Đồ án Thi công đường Sắt Gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất

GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT MỤC LỤC PHẦN NỀN ĐẤT YẾU MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐẶT VẪN ĐỀ I II LỊCH SỬ RA ĐỜI PHƯƠNG PHÁP GIA CÔ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT III GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT IV TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI V TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT Ở VIỆT NAM: VI NGUYÊN TẮC GIA CỐ ĐẤT NỀN Quá trình nén chặt học 10 Quá trình cố kết thấm 11 Quá trình gia tăng cường độ cọc gia cố sức kháng cắt đất 13 PHẦN THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 15 I GIỚI THIỆU 16 Lịch sử phát triển 16 Nguyên lý gia cố đất yếu cọc xi măng đất 17 Tác dụng cải thiện tính chất lý cọc xi măng đất 17 a) Làm tăng cường độ sức kháng 17 b) Đẩy nhanh trình cố kết thấm 18 c) Tăng module biến dạng đất 19 Ứng dụng cọc xi măng đất 19 THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 21 II Phân loại phương pháp thi công 21 a) Phân loại 21 b) Tiêu chí lựa chọn phương pháp thi công cọc 21 c) Một số cách bố trí cọc xi măng đất 21 Qui trình thi công cọc xi măng đất 23 III a) Giai đoạn chuẩn bị 23 b) Giai đoạn thi công 26 c) Giai đoạn hoàn thiện 29 So sánh hai hình thức thi công cọc xi măng đất 29 KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 31 Xác định số lượng mẫu thí nghiệm 31 Kiểm định chất lượng cọc 33 THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT PHẦN ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT ĐỂ XÂY DỰNG KÈ CHỐNG SÓI LỞ TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI AN PHÚ THỊNH TP QUY NHƠN, BÌNH ĐỊNH 35 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 36 I Vị trí địa lý 36 Địa hình, địa chất khu vực 36 a) Địa hình 36 b) Điều kiện địa chất 37 c) Điều kiện thủy văn 37 QUI TRÌNH THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 38 II Mặt thi công 38 Máy móc, thiết bị thi công 39 a) Phần di động 39 b) Phần cố định 40 Nhân công 41 Trình tự thi công cọc xi măng đất 41 III KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 43 Máy móc, thiết bị 43 Qui trình kiểm tra 43 Đánh giá kết kiểm tra 46 THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 01 Sơ đồ phân loại chung thiết bị trộn sâu 16 Hình 02 Minh họa phương pháp gia cố đất yếu cọc xi măng đất 17 Hình 03 Ứng dụng cọc xi măng đất 19 Hình 04 Công trình đường Lương Định Của sử dụng cọc xi măng đất D800 gia cố đất yếu giảm độ lún 20 Hình 05 Công trình Saigon Pearl (quận Bình Thạnh, TP HCM) sử dụng cọc xi măng đất làm tường chắn đât, thi công lớp hàng cọc, D1000, L=12m 21 Hình 06 Công trình bờ kè Quận - TP HCM, dự án xây dựng hồ xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc 21 Hình 07 Bố trị trụ trộn khô 22 Hình 08 Bố trí trụ trộn ướt cạn 22 Hình 09 Bố trí trụ trộn ướt biển 23 Hình 10 Các loại xe khoan 25 Hinh 11 Silo chứa xi măng bồn tự trộn 25 Hinh 12 Thiết bị bơm trộn vữa 25 Hình 13 Đầu khoan máy khoan thi công pheo phương pháp trộn ướt 26 Hình 14 Thiết bị điện toán, ghi chép tốc độ khoan xuống lên 26 Hình 15 Sơ đồ thi công theo phương pháp trộn khô 27 Hình 16 Quy trình thi công cọc xi mặng đất theo công nghệ trộn ướt 28 Hình 17 Lấy mẫu thí nghiệm 32 Hình 18 Mẫu thí nghiệm cọc xi măng đất lấy từ trường 32 Hình 19 Các thiết bị thí nghiệm 33 Hình 20 Vị trí khu đô thị quy hoạch đảo khu đô thị 36 Hình 21 Mặt cắt đại diện tuyến kè 39 Hình 22 Sơ đồ hệ thống Jet Grounting 39 Hình 23 Giàn khoan Jet Grounting 40 Hình 24 Máy trộn vữa máy bơm thi công cọc xi măng đất 41 Hình Tia vữa phun tạo cọc xi măng đất 42 Hình 25 Trình tự đào lộ đầu cọc 44 Hình 26 Kiểm tra đường kính cọc thước 44 Hình 27 Công tác khoan lấy mẫu 45 Hình 28 Công tác bảo dưỡng mẫu 45 Hình 29 Nén mẫu 46 THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT DANH MỤC BẢNG Bảng 01 Nhân công: đội khoan gồm có thành phần sau: 23 Bảng 02 Thiết bị thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn khô 23 Bảng 03 Thiết bị thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn ướt 24 Bảng 04 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn khô Bắc Âu Nhật Bản 27 Bảng 05 So sánh công nghệ trộn khô Bắc Âu Nhật Bản 27 Bảng 07 So sánh công nghệ trộn ướt cạn châu Âu Nhật Bản 29 Bảng 08 Khối lượng mẫu thí nghiệm tối thiểu dự kiến 33 Bảng 09 Chức loại thí nghiệm 33 Bảng 10 Các tiêu lý đất khu đô thị 37 THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT PHẦN NỀN ĐẤT YẾU MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT I ĐẶT VẪN ĐỀ Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền biến dạng nhiều, xây dựng công trình Đất yếu loại đất khả chống đỡ kết cấu bên trên, bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên Khi thi công công trình xây dựng gặp loại đất yếu, tùy thuộc vào tính chất lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình Trong thực tế xây dựng, có nhiều công trình bị lún, sập xây dựng đất yếu biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá xác tính chất lý đất để làm sở đề giải pháp xử lý móng phù hợp Đây vấn đề khó khăn, đòi hỏi kết hợp chặt chẽ kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm tối đa cố, hư hỏng công trình xây dựng đất yếu Một số đặc điểm đất yếu Thuộc loại đất yếu thường đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 – 1kg/cm2); Đất có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg); Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt lớn (B>1); Mô đun biến dạng bé (E0,8, dung trọng bé Các loại đất yếu chủ yếu thường gặp - Đất sét mềm: Gồm loại đất sét sét tương đối chặt, trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp; - Đất bùn: Các loại đất tạo thành môi trường nước, thành phần hạt mịn, trạng thái no nước, hệ số rỗng lớn, yếu mặt chịu lực; - Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, hình thành kết phân hủy chất hữu có đầm lầy (hàm lượng hữu từ 20 -80%); - Cát chảy: Gồm loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, bị nén chặt pha loãng đáng kể Loại đất chịu tải trọng động chuyển sang trạng thái chảy gọi cát chảy; - Đất bazan: loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả thấm nước cao, dễ bị lún sụt THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT II LỊCH SỬ RA ĐỜI PHƯƠNG PHÁP GIA CÔ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Từ lâu ta biết trộn đất sét với lượng vôi , xi măng chất liên kết vô tương tự vật liệu có tính chất học cao hẳn đất không gia cố Kỹ thuật gia cố vôi áp dụng phát triển mạnh mẽ việc xây dựng lớp móng đường Gần người ta áp dụng kỹ thuật để cải thiện tính chất lý đất sét yếu thiên nhiên Trước người ta thường gia cố đất yếu cọc vôi Để thi công cọc vôi người ta đào khoan lỗ có đường kính 30–50 cm cách từ 2-5m cho vôi cục chưa vào Khi tác dụng với nước , vôi sống tăng thể tích lên 60-80% , tác dụng nén chặt đất xung quanh Đồng thời vôi tác dụng với đất xung quanh cọc làm tăng cường độ , hút nước tỏa nhiệt , làm nước bốc làm giảm độ ẩm đất yếu xung quanh cọc vôi Tuy nhiên độ thấm đất nhỏ nên lan truyền vôi khối đất bị hạn chế , nên việc cải thiện tính chất đất yếu cột vôi cục Để giải vấn đề , năm 1975 kỹ sư Thụy Điển trộn trực tiếp vôi với đất sét mềm vùng đất yếu , làm thành cọc gia cố vôi Kỹ thuật gia cố vôi Thụy Điển xây dựng vùng đất yếu cọc có đường kính 50 cm thiết bị trộn đặc biệt , kiểu khoan đĩa giống dụng cụ đánh trứng khổng lồ Khoan xoắn vào đất đến cao độ tương ứng với chiều dài cọc thiết kế rút lên xoay ngược chiều Tốc độ quay khả chuyển vật liệu điều chỉnh phù hợp với bước dụng cụ để tránh làm xáo động đất Vôi sống chuyển đồng thời khí nén từ xi lô qua ông dẫn cần khoan vào đất Tốc độ rút lên cố thể điều chỉnh phù hợp với tính chất đất Quá trình khuấy trộn đồng thời làm chặt đất xung quanh cọc Tác dụng lý hóa vôi đất xảy , trình rắn đất gia cố phát triển theo thời gian tạo thành cọc có sức chịu tải định Đây tiền đề cho công nghệ gia cố phát triển sau gia cố cọc xi măng đất , gia cố cọc cát hay kết hợp cọc vôi , cát , xi măng III GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Cọc đất–ximăng(Đ–XM) giải pháp xử lý đất yếu với khả ứng dụng tương đối rộng rãi như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, gia cố móng cho công trình xây dựng, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất yếu xung quanh đường hầm, gia cố đường, mố cầu dẫn So với số giải pháp xử THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT lý có, công nghệ cọc Đ–XM có ưu điểm khả xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với loại đất yếu (từ cát thô bùn yếu), thi công điều kiện ngập sâu nước điều kiện trường chật hẹp, nhiều trường hợp đưa lại hiệu kinh tế rõ rệt so với giải pháp xử lý khác  Ứng dụng cọc đất – ximăng  - Làm giảm độ lún tăng độ ổn định đất đắp  - Làm tăng độ ổn định mái dốc, gia cố hố đào móng nông  - Nền móng cho công trình  - Giảm áp lực đất chủ động, tăng áp lực đất bị động lên tường cừ hố đào sâu  Các công trình thông dụng sử dụng công nghệ cột đất – ximăng:  - Công trình giao thông: đắp đường bộ, đường sắt, đường dẫn đầu cầu, bến bãi đỗ xe, cảng container……  - Móng bồn bể chứa Nền móng nhà công nghiệp  - Các loại hố đào  - Các vùng đất lấn biển, san lấp ven sông  Hiệu từ việc sử dụng công nghệ gia cố đất cột đất – ximăng: IV  - Kinh tế, thời gian xử lý nhanh  - Không gây ảnh hưởng tới công trình lân cận TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI Tại Châu Âu, công nghệ cọc Đ-XM nghiên cứu ứng dụng bắt đầu Thụy Điển Phần Lan năm 1967 Nước ứng dụng công nghệ Đ-XM nhiều Nhật Bản nước vùng Scandinaver Theo thống kê hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung giai đoạn 1980-1996 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố xi măng Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho dự án biển đất liền, với khoảng 300 dự án Hiện hàng năm thi công khoảng triệu m3 Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu năm 1970, tổng THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT khối lượng xử lý cọc Đ-XM Trung Quốc vào khoảng triệu m3 V TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT Ở VIỆT NAM: Tại Việt nam, việc áp dụng thi công đại trà gia cố đất sử dụng công nghệ khô trộn sâu – thi công cọc Đ-XM bắt đầu tiến hành từ năm đầu kỷ 21 Năm 2001, tập đoàn Hercules Thuỵ điển hợp tác với Công ty CP Phát triển kỹ thuật xây dựng( TDC) thuộc Tổng công ty xây dựng Hà nội thi công xử lý móng cho 08 bể chứa xăng dầu có đường kính 21m, cao 9m ( dung tích 3000m3 / bể) công trình Tổng kho xăng dầu Cần thơ cọc đất xi măng Từ năm 2002 đến 2005 có số dự án bắt đầu ứng dụng cọc Đ-XM vào xây dựng công trình đất, như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) sử dụng 4000m cọc Đ-XM có đường kính 0,6m , gia cố móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu Đình Vũ (Hải Phòng), dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu, dự án sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý khoảng 20m Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài ứng dụng công nghệ thiết bị nghiên cứu sức chịu tải cọc đơn nhóm cọc, khả chịu lực ngang, ảnh hưởng hàm lượng XM đến tính chất cọc Đ-XM, nhằm ứng dụng cọc Đ-XM vào xử lý đất yếu, chống thấm cho công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An) Tại thành phố Đà Nẵng, cọc Đ- XM ứng dụng Plazza Vĩnh Trung hình thức: Làm tường đất làm cọc thay cọc nhồi Tại Tp Hồ Chí Minh, cọc Đ-XM sử dụng dự án Đại lộ Đông Tây, building Saigon Times Square Hiện nay, kỹ sư hãng Orbitec đề xuất sử dụng cọc ĐXM để chống ổn định công trình hồ bán nguyệt – khu đô thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) kiến nghị chọn cọc Đ-XM xử lý đất yếu VI NGUYÊN TẮC GIA CỐ ĐẤT NỀN Cọc Đ-XM gia cố hỗn hợp đất nguyên trạng nơi gia cố với hỗn hợp xi măng phun xuống thông qua thiết bị khoan trộn Cột gia cố tạo thành hỗn hợp đất chỗ chất kết dính, mà thông thường vôi ximăng Mũi trộn đưa xuống đất cách khoan xoay, tới độ sâu thiết kế, mũi trộn đảo chiều ngược lại đồng thời rút dần lên, trộn đất chỗ với chất gia cố Trong suốt trình rút lên, hỗn hợp chất gia cố phun vào khí nén đầu mũi trộn, tới cao độ đầu cột dừng lại THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 10 Quá trình nén chặt học Gia cố cọc xi măng đất dùng thiết bị chuyên dụng đưa lượng vật liệu vào đất dạng cọc hỗn hợp cát - xi măng - vôi Lượng vật liệu cát, xi măng vôi chiếm chỗ lỗ hổng đất làm cho độ lỗ rỗng giảm đi, hạt đất xếp lại, kết đất nén chặt Xét khối đất tích ban đầu Vo , thể tích hạt rắn Vho , thể tích lỗ rỗng ban đầu Vro, ta có: Vo = Vho + Vro (1) Sau gia cố, thể tích khối đất V, thể tích hạt rắn Vh, thể tích lỗ rỗng Vr: V = Vh + Vr (2) Như vậy, thay đổi thể tích khối đất là: ∆ V = Vo – V (3) = (Vho + Vro) - (Vh + Vr) Thể tích hạt rắn coi không đổi trình gia cố, nghĩa Vho = Vh , đó: ∆ V = Vro - Vr ∆ V = ∆ Vr (4) Biểu thức (4) cho thấy: thay đổi thể tích khối đất gia cố thay đổi thể tích lỗ rỗng khối đất Như vậy, gia cố cọc xi măng đất trình nén chặt đất xảy tức thời Hiệu nén chặt phụ thuộc vào thể tích vật liệu đưa vào nền, nghĩa phụ thuộc vào số lượng, đường kính khoảng cách cọc, hình dạng bố trí cọc Việc xác định đường kính cọc, khoảng cách cọc sơ đồ bố trí cọc hoàn toàn xác định cọc cát Còn chiều sâu gia cố phụ thuộc vào chiều sâu vùng hoạt động nén ép đáy móng công trình, nghĩa là, độ sâu mà thoả mãn điều kiện sau đây: - ứng suất nén ép (σ z ) nhỏ 0,1 ứng suất thân (σ bt) đất - ứng suất nén ép (σ z) nhỏ áp lực bắt đầu cố kết thấm đất - ứng suất nén ép σ z ≤ 20 – 30 kPa Việc kiểm tra đánh giá định lượng tác dụng nén chặt đất gia cố cọc xi măng đất thực nhiều phương pháp khoan lấy mẫu đất phạm vi cọc để xác định hệ số rỗng khối lượng thể tích đất sau gia cố THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 33 Bảng 08 Khối lượng mẫu thí nghiệm tối thiểu dự kiến Kiểm định chất lượng cọc a) Thiết bị trộn mẫu b) Thiết bị nén mẫu c) Bộ TBTN kháng cắt Hình 19 Các thiết bị thí nghiệm Tiến hành thực thí nghiệm mẫu lấy từ trường để đánh giá chất lượng cọc so với thiết kế Cọc đạt yêu cầu chất lượng tất đại lượng thõa yêu cầu từ thiết kế Phương pháp thí nghiệm trình phụ lục C phụ lục D TCVN 9403:2012 Bảng 09 Chức loại thí nghiệm Địa điểm Trong phòng thí nghiệm Tại trường Tên thí nghiệm Nén tĩnh (một trục) Nén tĩnh (ba trục) Nén ngang trụ THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT Đại lượng xác định Module đàn hồi Ecol Module nén Mcol Cường độ kháng cắt GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Nén tĩnh trụ đơn Bàn nén trường Xuyên cánh Chất tải THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT 34 Hệ số nén Sức chịu tải theo TCVN 9393:2012 Sức chịu tải cực hạn theo TCVN 9354:2012 Xác định độ đồng trụ Quan trắc độ lún GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT PHẦN ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT ĐỂ XÂY DỰNG KÈ CHỐNG SÓI LỞ TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI AN PHÚ THỊNH TP QUY NHƠN, BÌNH ĐỊNH THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN 35 GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT I 36 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Vị trí địa lý Khu đô thị An Phú Thịnh (KĐT APT) nằm phía Bắc thành phố Quy Nhơn trục đường Quy Nhơn - Nhơn Hội xây dựng khu đất trước vùng đầm lầy, hồ tôm, ruộng muối nơi cửa sông Hà Thanh đổ vào đầm Thị Nại Quy mô xây dựng 153,63 bao gồm đảo B1, B2, B3A, B3B bao quanh nhánh sông Hà Thanh tạo thành vùng đảo - bán đảo ven đầm Thị Nại tạo nên không gian sống đại hòa hợp với cảnh quan thiên nhiên Tổng mức đầu tư dự án 2.450 tỷ đồng, xây dựng từ năm 2010 – 2018, cụ thể: giai đoạn I (2010 – 2013) thực công tác chuẩn bị đầu tư, khởi công xây dựng đảo B3; giai đoạn II (2012 – 2016) đầu tư đảo B1 phần đảo B2; giai đoạn III (2015 – 2018) đầu tư đảo B2, xây dựng cầu kết nối hoàn chỉnh khu đô thị Tuy nhiên nằm cửa sông nên vấn đề chỉnh trị dòng chảy đảm bảo khả tiêu thoát lũ sông, chống xói lở bờ sông tạo mỹ quan dọc nhánh sông quan trọng mang tính định đến thành công dự án Theo quy hoạch, toàn khu dự án bao quanh 2,6 km nhánh sông Hà Thanh với tổng chiều dài bờ sông cần gia cố 5,85 km Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng Nền móng Phú Sỹ thiết kế tổ chức thi công Hình 20 Vị trí khu đô thị quy hoạch đảo khu đô thị Địa hình, địa chất khu vực a) Địa hình Khu vực dự án trạng vùng đất ngập nước với ao tôm, ruộng muối, rừng ngập mặn có cao trình thấp mực nước biển vài hộ dân sinh sống dọc theo tuyến đường Quy Nhơn - Nhơn Hội Theo thiết kế toàn mặt cải tạo lại, nắn chỉnh nhánh sông đắp đất cát tôn cao tạo mặt xây dựng công trình THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 37 b) Điều kiện địa chất Kết khảo sát cho thấy vùng dự án nằm khu vực đầm lầy cửa sông hình thành trình bồi lắng trầm tích sông - biển hỗn hợp, địa chất yếu cần phải có giải pháp xử lý móng chống lún cho công trình xây dựng Từ xuống địa chất gồm lớp sau: Bảng 10 Các tiêu lý đất khu đô thị Chỉ tiêu Trạng Lực dính Góc nội Chỉ Sức lý thái C ma sát số chịu tải R0  SPT E0 Kết luận N30 (kg/cm2) Lớp (0;-2) Lớp (-2;-5) Lớp (-5;-7) Lớp (kg/cm2) (độ) (kg/cm2) Đất yếu, sức chịu tải Á cát 0,164 24027’ 100 trung bình, độ lún lớn Cát thô - 32044’ 180 Đất có sức chịu tải trung bình Đất yếu, sức chịu tải Á cát 0,153 24058’ 1.8 170 trung bình, độ lún lớn Đất yếu, không Bùn sét 0,217 8034’ < 0,25 18 có khả chịu tải, độ lún lớn c) Điều kiện thủy văn Vùng dự án nằm hạ lưu cửa sông Hà Thanh ven đầm Thị Nại nên chịu ảnh hưởng chế độ dòng chảy sông Hà Thanh dao động thủy triều  Sông Hà Thanh bốn sông lớn tỉnh Bình Định, nhiên sông ngắn, dốc nên quanh năm dòng chảy bản, vào mùa mưa có dòng chảy lũ với cường suất lớn tập trung thời gian ngắn  Chế độ thủy triều: Chủ yếu nhật triều không Hàng tháng có 15 20 ngày có chếbđộ nhật triều, vào kỳ nước có thêm THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 38 nước nhỏ hàng ngày Thời gian triều dâng thường lâu triều rút Biên độ triều khoảng (1,5 m - 2,0 m) thời kỳ nước cường, khoảng 0,5 m kỳ nước kém, kỳ nước cường nước biên độ chênh lệch không đáng kể II QUI TRÌNH THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Mặt thi công Kết cấu kè ngoài: Tường chắn đất dạng thẳng đứng, phía có hành lang rộng 3,4 m BTCT M250 Tường chắn giáp đất hàng cọc xi măng đất bố trí kiểu ghép chồng so le 1/3 (1,5 hàng) sâu m, đáy cọc cos -6.50 m, đỉnh cọc cos +0.50 m, đầu cọc thiết kế tường chắn BTCT M250 đến cao trình: +2.00 m Phía cọc vữa bọc lớp bê tông M200 dày 10cm để chống xói Hàng cọc có tác dụng đỡ hành lang cọc ống BTCT dự ứng lực đường kính 300mm, khoảng cách nhịp 4m / cọc, cọc dài m đóng đến cao trình -6.30 m (mũi cọc nằm địa chất lớp 4) Kết cấu kè trong: Kè mái nghiêng ô bê tông lục giác trồng cỏ khung BTCT nhịp dài 10 m, hệ số mái m = 1,5 MẶT CẮT NGANG ĐẠI DIỆN MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC VỮA MẶT BẰNG THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 39 Hình 21 Mặt cắt đại diện tuyến kè Máy móc, thiết bị thi công Hình 22 Sơ đồ hệ thống Jet Grounting a) Phần di động Các thiết bị phần di động giàn khoan phụt, hệ thống cần, đầu khoan phụt, vòi phụt, mũi khoan, ống dẫn vữa Giàn khoan Jet Grounting sử dụng loại máy SI-30S hãng YBM chế tạo Kích thước: 2.3 m (dài) x 1.6 m (rộng) x 2.4 m (cao), trọng lượng 2200 kg THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 40 Hình 23 Giàn khoan Jet Grounting  Hệ thống cần lắp ghép từ nhiều đoạn, dài 1.95 m 1.5 m Đường kính đoạn cần 72 mm, đường kính ống 16 mm Đoạn cần nối với với đầu khoan phụt, khớp xoay mối nối ren xoắn  Giàn máy thực công tác khoan xoay Mũi khoan bố trí phía đầu phụt, có đường kính nhỏ chuỗi cần nên kích thước lỗ khoan không lớn chuỗi cần (72 mm)  Vòi tháo lắp dễ dàng đầu khoan để vệ sinh, thay Đầu khoan bố trí hai vòi đối xứng Đường kính lỗ 1.7 mm  Ống dẫn vữa có đường kính 30.5 mm, đường kính 13.4 mm, chịu áp lực 38 Mpa b) Phần cố định Thiết bị phần cố định trạm trộn vữa xi măng bơm áp lực cao  Bộ phận trộn vữa gồm ba thùng khuấy, kích thước  1.5 m x H 1.1 m, dung tích 1800 lít Hai thùng luân phiên trộn nước với xi măng để liên tục cung cấp vữa cho thùng lại Thùng thứ ba bố trí thấp hơn, nhận vữa từ hai thùng trộn cung cấp trực tiếp cho máy bơm Vữa lượt bỏ hạt vật liệu lớn rây từ thùng trộn vào thùng chứa THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 41  Máy bơm thuộc loại piston có ba xy lanh, loại thường dùng công nghệ Jet Grouting áp lực bơm lớn, lưu lượng ổn định Máy đạt áp suất tối đa 30 MPa, trọng lượng 580 kg, sử dụng động điện nguồn ba pha 380 V truyền động qua dây cua roa Hình 24 Máy trộn vữa máy bơm thi công cọc xi măng đất Nhân công  Trộn vữa: người  Vận hành máy phát điện: người  Vận hành máy bơm: người  Vận hành giàn khoan: người  Giám sát thi công: người  Tổng đội thi công: người Trình tự thi công cọc xi măng đất Theo công nghệ trộn ướt thi công theo bước sau:  Bước 1: Định vị máy khoan vào vị trí khoan cọc máy toàn đạc điện tử THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 42 Hình 25 Định vị máy khoan vào vị trí khoan cọc Trộn dung dịch vữa với tỉ lệ xi măng/nước theo yêu cầu thiết kế Nếu nơi có độ ẩm cao giảm tỉ lệ nước ngược lại Hình 25 Tia vữa phun tạo cọc xi măng đất Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất, trình mũi khoan xuống đến độ sâu theo thiết kế THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 43  Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo quy định trộn mũi khoan xuống, tốc độ mũi khoan xuống : 0,5m÷0,7m/phút tùy thuộc vào thiết kế  Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan xuống, bơm vữa trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa theo thiết kế  Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng khoan dừng bơm vữa tiền hành quay mũi ngược lại rút cần khoan lên, trình rút lên kết hợp trộn lần nén chặt vữa lòng cọc, nhờ cấu tạo mũi khoan Tốc độ rút cần khoan lên trung bình: 0,8m÷1,2m/phút  Bước 6: Sau mũi khoan rút lên khỏi miệng hố khoan, 01 cọc vữa hoàn thành Thực công tác dọn dẹp phần phôi vữa rơi vãi hố khoan, chuyển máy sang vị trị cọc III KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Máy móc, thiết bị  Đầu cọc đào lộ máy đào gầu nghịch kết hợp xẻng tay  Thiết bị khoan máy XY-100 Trung Quốc  Máy nén mẫu Qui trình kiểm tra Công tác kiểm tra sản phẩm tiến hành sau thi công xong ba, bốn ngày, cường độ vật liệu chưa cao, để việc khoan lấy mẫu thuận lợi Đầu tiên, tiến hành đo đạc đầu cọc theo trình tự sau:  Đào máy đến gần cao độ đầu cọc;  Vét đất quanh đầu cọc thủ công;  Đo đạc thước Kích thước cọc độ sâu lớn kiểm tra phương pháp khoan lấy mẫu Công tác khoan thực theo tiêu chuẩn 22 TCN 259-2000 Sử dụng phương pháp khoan xoay lấy mẫu Trình tự khoan:  Vận chuyển, tập kết thiết bị khoan;  Định vị lỗ khoan, lắp đặt ống vách Thực sau đào lộ đầu cọc; THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT  Làm khoan lắp ráp thiết bị khoan, chạy thử máy; - Tiến hành khoan, chiều dài hiệp khoan m, cọc khoan từ – lỗ khoan tùy theo kích thước; - Thu thập mẫu, chuyển giao đến phòng thí nghiệm Kết thúc lỗ khoan, lấp lỗ khoan, thu dọn chuyển sang lỗ khoan a Đào máy đào b Vét đất xung quanh cọc Hình 26 Trình tự đào lộ đầu cọc Hình 27 Kiểm tra đường kính cọc thước THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN 44 GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT a Máy khoan XY-100 c Bọc mẫu 45 b Khoan lấy mẫu d Chuyển mẫu phòng thí nghiệm Hình 28 Công tác khoan lấy mẫu a Gia công lõi khoan b Bảo dưỡng mẫu Hình 29 Công tác bảo dưỡng mẫu THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 46 Hình 30 Nén mẫu Đánh giá kết kiểm tra Sau tiến hành nén nở hông tự (UCS) ta đánh giá cường độ, độ cứng lõi khoan thành phần ảnh hưởng đến cường độ cọc:  Cường độ qu soilcrete tăng theo thời gian;  Cường độ qu soilcrete từ đất sét sét lẫn bụi tăng đáng kể sau 28 ngày; THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 47  Cùng loại vữa, hàm lượng xi măng, điều kiện trộn, điều kiện bảo dưỡng, thời gian bảo dưỡng, cường độ mẫu trộn từ cát cao đáng kể so với mẫu trộn từ sét lẫn bụi, sét;  Hàm lượng hữu 7% – 8.2% hạn chế trình thủy hóa xi măng;  Soilcrete tạo từ hệ thống Jet Grouitng phun đơn lắp ghép đất cát có cường độ MPa đường kính cọc từ 0.8 – 1.3 m;  Việc giảm vận tốc nâng/hạ cần tăng đáng kể kích thước cọc đất – xi măng; THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN [...]... của cọc xi măng đất THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 20 Từ khi ra đời, cọc xi măng đất đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều công trình với mục đích tạm thời lẫn vĩnh cửu Hình 04 Công trình đường Lương Định Của sử dụng cọc xi măng đất D800 gia cố nền đất yếu và giảm độ lún THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG... THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT PHẦN 2 THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN 15 GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT I 16 GIỚI THI U 4 Lịch sử phát triển Hình 01 Sơ đồ phân loại chung các thi t bị trộn sâu Công nghệ gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất bắt đầu được nghiên cứu và ứng dụng vào những năm 60 của thế kỷ... ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Hình 07 Bố trị trụ trộn khô Hình 08 Bố trí trụ trộn ướt trên cạn THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN 22 GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 23 Hình 09 Bố trí trụ trộn ướt trên biển 2 Qui trình thi công cọc xi măng đất Thi công cọc xi măng đất được phân thành 3 giai đoạn: chuẩn bị, thi công cọc và hoàn thi n Chuẩn bị Thi công cọc Hoàn thi n a) Giai đoạn chuẩn bị... chất thải Gần đây, công nghệ trộn tổ hợp được phát triển kết hợp với phun tia, máy trộn bề mặt Sơ đồ phân loại thi t bị được tóm tắt trong hình xx 5 Nguyên lý gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất Hình 02 Minh họa phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất Gia cố nền đất bằng cọc xi măng đất là sử dụng thi t bị chuyên dụng đưa chất kết dính (là xi măng hoặc hỗn hợp xi măng và các loại vật... vị trị cọc mới hoặc di chuyển ra khỏi công trường và trả lại mặt bằng cho giai đoạn tiếp theo của công trình khi hoàn thành tất cả các cọc xi măng đất 3 So sánh hai hình thức thi công cọc xi măng đất Phương pháp trộn khô (khí nén + xi măng) Phương pháp trộn ướt (máy bơm + vữa xi măng) Địa chất THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 30 - Yêu cầu nền đất phải... nhật ký thi công Hình 14 Thi t bị điện toán, ghi chép tốc độ khoan xuống và lên  Thi công theo phương pháp trộn khô THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 27 Quy trình thi công gồm các bước sau:  Định vị tim cọc  Xuyên đầu trộn đến độ sâu thi t kế, đồng thời phá tơi đất  Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất  Đầu trộn trộn đều xi măng và đất. .. Mcol Cường độ kháng cắt GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Nén tĩnh trụ đơn Bàn nén hiện trường Xuyên cánh Chất tải THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT 34 Hệ số nén Sức chịu tải theo TCVN 9393:2012 Sức chịu tải cực hạn theo TCVN 9354:2012 Xác định độ đồng nhất của trụ Quan trắc độ lún GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT PHẦN 3 ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT ĐỂ XÂY DỰNG.. .GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 11 hoặc dùng thí nghiệm xuyên tĩnh hay nén tĩnh nền Các công việc này đơn giản, dễ tiến hành 2 Quá trình cố kết thấm Ngoài tác dụng nén chặt đất, cọc xi măng đất còn có tác dụng làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền Do cọc xi măng đất được đưa vào nền dưới dạng khô nên hỗn hợp cát - xi măng - vôi sẽ hút nước trong đất nền để tạo ra vữa xi măng, sau... vữa xi măng là chất kết dính, Trộn khô chủ yếu dùng cải thi n tính chất của đất dính, trong khi phun ướt thường trong đất rời Trong một ít trường hợp như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng, trộn khô dùng cho đất rời xốp c) Một số cách bố trí cọc xi măng đất Tùy theo loại cọc và vị trí công trình, cọc xi măng đất có nhiều cách bố trí THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI. .. thoát THI CÔNG ĐƯỜNG SẮT GVHD TS NGUYỄN KHÁNH LÂN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 13 nước theo phương ngang của cọc xi măng đất là chủ yếu Tuy vậy, trong tính toán quá trình cố kết của nền đất gia cố vẫn thường xác định độ cố kết toàn phần (kết quả tổng hợp của quá trình thoát nước theo phương ngang và theo phương đứng) bằng định đề Carrillo: P = 1 - (1 - Ph)(1 - Pv) trong đó :  P : độ cố kết