Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất kết cấu mặt đê đảm bảo chống lũ và kết hợp giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐẶNG CÔNG HƯỞNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT KẾT CẤU MẶT ĐÊ ĐẢM BẢO CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT KẾT CẤU MẶT ĐÊ ĐẢM BẢO CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG Nghiên cứu sinh: Đặng Công Hưởng Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 62580202 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Huế GS.TS Lê Kim Truyền HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận Luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Đặng Công Hưởng i LỜI CÁM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS NGUYỄN HỮU HUẾ, GS.TS LÊ KIM TRUYỀN thầy hướng dẫn trực tiếp tác giả thực Luận án Xin cảm ơn thầy dành nhiều cơng sức, trí tuệ, hướng dẫn giúp đỡ thời gian tác giả thực Luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Nhà khoa học trường Đại học Thủy lợi có nhiều đóng góp quý báu, chân tình thẳng thắn để tác giả hồn thành Luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Cơng trình, Viện Kỹ thuật cơng trình, Phòng Đào tạo Đại học Sau đại học, Bộ môn Công nghệ quản lý xây dựng, phòng ban Trường có giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình thực nghiên cứu Tác giả xin trân trọng cảm ơn Tỉnh ủy Bắc Ninh, UBND tỉnh Bắc Ninh, Sở Nông nghiệp PTNT tỉnh Bắc Ninh đơn vị Sở tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình nghiên cứu công tác Tác giả xin cảm ơn bạn đồng nghiệp, thầy cô trường Đại học Giao thông vận tải, Đại học Mỏ địa chất, Công ty Cổ phần tư vấn kiểm định giao thông - xây dựng thi công xây dựng, Công ty cổ phần xây dựng dịch vụ thương mại 68, Công ty Cổ phần xây dựng thủy lợi Hải Dương, Nhà máy Nhiệt điện Đông Triều phối hợp, giúp đỡ, tạo điều kiện trình tác giả nghiên cứu Tác giả xin cám ơn bạn đồng nghiệp, bạn bè nước giúp đỡ, động viên tác giả nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn gia đình ln động viên, khích lệ, chỗ dựa vững để tác giả hoàn thành việc nghiên cứu Tác giả luận án Đặng Cơng Hưởng ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG KẾT HỢP GIAO THÔNG 1.1 Quá trình hình thành phát triển hệ thống đê sông 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam 1.2 Hệ thống đê sông tỉnh Bắc Ninh 11 1.2.1 Đặc điểm thủy văn, sơng ngòi địa chất cơng trình 12 1.2.2 Quy định tiêu chuẩn phòng lũ tuyến đê sơng tỉnh Bắc Ninh 17 1.2.3 Cao trình đỉnh đê trạng tuyến đê sông tỉnh Bắc Ninh 19 1.2.4 Quy hoạch hệ thống đê sông kết hợp làm đường giao thông tỉnh Bắc Ninh19 1.3 Các nghiên cứu nước đê kết hợp giao thông .21 1.3.1 Nghiên cứu nước 21 1.3.2 Nghiên cứu nước 22 1.4 Sử dụng chất kết dính để gia cố đất giới Việt Nam 25 iii 1.4.1 Nghiên cứu, sử dụng xi măng gia cố đất giới 25 1.4.2 Nghiên cứu, sử dụng xi măng gia cố đất Việt Nam 27 1.5 Những vấn đề đặt cho nghiên cứu đê kết hợp giao thông 29 1.6 Kết luận chương 33 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ CẢI THIỆN ĐẤT THÂN ĐÊ ĐẢM BẢO YÊU CẦU CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG 34 2.1 Các giải pháp gia cố đất 34 2.1.1 Giải pháp thay 34 2.1.2 Các giải pháp học 35 2.1.3 Các giải pháp hóa học 37 2.1.4 Các phương pháp vật lý gia cố đất 37 2.1.5 Các giải pháp thủy lực học 37 2.2 Cơ sở khoa học lựa chọn cấp phối vật liệu gia cố đất thân đê 39 2.2.1 Lý thuyết đường cong cấp phối 39 2.2.2 Phương pháp lấy mẫu đánh giá chất lượng mẫu gia cố 42 2.2.3 Nghiên cứu sử dụng xi măng kết hợp tro bay để gia cố đất 44 2.3 Kết luận chương 52 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ ĐÊ KẾT HỢP LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG 53 3.1 Nghiên cứu thực nghiệm phòng 53 3.1.1 Vật liệu thành phần lớp đất thân đê gia cố 53 3.1.2 Kết thí nghiệm phòng phân tích lớp đất thân đê gia cố 56 3.1.3 Vật liệu thành phần cấp phối đá dăm gia cố .68 3.1.4 Kết thực nghiệm phòng phân tích cấp phối đá dăm gia cố .71 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm trường 74 3.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm gia cố lớp đất thân đê 75 3.2.2 Thực nghiệm trường xác định hệ số thấm 95 3.2.3 Đánh giá tác động hỗn hợp đất gia cố môi trường 98 3.2.4 Kết thực nghiệm trường lớp cấp phối đá dăm gia cố tro bay xi măng 100 3.3 Kết luận chương .107 iv CHƯƠNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ HỮU ĐUỐNG, TỈNH BẮC NINH .109 4.1 Giới thiệu đoạn đê hữu Đuống từ Km21+600÷Km31+500 109 4.2 Áp dụng kết nghiên cứu cho đê hữu Đuống, Bắc Ninh 110 4.3 Kiểm toán lại phù hợp kết cấu đề xuất theo định 3230/QĐ-BGTVT 111 4.3.1 Tính tốn modul đàn hồi chung Et đất móng vật liệu hạt 113 4.3.2 Tính độ cứng tương đối chung kết cấu Rg .113 4.3.3 Tính ứng suất tải trọng trục xe gây 114 4.3.4 Tính ứng suất kéo uốn gradient nhiệt độ gây 116 4.3.5 Kiểm toán điều kiện tới hạn 117 4.4 Phân tích ổn định đê với kết cấu mặt đường đề xuất so với kết cấu mặt đường theo yêu cầu ngành giao thông 118 4.4.1 Phân tích ổn định đê với kết cấu truyền thống 118 4.4.2 Phân tích ổn định đê với kết cấu đề xuất 125 4.4.3 So sánh kết tính tốn hai loại mặt cắt đê .130 4.5 So sánh giá thành xây dựng hai phương án .130 4.6 Công tác tổ chức thi công lớp đất thân đê gia cố làm thượng kết cấu áo mặt đường đê 131 4.6.1 Công tác chuẩn bị .131 4.6.2 Công tác tổ chức thi công lớp đất gia cố tro bay xi măng .132 4.6.3 Nghiệm thu lớp đất gia cố 133 4.7 Kết luận chương .134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .136 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 PHỤ LỤC 144 PHỤ LỤC 1: PHỤ LỤC HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM NGOÀI HIỆN TRƯỜNG ĐÊ HỮU ĐUỐNG, TỈNH BẮC NINH PHỤ LỤC 2: PHỤ LỤC TÍNH TỐN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG 1KM ĐÊ CỦA PHƯƠNG ÁN TRUYỀN THỐNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống tuyến đê Hà Lan Hình 1.2 Đập ngăn triều Maeslant Hà Lan (nguồn: internet) Hình 1.3 Đê an tồn cao Nhật Bản (nguồn: internet) Hình 1.4 Các đê sơng vùng đồng sơng Hồng (nguồn: internet) Hình 1.5 Sơ họa hệ thống đê điều tỉnh Bắc Ninh 12 Hình 1.6 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện đê hữu Đuống đoạn từ Km21+600÷Km30+300 14 Hình 1.7 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện đê tả Đuống đoạn từ Km24+300÷Km28+500 15 Hình 1.8 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện đê hữu Thái Bình đoạn từ Km0+00÷Km4+800 16 Hình 1.9 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện đê hữu Cầu đoạn từ Km37+950÷Km69+500 17 Hình 1.10 Đường giao thơng đê sơng Đuống 20 Hình 1.11 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1915 đến 1945 21 Hình 1.12 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1945 đến 2000 21 Hình 1.13 Đê Hà Nội giai đoạn từ 2000 đến 2010 22 Hình 1.14 Các dạng mặt cắt ngang đê đa mục tiêu cho khu vực khác 23 Hình 1.15 Đồ thị ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến cường độ nén .28 Hình 1.16 Ảnh hưởng thành phần hạt đất đến cường độ đất + xi măng 29 Hình 1.17 Phạm vi tác dụng tải trọng bánh xe 30 Hình 1.18 Sơ đồ cấu tạo mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối 30 Hình 1.19 Sơ đồ tầng, lớp kết cấu - áo đường 30 Hình 2.1 Sử dụng đầm rơi để làm chặt đất mặt (nguồn: internet) 35 Hình 2.2 Sử dụng đầm lăn để làm chặt đất mặt (nguồn: internet) 36 Hình 2.3 Làm chặt đất phương pháp đầm rung (nguồn: internet) 36 Hình 2.4 Xử lý đất yếu cơng nghệ bấc thấm kết hợp cố kết chân không .38 Hình 2.5 Đường cong Fuller với hệ số h khác .41 Hình 2.6 Xác suất phủ xung quanh giá trị có chứa giá trị thực với mức ý nghĩa =0,10 .43 Hình 2.7 Ảnh chụp sau ống phóng kính hiển vi điện tử quét (SEM) phát cấu trúc mặt cắt ngang hạt tro bay độ phóng đại 750 lần (nguồn: internet) 44 vi Hình 3.1 Lượng lọt sàng hỗn hợp đất ĐHĐ 0% tro bay 58 Hình 3.2 Lượng lọt sàng hỗn hợp đất ĐHĐ 10% tro bay 59 Hình 3.3 Lượng lọt sàng hỗn hợp đất ĐHĐ 15% tro bay 59 Hình 3.4 Lượng lọt sàng hỗn hợp đất ĐHĐ 20% tro bay 59 Hình 3.5 Mối quan hệ CBR dung trọng khô lớn với mẫu 10, 30 65 chày đầm đất thân đê 61 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén bão hòa cường độ chịu nén khơng bão hòa loại hỗn hợp đất gia cố tuổi 14 ngày 67 Hình 3.7 Biểu đồ so sánh cường độ chịu ép chẻ loại đất gia cố theo tuổi 14 ngày 67 Hình 3.8 Biểu đồ so sánh modul đàn hồi loại đất gia cố theo tuổi 14 ngày .67 Hình 3.9 Biểu đồ thành phần hạt cấp phối đá dăm 71 Hình 3.10 Biểu đồ thể mối quan hệ % tro bay so với cường độ chịu nén tuổi 14 ngày 73 Hình 3.11 Biểu đồ thể mối quan hệ % tro bay so với cường độ chịu kéo ép chẻ tuổi 14 ngày .73 Hình 3.12 Biểu đồ thể mối quan hệ % tro bay so với modul đàn hồi tuổi 14 ngày .74 Hình 3.13 Mặt cắt ngang trạng đê hữu Đuống 75 Hình 3.14 Máy xúc đào đất chỗ từ thân đê cũ tận dụng để gia cố 76 Hình 3.15 Giá trị sức chịu tải CBR thân đê trạng sau đào đến cao trình gia cố .77 Hình 3.16 Modul đàn hồi thân đê trạng sau đào đến cao trình gia cố 78 Hình 3.17 Máy phay làm tơi xốp đất đào thân đê 79 Hình 3.18 Sơ đồ mặt thi công thực nghiệm lần 80 Hình 3.19 Độ chặt đất vị trí gia cố lớp với đợt lu lèn 82 Hình 3.20 Modul đàn hồi lớp đất sau rải lớp đất gia cố (lớp 1) 84 Hình 3.21 CBR điểm đo lớp đất gia cố (lớp 1) 84 Hình 3.22 Cơng tác khoan lấy mẫu đất trường .85 Hình 3.23 Cơng tác bảo dưỡng mẫu đất trường .85 Hình 3.24 Máy đo CBR controls model 70-T0108/E 86 Hình 3.25 Mối quan hệ lực biến dạng tương ứng với mẫu 10, 30 65 chày đầm 86 vii Hình 3.26 Mối quan hệ lực (kG) biến dạng tương ứng (mm) với mẫu 10, 30 65 chày đầm 87 Hình 3.27 Xác định CBR tương ứng với độ đặc tối ưu đất gia cố ô .88 Hình 3.28 Sơ đồ mặt thi cơng thực nghiệm lần 88 Hình 3.29 Độ chặt đất vị trí gia cố lớp với đợt lu lèn 89 Hình 3.30 Cường độ chịu nén mẫu đất gia cố tro bay xi măng theo ngày tuổi 91 Hình 3.31 Khả chịu tải CBR mẫu đất gia cố tro bay xi măng theo ngày tuổi .91 Hình 3.32 Modul đàn hồi lớp đất thân đê gia cố đo trường 92 Hình 3.33 Cấu trúc hỗn hợp đất gia cố tuổi 14 ngày 92 Hình 3.34 Cấu trúc hỗn hợp đất gia cố tuổi 28 ngày 92 Hình 3.35 Khả chịu tải đất thân đê trường đo lớp thứ 94 Hình 3.36 Tính thấm vật liệu gia cố qua thí nghiệm thấm phòng 95 Hình 3.37 Vật liệu đất sét 96 Hình 3.38 Nước .96 Hình 3.39 Bộ đồ thí nghiệm thấm chun dụng 97 Hình 3.40 Máy cắt tay 97 Hình 3.41 Cắt hố thí nghiệm thấm 97 Hình 3.42 Hố thí nghiệm đo thấm 97 Hình 3.43 Lắp đặt dụng cụ thí nghiệm thấm trường 98 Hình 3.44 Quan sát ghi chép số liệu theo thời gian 98 Hình 3.45 Trộn hỗn hợp máy trộn tự hành 0,7m3 .102 Hình 3.46 Trộn hỗn hợp tập kết vào vị trí thi cơng .102 Hình 3.47 Dùng máy xúc kết hợp thủ công san gạt tạo phẳng 103 Hình 3.48 Bù ẩm cho hỗn hợp trình lu lèn 104 Hình 3.49 Bảo dưỡng phủ bao tải đay, tưới nước giữ ẩm 104 Hình 3.50 Quan hệ cường độ chịu nén mẫu đúc mẫu khoan theo thời gian 105 Hình 3.51 Quan hệ cường độ ép chẻ mẫu đúc mẫu khoan theo thời gian .106 Hình 3.52 Quan hệ modul đàn hồi E theo thời gian 106 Hình 3.53 Kết cấu áo mặt đường đê đề xuất sau nghiên cứu 107 Hình 4.1 Mặt cắt địa chất điển hình đê hữu Đuống đoạn từ Km21+600÷Km31+500 109 viii [17] V.M.Bezruk, A.X.Elenovits Áo đường gia cố đất Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1981 [18] Sở QHKT Hà Nội “Hội thảo khoa học Quy hoạch phát triển sông Hồng đoạn qua Hà Nội Viện quy hoạch kiến trúc Hà Nội, Liên hiệp hội khoa học kỹ thuật Việt Nam hội Quy hoạch phát triển đô thị Việt Nam, Hà Nội, 2008 [19] TAW Guide for the design of river dikes, volume - upper river area Center for civil engineering research and codes 1991 [20] Oderker and M., Design concepts of multifunctional flood defence structures (FloodProBE) Dura Vermeer Business Development BV, 2013, p 60 [21] Voorendt, M Examples of multifunctional flood defences Delft University of Technology, 2012 [22] Stalenberg, B Design of floodproof urban riverfronts 2010 [23] DTMR-Autralia Manual of Road Drainage 2015 [24] FloodSAFE-California Urban Levee Design Criteria Department of Water Resources, State of California 2012 [25] FHMS-EPD Dike design and Construction Guide, Best Management Practices for British Columbia Flood Hazard Management Section, Environmental Protection Division 2003 [26] Usace “River project Master Plan Mississippi and Illinois Rivers.” U.S 2015 [27] Wei, H and Z ZHANG Suggestions on the Design of Levee Project which Combined with Road Engineering DEStech Transactions on Engineering and Technology Research, 2016 [28] Lan Wang Cementitious stabilization of soils in the presence of sulfate May 2002 [29] Shiells, D.P., I Pelnik, Thomas W, and G.M Filz, Deep mixing: an owner's perspective, in Grouting and Ground Treatment 2003, p 489-500 [30] Mitchell, J.K and D.R Freitag Review and Evaluation of Soil-Cement Pavements Transactions of the American Society of Civil Engineers, 1959, 126(1): p 1123-1144 [31] Law “Improvement Techniques of Soft Ground in Subsiding and Lowland Environment.” Nertherlans Public 1989 [32] Hisaa Aboshi, Y.M., Nashahiko Kuwabara Present State of Sand Compaction Pile in Japan 1991 [33] Coastal Development Institute of Technology (CDIT), The Deep Mixing Method, Principle, Design and Construction Japan, 2002 [34] DOH and JICA, Manual for Design and Construction of Cement Column Method, in Final Draft Japan - Thailand joint Study Project on Soft Clay Foundation 1998 140 [35] Nguyễn Quốc Đạt “Nghiên cứu giải pháp ổn định thấm đê cho số đoạn đê trọng điểm địa bàn tỉnh Hà Nam,” Luận án tiến sĩ, Viện Khoa học Thủy lợi, Hà Nội, 2013 [36] Nguyễn Việt Hùng “Nghiên cứu xác định thơng số sử dụng hệ cọc đất xi măng xây dựng đường đắp đất yếu Việt Nam,” Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Giao thông vận tải, 2015 [37] Thái Hồng Sơn “Lựa chọn hàm lượng xi măng tỷ lệ nước - xi măng hợp lý cho gia cố đất yếu vùng ven biển đồng sông Cửu Long,” Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Thủy lợi, 2015 [38] Mai Anh Phương “Nghiên cứu ứng xử đất An Giang trộn xi măng công nghệ trộn ướt trộn sâu,” Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Thủy lợi, 2015 [39] Uddin et al Engineering behavior of cement-treated Bangkok soft clay Geotechnical Engineering, 1997, pp 89-119 [40] Phạm Văn Huỳnh “Một phương pháp tính tốn trạng thái ứng suất biến dạng đất yếu gia cố cọc đất xi măng xây dựng công trình giao thơng,” Luận án tiến sĩ, Trường đại học Giao thông vận tải, 2015 [41] Dương Ngọc Hải, Nguyễn Xuân Trục Thiết kế đường ô tô - Tập II Hà Nội: Nhà xuất Giao thông vận tải, 2007 [42] 22 TCN 223-95 “Áo đường cứng ô tô - Các yêu cầu dẫn thiết kế.” Việt Nam 2006 [43] 22 TCN 211-06 “Áo đường mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế.” Việt Nam 2006 [44] TCVN 4054:2005 “Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế.” Việt Nam 2005 [45] 22 TCN 332-06 “Quy trình thí nghiệm xác định số CBR đất, đá dăm phòng thí nghiệm.” Việt Nam 2006 [46] Bộ Giao thông vận tải “Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT Ban hành quy định tạm thời thiết kế mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối xây dựng cơng trình giao thơng.” Việt Nam 14/12/2012 [47] Nguyễn Văn Tuấn “Độ tin cậy giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm cho nhà máy xử lý khí Cà Mau,” Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy Lợi, 2015 [48] Bộ Giao thông vận tải “Quyết định 3095/QĐ-BGTVT Bộ Giao thông Vận tải việc ban hành Quy định tạm thời giải pháp kỹ thuật công nghệ đoạn chuyển tiếp đường cầu (cống) đường ô tô.” Việt Nam 07/10/2013 [49] Phạm Thị Chọn “Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất bê tơng,” Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Khoa học tự nhiên, 2014 141 [50] Bùi Lê Anh Tuấn “Ứng dụng tro bay công nghiệp bê tông,” 2014 [51] Johansson, L., The effect of aggregate grading and mix proportions on the workability for concrete made with entirely crushed aggregate Studies on Concrete Technology, Swedish Cement and Concrete Research Institute, 1979: p 147-160 [52] Goltermann, P., V Johansen, and L Palbøl, Packing of aggregates: an alternative tool to determine the optimal aggregate mix ACI Materials Journal, 1997 94(5): p 435-443 [53] AASHTO AASHTO M 145 Standard Specification for Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes 1991 [54] Đỗ Đức Tuấn Độ tin cậy tuổi bền máy Hà Nội: Nhà xuất Giao thông vận tải, 2013 [55] Lương Như Hải “Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn gia cường cho vật liệu cao su cao su Blend,” Luận án tiến sĩ, Viện Hóa học, 2015 [56] TCVN 10302:2014 “Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng.” Việt Nam 2014 [57] ASTM C618 “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete.” U.S 2005 [58] AASHTO PP59-09 “Coal Combustion Fly Ash for Embankments.” U.S 2013 [59] Cho, Y., et al., Chemical changes in soil and soil solution after calcium silicate addition to a northern hardwood forest Biogeochemistry, 2010 100(1-3): p 320 [60] TCVN 6016:1995 “Xi măng - Phương pháp thử - Xác định độ bền.” Việt Nam 1995 [61] TCVN 6260:2009 “Xi măng Pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật.” Việt Nam 2009 [62] TCVN 4506:2012 “Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật.” Việt Nam 2012 [63] TCVN 4197:2012 “Phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phòng thí nghiệm.” Việt Nam 2012 [64] 22TCN 333-06 “Quy trình đầm nén đất, đá dăm phòng thí nghiệm.” Việt Nam 2006 [65] TCVN 8862:2011 “Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính.” Việt Nam 2011 [66] TCVN 8858:2011 “Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô - Thi công nghiệm thu.” Việt Nam 2011 [67] Bộ NN&PTNT “QCVN 04-05:2012/BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế.” Việt Nam 2012 142 [68] TCVN 6882:2001 “Phụ gia khoáng cho xi măng.” Việt Nam 2001 [69] TCVN 6260:1997 “Xi măng poóc lăng hỗn hợp - yêu cầu kĩ thuật.” Việt Nam 1997 [70] TCVN 9843:2013 “Xác định mô đun đàn hồi vật liệu đá gia cố chất kết dính vơ phòng thí nghiệm.” Việt Nam 2013 [71] Liên danh Trung tâm Tư vấn & CGCN Thủy lợi - Công ty cổ phần Long Mã Công ty TNHH thương mại 2899 “Báo cáo khảo sát địa chất cơng trình, dự án Nâng cấp tuyến đê hữu Đuống, tỉnh Bắc Ninh.” Việt Nam 2014 [72] TCVN 10379:2014 “Gia cố đất chất kết dính vơ cơ, hóa chất gia cố tổng hợp, sử dụng xây dựng đường - thi công nghiệm thu.” Việt Nam 2014 [73] 22TCN 346:2006 “Quy trình thí nghiệm xác định độ chặt nền, móng đường phễu rót cát.” Việt Nam 2006 [74] TCVN 8723:2012 “Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - Phương pháp xác định hệ số thấm đất.” Việt Nam 2012 [75] Bộ Tài nguyên Môi trường “QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải công nghiệp.” Việt Nam 2011 [76] TCVN 4253:2012 “Cơng trình thủy lợi - cơng trình thủy cơng - u cầu thiết kế.” Việt Nam 2012 [77] TCVN 8216:2009 “Thiết kế đập đất đầm nén.” Việt Nam 2009 143 PHỤ LỤC 144 PHỤ LỤC 1: PHỤ LỤC HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM NGỒI HIỆN TRƯỜNG ĐÊ HỮU ĐUỐNG, TỈNH BẮC NINH 1.1 Công tác chuẩn bị mặt thi công thực nghiệm a) Tổ chức đắp đường tránh, đặt biển cảnh báo, khoanh dây phản quang bảo vệ khu vực thi công thực nghiệm b) Mặt đường bê tông c) Đào bỏ lớp bê tơng mặt đường cũ hư K30+880÷K30+930 bị nứt gãy hỏng lớp cấp phối đá dăm gia cố d) Máy đào đất thân đê cũ tận dụng để gia cố e) Hố móng sau đào đất đến cao trình yêu cầu f) Đo CBR lớp đất thân đê hữu sau đào đất đến cao trình yêu cầu g) Đo modul đàn hồi thân đê hữu sau đào đất đến cao trình yêu cầu h) Tro bay nhà máy nhiệt điện Đông Triều i) Xi măng Nghi Sơn PCB40 công trường thực nghiệm Hình P1.1 Cơng tác tổ chức mặt thi cơng thực nghiệm 1.2 Phương tiện máy móc, thiết bị phục vụ q trình thi cơng thực nghiệm a) Máy đào 0,8m3 b) Máy lu rung c) Ơ tơ d) Máy trộn 0,7m3 e) Máy phay f) Máy đo CBR controls model 70-T0108/E g) Thiết bị đo CBR h) Cần Benkeman i) Phễu rót cát j) Cối Proctor k) Máy khoan mẫu l) Máy nén mẫu m) Máy cắt n) Dụng cụ thí nghiệm thấm Hình P1.2 Các máy móc, thiết bị phục vụ thi cơng thực nghiệm 1.3 Thi công thực nghiệm gia cố lớp vật liệu a) Máy phay làm nhỏ tơi xốp đất đào thân đê b) Thí nghiệm xác định độ ẩm trường phương pháp đốt cồn c) Trộn hỗn hợp gia cố gồm đất + tro bay + xi măng máy trộn 0,7m3 d) San đầm lớp đến độ chặt yêu cầu e) Xác định độ chặt lớp phương pháp f) Công tác đúc lấy mẫu lớp rót cát g) Bảo dưỡng mẫu trường h) Che bao tải đay, dưỡng ẩm bảo dưỡng lớp đất gia cố lần i) Công tác khoan lấy mẫu lớp j) Đo modul đàn hồi lớp đất gia cố lần tuổi ngày k) Xác định CBR trường lớp đất gia cố l) Thí nghiệm nén mẫu lần tuổi ngày Hình P1.3 Thi cơng lớp đất thân đê gia cố lần a) Thí nghiệm xác định độ ẩm trường b) San gạt, tạo phẳng lớp đất gia cố thứ phương pháp đốt cồn c) Đầm lớp máy đầm d) Xác định độ chặt lớp phương pháp rót cát e) Bảo dưỡng lớp đất gia cố lần f) Đo modul đàn hồi lớp đất gia cố lần cần benkeman kết hợp cứng Hình P1.4 Thi công lớp đất thân đê gia cố lần a) Cấp phối đá dăm loại tập kết công trường b) Lu lèn lớp cấp phối đá dăm gia cố tro bay xi măng Hình P1.5 Thi công lớp cấp phối đá dăm gia cố tro bay xi măng PHỤ LỤC 2: PHỤ LỤC TÍNH TỐN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG 1KM ĐÊ CỦA PHƯƠNG ÁN TRUYỀN THỐNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT Các thông số thiết kế kết cấu mặt đường đê hai phương án sau: - Chiều dài đoạn tính khối lượng: - Phương án 1: Kết cấu áo đường theo QĐ số 3032/BGTVT + Chiều rộng mặt đường: + Chiều dày mặt BTXM M300: + Chiều dày lớp móng CPĐD loại gia cố 5% XM: + Chiều dày lớp móng CPĐD loại 2: + Chiều dày lớp thượng: + Đất đắp đầm chặt K>=0,98, CBR>=6 + Đất đắp đầm chặt K>=0,95, CBR>=4 1000m 7m 30cm 15cm 15cm 80cm 30cm 50cm - Phương án 2: Kết cấu áo mặt đường đê đề xuất theo kết nghiên cứu + Chiều rộng mặt đường: 7m + Chiều dày mặt BTXM M300: 25cm + Chiều dày lớp móng CPĐD loại gia cố 4% CKD: 18cm + Chiều dày lớp thượng đất gia cố TB XM: 30cm + Đất đắp đầm chặt K>=0,98, CBR>=6 30cm Khối lượng đào đắp xây lắp hạng mục hai phương án thống kê ghi rõ Bảng P2.1 Bảng P2.1 Bảng tổng hợp khối lượng xây dựng hai phương án Hạng mục TT Đơn vị PA1 PA2 Chênh lệch (PA2-PA1) Phần cơng tác đất A Bóc phong hóa dày 20 cm m3 1.310,00 1.150,00 -160,00 Phá dỡ BT đường cũ m3 1.500,00 1.500,00 0,00 Đào bỏ cấp phối đá dăm đổ thải km xe 7T m3 1.680,00 1.680,00 0,00 Đất đào C3 thân đê máy đào 0,8 m3 (tận dụng đắp mở rộng đê) m3 8.340,00 3.920,00 -4.420,00 Đất đào C3 giật cấp thủ công (tận dụng đắp mở rộng đê) m3 Đất đắp C3 đầm chặt độ chặt K>=0,95, CBR>=4 máy đầm m3 4.090,00 -4.090,00 Đất đắp C3 đầm chặt độ chặt K>=0,98, CBR>=6 máy đầm (đất mua) m3 2.280,00 -2.280,00 Đắp hỗn hợp đất C3 trộn tro bay xi măng đầm chặt độ chặt K>=0,98, CBR>=6 máy đầm (tận dụng đất đào) Cấp phối đá dăm loại độ chặt K>=0,98 máy đầm m3 1.140,00 -1.140,00 10 Cấp phối đá dăm loại gia cố 5% xi măng m3 1.140,00 -1.140,00 11 Cấp phối đá dăm loại gia cố 4% chất kết dính 12 Đất đắp K>= 0,95 đắp thủ công lề đường m3 13 Trồng cỏ mái đê m2 0,00 3.800,00 3.800,00 1.270,80 1.270,80 1.830,00 690,00 -1.140,00 2.990,00 22.150,00 19.160,00 Công tác xây lắp B Bê tông đường M300 đá 1x2 m3 2.100,00 1.750,00 -350,00 Nilon tái sinh lót đáy đổ bê tơng đường m2 7.000,00 7.000,00 0,00 Quét sơn chống gỉ lớp thép truyền lực (khe dọc) m2 37,70 78,54 40,84 Quét nhựa đường lớp thép khe giãn, khe co ngang m2 158,02 158,02 0,00 Cắt khe co mặt đường 1x4 m 1.316,00 1.316,00 0,00 Chèn matit khe dọc, co, giãn mặt đường kg 2.869,63 2.869,63 0,00 Chèn gỗ khe giãn mặt đường m3 0,27 0,23 -0,04 Ống nhựa u.PVC d30 đặt đầu thép chuyển vị m 21,12 21,12 0,00 Hạng mục TT Đơn vị PA1 PA2 Chênh lệch (PA2-PA1) Mạt cưa tẩm nhựa đường chèn ống nhựa m3 0,01 0,01 0,00 10 Thép khe dọc, co, giãn đường kg 5.018,62 5.018,62 0,00 a Khe dọc 0,00 Thép gân 10 < d 18 mm 11 0,00 Khe co ngang Thép tròn trơn d > 18 mm c 887,81 Ván khuôn thép mặt đường m2 508,64 508,64 0,00 929,40 774,50 -154,90 Với khối lượng tính tốn Bảng P2.1, sử dụng phần mềm dự tốn G8 2016 tính tốn với đơn giá vật liệu, máy móc nhân công thời điểm tháng 10 năm 2017 tỉnh Bắc Ninh cho ta giá trị xây dựng công trình hai phương án Bảng P2.2 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng cơng trình phương án truyền thống Hạng mục Chi phí xây dựng trước thuế Thuế giá trị gia tăng Chi phí xây dựng sau thuế HẠNG MỤC PA1 6.791.334.016 679.133.402 7.470.467.418 TỔNG CỘNG 6.791.334.016 679.133.402 7.470.467.418 LÀM TRỊN 7.470.467.000 Bảng P2.3 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng cơng trình phương án đề xuất Chi phí xây dựng trước thuế Thuế giá trị gia tăng Chi phí xây dựng sau thuế HẠNG MỤC PA2 6.501.895.081 650.189.508 7.152.084.589 TỔNG CỘNG 6.501.895.081 650.189.508 7.152.084.589 Hạng mục LÀM TRÒN 7.152.085.000 Các kết tính tốn giá thành hai phương án tổng hợp Bảng 4.7 với giá thành phương án đề xuất phương án truyền thống 318 triệu đồng/1km ... thích hợp đảm bảo chống lũ kết hợp giao thơng Mục đích nghiên cứu - Xây dựng sở khoa học để lựa chọn kết cấu mặt đê đảm bảo chống lũ kết hợp giao thông; - Xây dựng sở khoa học để gia cố đất thân đê. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT KẾT CẤU MẶT ĐÊ ĐẢM BẢO CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG Nghiên cứu sinh: Đặng Công... thông Chương 2: Cơ sở khoa học để cải thiện đất thân đê đảm bảo yêu cầu chống lũ kết hợp giao thông Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định giải pháp gia cố đê kết hợp làm đường giao thông Chương