmặt và nền dap được truyền một phan vào cọc bằng hiệu ứng vòm xuất hiện trongvật liệu cau tạo nên LTP Điều này tạo nên độ lún đồng bộ và giảm

Tại Đức, hệ thống lớp địa k_ thuật gia cường va cọc gia cỗ được sử dụng

trong một sỐ trường hợp, đặc biệt là nên dap cho duong cao tốc, đường sắt

Kempfert và các đồng sự đã nêu các kết quả khảo sát, thiết kế và xây dựng ở dự ánđường ray Hamburg-Berlin với một loại móng có cọc bêtông cốt thép được đặt dướilớp vải địa phân bố tải và dưới lớp cát đắp, trên là bản nền BTCT.

và 6n định mái dốc trong nên đất yếu Hệ cọc kết hợp vải địa k thuật sử dụng vải

địa k_ thuật gia cường cách ly là tăng hiệu suất của sự truyền tải vào cọc mà không

làm tăng độ lún lệch giữa các mũ cọc Han (1999), đã khảo sát một vài dự án và

nhận thấy răng tải trọng nền đắp truyền vào mũ cọc đạt từ 60-70%, trong khi với số

lượng cọc chiếm khoảng 10 - 20%, thì kích thước coc sẽ giảm nhỏ, mii cọc và

khoảng cách cọc lớn, điều này làm giảm giá thành so với các phương án thi côngkhác và tiễn độ thi công sẽ nhanh hơn

Sự truyền tải trong từ nền đắp xuống nên có hệ cọc kết hợp tam gia cường làsự kết hợp hiệu quả của hiệu ứng vòm trong nên đắp, sự gia tăng độ cứng và sự tập

trung ứng suât Hơn nữa, hiệu quả cua sự truyền tai trọng này tùy thuộc vào sô

lượng lớp tam gia cường, độ chịu kéo cua tắm gia cường Cơ chế truyền tai trọng

được định nghĩa như sau:

1 Terzaghi (1943) đã định nghĩa hiệu ứng vòm trong nên dap là sự truyền áplực dat từ khối đất mềm hơn vào khối đất cứng hơn bên cạnh Khi trong nên dat cóhệ cọc thì khối đất bên trên có xu hướng chuyền dịch ứng suất vào vị trí trên đầucọc, ứng suất cắt phát triển giữa khối đất đứng yên và khối đất có xu hướng chuyểngây ra sự truyền một phan tải trọng của nền dap vào hệ cọc

2 Sự tập trung ứng suất: do độ cứng khác nhau giữa cọc và đất yếu xungquanh cho kết quả là ứng suất tập trung trên đỉnh cọc theo phương th ng đứng lớnhơn so với ứng suất truyền vào đất Hệ số tập trung ứng suất (Stress ConcentrationRatio_n), là một thông SỐ quan trọng để đánh giá mức độ của hiệu ứng vòm và đượcHan và Gabr (2002) định nghĩa là ty số ứng suất th ng đứng truyền vào coc op vớitỷ số ứng suất th ng đứng truyền vào đất nền os

3 Ứng suất kéo trong cốt gia cường: Ứng suất kéo phát triển trong cốt giacường là kết quả của sự biến dang phát triển khác nhau giữa độ lún của nền đất yếuvà hệ cọc Khi lực kéo gia tăng trong cốt gia cường, hiệu ứng màng sẽ giúp nâng đỡlớp dap bên trên và truyền tải trọng xuống hệ cọc

Khi kết hợp vải địak_ thuật gia cường đầu cọc, thì hiệu ứng vòm và hiệu ứng màng

giúp làm tăng hiệu quả của phương pháp này.

Quy trình thiết kế cho loại nền móng này, gọi là “geosynthetic reinforcedpile-supported embankment” được giới thiệu trong tiêu chuẩn EBGEO (GermanRecommendations for Geosynthetic Reinforced Earth Structures) với dé xuất tao

các lớp gia cường phía trên các phan tử giông coc.

1.7 Tổng quan về phương pháp AliCC

ALICC (Arch action Low improvement ratio Cement Column) là phương

pháp sử dung cọc xi măng đất với tỉ diện tích nhỏ (10 S a, S 30%) làm giảm độ lúnvà độ chênh lún của đất giữa các cọc băng cách kết hợp tắm cứng hoặc vải địa kthuật dựa trên xem xét đến hiệu ứng vòm Phương pháp này được phát triển gần đây

bởi Public works research institute (JAPAN).

Tải trọng truyền lên cọc và đất yếu được phân chia bởi hiệu ứng vòm nên tảitrọng truyền lên đất yếu sẽ nhỏ Do đó tuy tỉ diện tích nhỏ nhưng không xuất hiện

độ lún quá mức.

Một vài dự án sử dụng phương pháp AliCC:Bang 1.1 Một vài dự án sử dụng phương pháp AliCC ở Nhật (Miki and Nozu 2004)

Year of

work Description Height of TypeP embankment P

Niigata West 1991 1000 mm, 8m Bottom-contaBypass 2.3x2.3m ct typeMany projects in | Since 1992 | 91000 mm, 8m etc Bottom-contaNugata Pref 2.3 x 2.3 m, etc ct typeRoute 34, suburbs | 1996 600 mm, 3m Floating type

of Bangkok, 1.5 x 1.5, qu= 300 kPa

ThailandAriake coastal 2002 1000 mm, 8m Floating typehighway test 19x19m,

embankment” 2.3 x 2.3 m, surface

solidification: 1.3 m

H3 Embankment Surface improvement

sesh Ac1 (clay soil)

" Ast (sandy

9 soil)

improvement

10 1⁄2 ÄAs? (sandv Ac2 (clav

Hình 1.24: Mặt cat đường Jo-etsu Sanwa sử dung phương pháp AliCC

Một vài điểm thiệt kê:

Ôn định của nền đắp được kiểm tra chủ yếu bằng phương pháp cung trượttròn, trong khi độ lún được kiểm tra bằng cách xem xét sự phân chia ứng suất dựa

trên các mô hình thí nghiệm trong phòng (Miki et al 1997; Ono et al 2002) Quy

trình thiết kế cho AliCC như sau:

Trường hợp F-LCC (coc gia cỗ không kéo dài đến tầng chịu lực), độ lún củakhu vực không gia cô ở phan dưới của nên được tinh bằng cách phân bố ứng suất từđáy coc (Miki et al 2000) Theo thử nghiệm cua Miki et al.(1997), hệ SỐ phân bồứng suất của cọc LCC (n= 0 v ®/ø ,S là lớn (n = 30 đến 70) hơn nhiều so vớigiá trị dùng trong thiết kế thực tế (n = 10 đến 20) Do đó, một phương pháp thiết kếmới được phát triển, chi tiết như sau:

Chuyén vị ngang và 6n định toàn bộ: dùng phương pháp PTHH

Tính lún:

(a) Khi cọc kéo dài đến tầng chịu lực

@: góc ma sát trong cua dat dap), theo kinh nghiệm (Miki et al 1997) va 0 = 90°khi ¢=0; V.: thê tích dat dap trên phan không gia cô (m3); H: chiêu cao nên dap