Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố nền đất yếu cho nền đường bộ tại thành phố hải phòng ( Luận văn thạc sĩ XD)

Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố nền đất yếu cho nền đường bộ tại thành phố hải phòng ( Luận văn thạc sĩ XD)Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố nền đất yếu cho nền đường bộ tại thành phố hải phòng ( Luận văn thạc sĩ XD)Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố nền đất yếu cho nền đường bộ tại thành phố hải phòng ( Luận văn thạc sĩ XD)

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHỊNG VŨ DUY TÂN KHĨA (2014-2016) LỚP CAO HỌC KHĨA NGHIÊN CỨU BẤC THẤM THỐT NƢỚC ĐỂ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU CHO NỀN ĐƢỜNG BỘ TẠI TP HẢI PHÕNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Văn Quảng Hải Phòng, tháng năm 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Dân lập Hải Phòng thời gian học tập chương trình cao học vừa qua trang bị cho em nhiều kiến thức cần thiết vấn đề kỹ thuật lĩnh vực xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Học viên xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu, thầy cô giáo trường tạo điều kiện giúp đỡ học viên suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Đặc biệt, học viên xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Quảng quan tâm tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn tới người thân, bạn bè luôn động viên tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hải Phòng, ngày .tháng năm 2016 HỌC VIÊN Vũ Duy Tân MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐƢỢC DÙNG TRONG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY 11 1.1 Mở đầu 12 1.2 Đất yếu khái niệm đất yếu 12 1.2.1 Phân biệt đất yếu 13 1.2.2 Phân loại đất yếu 13 1.3 Các giải pháp xử lý đất yếu đƣợc áp dụng 16 1.3.1 Mục đích việc cải tạo xử lý đất yếu 16 1.3.2 Các yêu cầu thiết kế đường đắp đất yếu 17 1.3.3 Các phương pháp xử lý đất yếu áp dụng 23 1.4 Kết luận chƣơng 44 CHƢƠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH HẢI PHÕNG 46 2.1 Tổng quan thành phố Hải Phòng 46 2.2 Hiện trạng giao thông đƣờng thành phố Hải Phòng 47 2.3 Điều kiện địa chất cơng trình Hải Phòng 51 2.3.1 Địa hình, địa mạo 51 2.3.2 Cấu tạo địa chất, địa tầng 52 2.3.3 Tính chất lý lớp đất: 53 2.3.4 Tình hình địa chất thủy văn 53 2.3.5 Phân vùng địa chất 54 2.4 Đánh giá phù hợp điều kiện áp dụng giải pháp PVD đề tài 61 2.4.1 Điều kiện địa tầng phù hợp áp dụng giải pháp bấc thấm (PVD) 61 2.4.2 Phân tích điều kiện kinh tế - Kỹ thuật phù hợp áp dụng giải pháp bấc thấm 62 2.4.3 Thi công gia cố đất yếu bấc thấm - PVD 69 2.5 Kết luận chƣơng 75 CHƢƠNG LUẬN CHỨNG THAM KHẢO 76 GIẢI PHÁP XỬ LÝ BẤC THẤM CHO DỰ ÁN ĐƢỜNG VÀ CẦU TÂN VŨ- LẠCH HUYỆN HẢI PHÕNG 76 3.1 Các cơng trình thực tế áp dụng giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm Hải Phòng 76 3.2 Lựa chọn giải pháp xử lý bấc thấm cho dự án đƣờng cầu Tân VũLạch Huyện Hải Phòng 76 3.2 Giới thiệu chung dự án 76 3.2.2 Các thơng số chung tính tốn số liệu áp dụng - Kết 78 3.2.3 Kết tính tốn 90 3.2.3 Trình tự thi công đường xử lý PVD 94 3.2.4 Các quy định kỹ thuật vật liệu cho giải pháp xử lý PVD 94 3.3 Kết luận chƣơng 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 Kết luận 99 Kiến nghị 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHẦN PHỤ LỤC TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM (PVD) Error! Bookmark not defined DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐƢỢC DÙNG TRONG LUẬN VĂN BVTC Bản vẽ thi công TKKT Thiết kế kỹ thuật SD Giếng cát SCP Cọc cát đầm chặt PVD Bấc thấm CMD Cọc xi măng đất GTVT Giao thông vận tải KCAĐ Kết cấu áo đường BTN Bê tông nhựa BTXM Bê tông xi măng CPĐD Cấp phối đá dăm QL Quốc lộ TVGS Tư vấn giám sát TVTK Tư vấn thiết kế TPCP Trái phiếu Chính phủ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCN VĐKT Tiêu chuẩn ngành Vải địa kỹ thuật MỞ ĐẦU Đề tài: Nghiên cứu bấc thấm thoát nƣớc để gia cố đất yếu cho đƣờng thành phố Hải Phòng Tính cấp thiết đề tài: Từ khu vực châu thổ Bắc bộ, Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ, đến đồng Nam Bộ có vùng đất yếu Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý đường đắp đất yếu tuyến đường Việt Nam, ngành GTVT có nhiều cố gắng việc ứng dụng công nghệ để xử lý hàng trăm km đường đắp đất yếu thu kết tích cực Đất mềm yếu nói chung loại đất có khả chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có mơđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), có sức kháng cắt nhỏ Khi xây dựng cơng trình đường cơng trình khác đất yếu mà thiếu biện pháp xử lý thích đáng hợp lý phát sinh biến dạng, chí gây hư hỏng cơng trình Nghiên cứu xử lý đất yếu nhằm mục đích làm tăng độ bền đất, làm giảm tổng độ lún độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi cơng giảm chi phí đầu tư xây dựng Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng cọc cát làm chặt đất kết hợp với việc chất tải tạm thời phương pháp đơn giản đạt hiệu cao kỹ thuật, thời gian kinh tế Theo phương pháp này, người ta thường dùng giếng cát đường kính 50-60 cm, nhồi vào đất yếu bão hoà nước đến độ sâu thiết kế để làm chức kênh thoát nước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh q trình cố kết đất yếu Do đó, phương pháp phải kèm theo biện pháp gia tải trước để tăng nhanh trình cố kết Lớp đất yếu bão hồ nước dày phương pháp giếng cát hiệu độ lún tức thời Trong thực tế, phương pháp ngành GTVT áp dụng phổ biến từ năm 1990 để xử lý đất yếu Cơng trình có quy mơ lớn áp dụng giếng cát để xử lý đất yếu triển khai đường Thăng Long Nội Bài (Hà Nội) đoạn Km 93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, Hải Phòng), sau áp dụng đại trà nhiều tuyến QL như: Đường Láng - Hoà Lạc (Hà Nội), đường Pháp Vân - Cầu Giẽ Từ năm 1960 trở lại phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật nước giới áp dụng rộng rãi xử lý đất yếu Đặc biệt từ năm 1990 trở lại đây, nước ASEAN áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với chức bản: Ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả chịu tải đất nền, làm lớp bảo vệ ngăn nước Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật áp dụng lần Việt Nam từ cuối năm 90 kỷ 20 Quốc lộ 5, Quốc lộ 51, Quốc lộ 10, Phương pháp gia cố đất yếu cọc đất - Vôi/ xi măng (XM) công nghệ giới biết đến áp dụng từ năm 1970 đạt cơng nghệ hồn chỉnh phát triển mạnh mẽ phải tính từ năm 1990 trở lại Phương pháp cọc đất Vơi / XM chia làm loại : phương pháp trộn khô, phun khô phương pháp trộn phun ướt Đối với Việt Nam, công nghệ cọc đất - Vôi/ XM lần Thuỵ Điển chuyển giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào năm 1992-1994, sử dụng gia cường nhà cơng trình xây dựng dân dụng Tại nhiều nước giới, việc sử dụng công nghệ cọc đất - Vôi / XM cho gia cố đất yếu dự án đường bộ, đường sắt cho hiệu cao Do vậy, nghiên cứu để áp dụng cho dự án đường đắp đất yếu khu vực đồng sơng Cửu Long phương pháp hiệu góp phần giải tình trạng lún kéo dài ổn định đường khu vực Từ năm 90 thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần công nghệ xử lý đất yếu phƣơng pháp bấc thấm thoát nƣớc thẳng đứng (PVD) kết hợp gia tải trƣớc đưa vào sử dụng rộng rãi giới Tại Việt Nam, công nghệ bấc thấm sử dụng xử lý đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5 đoạn Km 47 - Km 62 vào năm 1993, sau dùng cho đường Láng - Hồ Lạc Từ 1999 - 2004, phương pháp sử dụng rộng rãi để xử lý đất yếu dự án nâng cấp cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80 Gần phương pháp xử lý đất yếu PVD kết hợp gia tải áp dụng rộng rãi tuyến đường trọng điểm Việt Nam Cao tốc Hà Nội - Hải Phòng, Cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, Theo báo cáo cố cơng trình đường ôtô xây dựng vùng đất yếu năm gần đây, vấn đề tồn đường đắp đất yếu thời gian qua Việt Nam chủ yếu dạng đường bị lún sụt - trượt trồi dạng lún kéo dài ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường Gần nhất, nhiều đoạn đường đắp đất yếu tuyến Pháp Vân - Cầu Giẽ QL1A (đoạn cửa ngõ Hà Nội), xử lý không xuất vết nứt biến dạng lún kéo dài Theo số liệu đo đạc quan trắc cho thấy, sau năm đưa vào khai thác, lún thêm khoảng 40-60 cm, ảnh hưởng lớn đến trình khai thác Về nguyên tắc, phương pháp xử lý đất yếu có phạm vi áp dụng thích hợp; có ưu điểm nhược điểm nói riêng Do đó, vào điều kiện cụ thể đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi công kinh nghiệm đơn vị tư vấn thiết kế mà lựa chọn phương pháp hợp lý Tiêu chuẩn cho phép lún đường ôtô sau đưa đường vào khai thác cần phải xem xét theo quan điểm kinh tế - kỹ thuật Trong đó, phải lựa chọn so sánh theo quan điểm sử dụng biện pháp đắt tiền để tăng nhanh độ lún tức thời chấp nhận độ lún định việc sử dụng biện pháp đơn giản hơn, sau cho thơng xe theo thời gian tiến hành bù lún rải bù lớp mặt đường Thực tế cho thấy, lún nhiều mà không nứt, không xảy tượng trượt, trồi việc rải bù mặt đường kịp thời không gây ảnh hưởng lớn đến trình khai thác, sử dụng Đất yếu đối tượng nghiên cứu xử lý phức tạp, đòi hỏi cơng tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích tính tốn phải đảm bảo chất lượng Để xử lý đất yếu đạt hiệu cao cần có yếu tố kinh nghiệm thiết kế xử lý đơn vị tư vấn việc lựa chọn giải pháp hợp lý Hải Phòng thành phố ven biển, nằm phía Đơng miền dun hải Bắc Bộ, cách thủ Hà Nội 102 km, phía Bắc Đơng Bắc giáp Quảng Ninh, phía Tây Bắc giáp Hải Dương, phía Tây Nam giáp Thái Bình phía Đơng bờ biển chạy dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam từ phía Đơng đảo Cát Hải đến cửa sơng Thái Bình Là nơi hội tụ lợi đường biển, đường sắt, đường đường hàng không, giao lưu thuận lợi với tỉnh nước nước giới Do có cảng biển nên Hải Phòng giữ vai trò to lớn xuất nhập vùng Bắc Bộ, tiếp nhận nhanh thành tựu khoa học cơng nghệ từ nước ngồi Các tuyến đường ô tô xây dựng Thành Phố Hải Phòng thường qua khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, nhiều tuyến đường xuyên suốt chiều dài qua có lớp địa chất yếu địa tầng dày Vì việc nghiên cứu, lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu để đảm bảo ổn định cho tuyến đường Hải Phòng vấn đề quan trọng để xây dựng hệ thống hạ tầng giao thơng, góp phần pháp triển kinh tế xã hội thành phố Xuất phát từ thực tế địa chất phức tạp yêu cầu kỹ thuật ổn định mà khu vực tuyến đường qua cần có biện pháp xử lý cách triệt để nhằm đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra, để giải vấn đề khó khăn xây dựng đường tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố đất yếu cho đường Thành Phố Hải Phòng” nhằm đánh giá hiệu mà giải pháp bấc thấm đem lại cho dự án Đối tƣợng nghiên cứu: 10 Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu xây dựng cơng trình giao thơng Phạm vi nghiên cứu: Các biện pháp xử lý đất yếu áp dụng vào điều kiện địa chất Thành phố Hải Phòng Từ tập trung chun sâu nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp gia tải Luận chứng áp dụng cho dự án xây dựng đường cầu Tân Vũ – Lạch Huyện nhằm đánh giá hiệu mà giải pháp mang lại cho dự án Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Nhằm xác định cấu trúc đặc tính địa chất cơng trình loại đất yếu khác phân bố khu vực thành phố Hải Phòng ảnh hưởng tới việc khảo sát, thiết kế, thi cơng bấc thấm nước Tính tốn ổn định đường chưa có giải pháp xử lý, từ đề xuất phương án xử lý không đạt yêu cầu độ lún dư lại ổn định tổng thể đường Đánh giá độ lún đất thành phố Hải Phòng trước, sau gia cố bấc thấm thoát nước Khả áp dụng biện pháp gia cố đường bấc thấm thoát nước cho dạng đất yếu khác thành phố Hải Phòng Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết tính toán ổn định đường phổ biến để áp dụng cho dự án đường nước, qua nghiên cứu áp dụng giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp gia tải, luận chứng cho dự án xây dựng đường cầu Tân Vũ – Lạch Huyện, Thành Phố Hải Phòng Kết cấu luận văn Ngồi phần mở đầu kết luận Luận văn kết cấu gồm chương Chƣơng Tổng quan đất yếu biện pháp xử lý đất yếu Chƣơng Điều kiện địa chất cơng trình Hải Phòng ... tổng thể đường Đánh giá độ lún đất thành phố Hải Phòng trước, sau gia cố bấc thấm thoát nước Khả áp dụng biện pháp gia cố đường bấc thấm thoát nước cho dạng đất yếu khác thành phố Hải Phòng Phƣơng... dựng đường tác giả lựa chọn đề tài Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố đất yếu cho đường Thành Phố Hải Phòng nhằm đánh giá hiệu mà giải pháp bấc thấm đem lại cho dự án Đối tƣợng nghiên cứu: ... tài: Nghiên cứu bấc thấm thoát nƣớc để gia cố đất yếu cho đƣờng thành phố Hải Phòng Tính cấp thiết đề tài: Từ khu vực châu thổ Bắc bộ, Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ, đến đồng Nam Bộ có