Các giải pháp gia cố nền đất phục vụ xây dựng bãi container

Trong xu thế hội nhập và toàn cầu hoá nền kinh tế, Đảng và Nhà nước ta đang từng bước hiện đại hoá các cảng, cụm cảng hiện có, đồng thời xây dựng thêm nhiều cảng mới nhằm nâng cao năng lực vận chuyển hàng hoá xuất nhập khẩu. Với những ưu điểm nổi bật của phương thức vận tải container và sự phát triển hết sức ấn tượng của kinh tế Việt Nam trong những năm qua là nguyên nhân chính làm cho hàng hoá container Việt Nam ở gia tăng mạnh mẽ. Hội đủ những yếu tố thuận lợi về điều kiện tự nhiên, kinh tế - x• hội, dự án xây dựng Trung tâm phân phối hàng hoá cảng container Phù Đổng sẽ được xây dựng tại x• Cổ Bi - Gia Lâm trên diện tích 120ha. Từ ngày 25/2/2003 đến ngày 31/5/2003 tôi được bộ môn Địa kỹ thuật và Địa chất môi trường cử tới Công ty Tư vấn xây dựng Cảng- Đường Thuỷ thực tập với mục đích tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu chuyên môn viết khoá luận tốt nghiệp. Sau khi kết thúc thực tập, tôi đ• được bộ môn giao viết khoá luận với đề tài: Đặc tính địa kỹ thuật và giải pháp gia cố nền đất Trung tâm phân phối hàng hoá cảng container Phù Đổng - Gia Lâm - Hà Nội”. Nội dung khoá luận ngoài phần mở đầu và kết luận bao gồm: Phần I: - Chương 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế x• hội nhân văn - Chương 2: Đặc điểm cấu trúc địa chất - Chương 3: Đặc điểm địa chất thủy văn - Chương 4: Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình Phần II: - Chương 5: Các phương pháp nghiên cứu - Chương 6: Đặc tính Địa kỹ thuật nền đất khu vực xây dựng công trình - Chương 7: Các giải pháp gia cố nền đất phục vụ xây dựng bãi container.

Mở đầu Trong xu thế hội nhập và toàn cầu hoá nền kinh tế, Đảng và Nhà nớc ta đang từng bớc hiện đại hoá các cảng, cụm cảng hiện có, đồng thời xây dựng thêm nhiều cảng mới nhằm nâng cao năng lực vận chuyển hàng hoá xuất nhập khẩu. Với những u điểm nổi bật của phơng thức vận tải container và sự phát triển hết sức ấn tợng của kinh tế Việt Nam trong những năm qua là nguyên nhân chính làm cho hàng hoá container Việt Nam ở gia tăng mạnh mẽ. Hội đủ những yếu tố thuận lợi về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, dự án xây dựng Trung tâm phân phối hàng hoá cảng container Phù Đổng sẽ đợc xây dựng tại xã Cổ Bi - Gia Lâm trên diện tích 120ha. Từ ngày 25/2/2003 đến ngày 31/5/2003 tôi đợc bộ môn Địa kỹ thuật và Địa chất môi trờng cử tới Công ty T vấn xây dựng Cảng- Đờng Thuỷ thực tập với mục đích tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu chuyên môn viết khoá luận tốt nghiệp. Sau khi kết thúc thực tập, tôi đã đợc bộ môn giao viết khoá luận với đề tài: Đặc tính địa kỹ thuật và giải pháp gia cố nền đất Trung tâm phân phối hàng hoá cảng container Phù Đổng - Gia Lâm - Hà Nội. Nội dung khoá luận ngoài phần mở đầu và kết luận bao gồm: Phần I: - Chơng 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội nhân văn - Chơng 2: Đặc điểm cấu trúc địa chất - Chơng 3: Đặc điểm địa chất thủy văn - Chơng 4: Các quá trình và hiện tợng địa chất động lực công trình Phần II: - Chơng 5: Các phơng pháp nghiên cứu - Chơng 6: Đặc tính Địa kỹ thuật nền đất khu vực xây dựng công trình - Chơng 7: Các giải pháp gia cố nền đất phục vụ xây dựng bãi container. 1 Trong giai đoạn thực tập và viết khoá luận, nhờ sự giúp đỡ của cán bộ, nhân viên Công ty T vấn xây dựng Cảng - Đờng Thuỷ, sự chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo trong khoa Địa Chất cùng các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là sự hớng dẫn nhiệt tình, chu đáo của các thầy Chu Văn Ngợi và Đỗ Minh Đức. Qua đây, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành tới các thầy Chu Văn Ngợi, Đỗ Minh Đức, các thầy cô trong bộ môn Địa kỹ thuật và Địa chất môi trờng - khoa Địa chất, trờng ĐHKH tự nhiên - ĐHQG Hà Nội và các cô chú, anh chị của công ty T vấn Xây dựng Cảng Đờng Thuỷ cùng bạn bè đồng nghiệp. Do khả năng và thời gian hạn chế nên khoá luận tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót, rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. 2 Chơng 1 đặc điểm địa lý tự nhiên-kinh tế nhân văn khu vực Hà nội 1.1. đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Thủ đô Hà Nội có lịch sử hình thành và phát triển lâu đời, là một thành phố có vị trí và địa thế đẹp trở thành trung tâm văn hoá, chính trị, kinh tế, khoa học kỹ thuật và đầu mối giao thông quan trọng nhất của cả n- ớc. Thành phố Hà Nội nằm ở hai bên sông Hồng trên vùng đồng bằng màu mỡ, ở trung tâm đồng bằng Bắc Bộ giới hạn bởi các toạ độ địa lý 105 0 1630 -106 0 0130 kinh độ Đông 20 0 300 - 21 0 3500 vĩ độ Bắc Hà Nội gốm có 7 quận nội thành và 5 huyện ngoại thành; có ranh giới giáp các tỉnh - Phía Bắc giáp Vĩnh Phúc, Thái Nguyên. - Phía Đông - Đông Nam giáp Bắc Ninh- Hng Yên. - Phía Tây - Tây Nam giáp Hà Tây. Vị trí công trình trung tâm phân phối hàng hoá - cảng container Phù Đổng nằm ở phía Đông Nam thành phố thuộc địa phận xã Cổ Bi- Gia Lâm. 3 1.1.2. Địa hình Khu vực Hà Nội có địa hình khá bằng phẳng (trừ khu vực Đông Anh, Sóc Sơn). Địa hình nhìn chung có xu thế hơi nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Cao độ địa hình khu vực phía Bắc thành phố thờng từ 7-12m, ở trung tâm thành phố 5-7m, nơi thấp nhất từ 3-4m. Căn cứ vào vị trí và nguồn gốc thành tạo địa hình có thể phân chia ra các kiểu địa hình sau: a. Dạng địa hình trong đê Dạng địa hình này hình thành trong quá trình tích tụ , chiếm khoảng 90% diện tích và nằm phía trong của đê sông Hồng, sông Đuống, ở đây quá trình tích tụ không còn đợc tiếp diễn do có các hệ thống đê. Địa hình trong đê chỉ còn bị tác dụng của nớc mặt do xâm thực nhẹ, địa hình bị san phẳng, cao độ địa hình thay đổi từ 3- 8,5m. b. Dạng địa hình ngoài đê Dạng địa hình này gồm các bãi bồi phân bố dọc sông Hồng, sông Đuống, sông Nhuệ. Sau khi có hệ thống đê các bãi bồi chỉ phát triển trong phạm vị giữa hai đê dọc theo sông, tại đây diễn ra quá trình bồi đắp phù sa liên tục. Có hai dạng bãi bồi chính là: - Bãi bồi ven lòng - Bãi bồi giữa sông Bãi bồi giữa sông không ổn định, sau mỗi mùa lũ bãi bồi giữa sông luôn thay đổi hình dạng có khi bị mất hẳn. Bãi bồi ven lòng hàng năm đợc đắp thêm phù sa, tuy nhiên cũng bị sụt lở do tác động của dòng nớc (nh bãi bồi Phúc Xá, Long Biên). 1.1.3 . Khí hậu thuỷ văn. + Khí hậu: Khí hậu Hà Nội tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc Bộ với đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma nhiều. Một năm có hai mùa rõ rệt với các đặc điểm riêng biệt. - Mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Lạnh nhất là tháng 1 đến tháng 2 với nhiệt độ trung bình 16 0 c có khi nhiệt độ hạ thấp tới 5- 4 7 0 c. Vào mùa này lợng ma thờng không đáng kể, tháng có lợng ma lớn nhất trong mùa khô chỉ 112,6mm (11/1993). - Mùa nóng ma nhiều thờng bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, nóng nhất vào tháng 6 và tháng 8 với nhiệt độ trung bình là 29 0 c khi cao nhất có thể đạt 35-40 0 c. Lợng ma mùa này thờng chiếm 80-90% tổng lợng ma cả năm. + Thuỷ văn: Hà Nội có mạng lới sông, hồ dày đặc với nhiều hệ thống sông lớn nhỏ có trắc diện khác nhau. - Sông Hồng là con sông lớn chảy qua theo hớng Bắc Nam, có đoạn chảy theo hớng Tây Đông chảy ra sông Đuống. Động thái của sông rất phức tạp, dao động theo mùa, mùa ma có lúc dâng cao trên báo động 3 (14m). Hàng năm con sông này vận chuyển một lợng lớn phù sa ra biển, trung bình 96,40 triệu tấn/năm. Hàm lợng phù sa trung bình 1,4 kg/m 3 (mùa khô đạt 0,5kg/m 3 , mùa ma đạt 3-3,5 kg/m 3 ) - Sông Đuống nằm ở phía Bắc thành phố Hà Nội là sông phân luồng chính của sông Hồng, nó nối với hệ thống sông Thái Bình là chi lu của sông Hồng nên động thái của sông Đuống phụ thuộc chặt chẽ vào sông Hồng. - Sông Nhuệ nằm ở phía Tây thành phố chảy qua địa phận thuộc huyện Từ Liêm. Ngày nay Sông Nhuệ phụ thuộc rất ít vào động thái của sông Hồng mà chủ yếu phụ thuộc vào sự tác động của con ngời qua hệ thống cống Liên Mạc . - Sông Kim Ngu, sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét là các con sông nhỏ chảy trong thành phố. Động thái phụ thuộc vào nguồn nớc thải và nớc ma. Hệ thống sông này làm nhiệm vụ tiêu nớc thải cho thành phố. - Hồ ao. Hà Nội có khá nhiều ao, hồ, nhiều hồ lớn có nguồn gốc sông, hồ tập trung nhiều ở nội thành và ngoại thành nh Thanh Trì , Tây Hồ, Hoàn Kiếm và một số ở Từ Liêm. Tổng diện tích khoảng 630ha. Hồ ao lớn là nơi thoát nớc của thành phố. 5 Các hồ lớn nh Hồ Tây, hồ Trúc Bạch, Bảy Mẫu, Ba Mẫu, Hoàn Kiếm, trong đó Hồ Tây lớn nhất nằm ở phía Tây Bắc với diện tích 358 ha, sâu trung bình 1-3m. Hồ là một thắng cảnh, nơi điều hoà khí hậu cuả thành phố. 1.2. đặc điểm kinh tế - nhân văn 1.2.1. Dân c Thủ đô Hà Nội có dân số tập trung rất đông, theo tài liệu thống kê dân số năm 2000 tổng dân số Hà Nội là 2.840.700 triệu ngời trong đó nội thành là 1.460.700 ngời. Mật độ dân số 2993 ngời/km 2 , ngời Hà Nội chủ yếu là dân tộc Kinh. 1.2.2 Kinh tế Cùng với xu thế hội nhập vào nền kinh tế thế giới và với vai trò là một vùng kinh tế quan trọng của cả nớc, kinh tế Hà Nội đang phát triển mạnh và cân đối với nhiều hình thức hoạt động. Các khu công nghiệp, khu chế xuất đợc quy hoạch và xây dựng với nhiều doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh đa nghành nghề. Trong cơ cấu kinh tế các nghành nông nghiệp, dịch vụ, thơng mại đang chuyển dịch mạnh mẽ theo hớng thị trờng kinh tế Hà Nội đóng góp không nhỏ vào ngân sách Nhà nớc. 1.2.3 Văn hoá- Giáo dục Hà Nội là trung tâm văn hoá, chính trị, khoa học kỹ thuật lớn của cả nớc. Với hệ thống giáo dục khá hoàn thiện, nhiều trờng đại học lớn đào tạo nhiều ngành nghề, lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Hà Nội còn là nơi giao lu văn hoá của nhiều dân tộc trong và ngoài nớc không những thế Hà Nội đang tích cực chủ động hội nhập với các nền văn hoá thế giới, chọn lọc và định hớng phát triển những nét tiến bộ của các nền văn hoá khác đồng thời luôn luôn gìn giữ và phát huy bản sắc văn hoá dân tộc Việt Nam. 1.2 4. Hệ thống giao thông vận tải Hà Nội là đầu mối giao thông quan trọng của cả nớc, không kể các hệ thống mạng lới đờng phố dày đặc phân bố trong nội thành, Hà Nội có hơn 800km đờng ô tô chủ yếu gồm các quốc lộ 1, 2, 3, 5, 6. Thành phố có 86km đờng sắt và các ga trung tâm đi các tỉnh thành trong cả nớc. Ngoài ra, 6 m¹ng líi giao th«ng ®êng thuû ®îc ph©n bè däc theo s«ng Hång, s«ng §uèng, ®êng hµng kh«ng cã s©n bay quèc tÕ Néi Bµi. 7 Chơng 2 đặc điểm cấu trúc địa chất 2.1. đặc điểm trầm tích đệ tứ khu vực hà nội Nền móng của hầu hết các công trình ở đồng bằng Bắc Bộ đều đặt trên trầm tích Đệ Tứ bở rời, yếu, đợc hình thành từ 1,6 triệu năm trở lại đây. Chúng có ảnh hởng lớn đến sự ổn định và bền vững của công trình. Theo các nhà địa chất Việt Nam trầm tích Đệ Tứ vùng đồng bằng Bắc Bộ nói chung và khu vực Hà Nội nói riêng đợc thành tạo trong 5 giai đoạn liên quan với 5 quá trình biển tiến, biến thoái, bắt đầu từ Pleistocen và đợc đặc trng bởi năm hệ tầng từ dới lên nh sau: 2.1.1.Thống Pleistocen dới + Hệ tầng Lệ Chi (aQ 1 lc) Đây là một phân vị mới, lần đầu tiên đợc đoàn địa chất Hà Nội xác lập. Hệ tầng Lệ Chi không lộ ra ở vùng nghiên cứu do các trầm tích trẻ phủ lên, chỉ quan sát thấy trong các hố khoan sâu trung bình 45-69,5m, các tuyến cắt qua nội thành trong khu vực nghiên cứu tầng Lệ Chi phân bố hầu khắp và phát triển chủ yếu theo hớng Tây Bắc - Đông Nam theo hớng chảy của sông Hồng, bề dày của tầng đạt lớn nhất là 25m. Tầng Lệ Chi tách ra từ phần dới của hệ tầng Hà Nội và phần trên của hệ tầng Vĩnh Bảo trớc đây. Trầm tích tầng Lệ Chi từ dới lên hạt thô chuyển dần sang hạt mịn đợc chia thành 3 tập. - Tập 1. Thành phần cuội, sỏi cát và ít bột sét. Cuội sỏi cuả tầng này rất sạch, độ mài tròn tốt, chủ yếu là cuội thạch anh và silic. Thỉnh thoảng gặp cuội đá vôi, cuội có kích thớc 2-3cm có khi đạt 3-5cm. Chiều dày trung bình 20m. - Tập 2: Thành phần chủ yếu là bột cát, cát hạt nhỏ màu xám có độ chọn lọc và mài tròn tốt, chiều dày trung bình 3m. - Tập 3: Thành phần là bột sét màu xám, xám vàng, xám đen chứa tảo nớc ngọt, thuộc trớng bãi bồi, chiều dày thay đổi từ 0,2-1,5m. Sự thành tạo đất đá của hệ tầng Lệ Chi có liên quan đến thời kỳ bóc mòn xâm thực, rửa 8 trôi vùng đá gốc thời kỳ Pleistocen sớm. Chúng có nguồn gốc aluvi và phủ trực tiếp lên trên các thành tạo Neogen. 2.1.2. Thống Pleistocen giữa + Hệ tầng Hà Nội (ap-a Q 1 hn) Qua các tài liệu nghiên cứu, nguồn gốc trầm tích hệ tầng này gồm các trầm tích sông, sông lũ. Mặt cắt hệ tầng Hà Nội đợc đặc trng bởi 2 kiểu - Kiểu mặt cắt vùng lộ - Kiểu mặt cắt vùng phủ a. Kiểu mặt cắt vùng lộ Xuất hiện ở vùng ven rìa nh Vệ Linh, Phù Cờng với trầm tích sông lũ có chiều dày 1-2m. Gồm cuội, sỏi sạn lẫn ít bột sét màu vàng nằm phủ trên bề măt phong hoá các đá cổ hơn. b. Kiểu mặt cắt vùng bị phủ Mặt cắt vùng bị phủ quan sát đợc qua các lỗ khoan sâu 35,5-69,5m với chiều dày 34m. Vật liệu trầm tích đợc phân ra làm ba tập từ dới lên nh sau: - Tập 1: Thành phần cuội, cuội tảng, sỏi sạn có ít cát, bột. Chủ yếu là cuội thạch anh, silic, có ít đá phun trào andezit, cuội tectit. Cuội có độ mài tròn kém, kích thớc 2-5cm có khi tới 10cm, bề dày tầng từ 10-20m. - Tập 2: thành phần cát bột, vàng xám, nâu gạch. Thành phần chính là thạch anh và ít silic. Bề dày trung bình 10m, tập thuộc tớng lòng sông miền núi hoặc chuyển tiếp. - Tập 3: Thành phần là bột sét màu xám vàng, vàng gạch nâu xám chứa bào tử phấn hoa, tảo nớc ngọt. Chiều dày khoảng 4m. 2.1.3. Thống Pleistocen trên + Hệ tầng Vĩnh Phúc (al-lbQ 2 1 vp) Trầm tích tầng Vĩnh Phúc trong khu vực nghiên cứu lộ ra ở Đông Anh kéo dài về phía Bắc cầu Thăng Long, Xuân Đỉnh, Cổ Nhuế, Mai Dịch và một phần khu vực Nghĩa Đô, Cầu Giấy. Các tài liệu lỗ khoan ở khu vực này cho thấy thờng gặp đất đá của tầng Vĩnh Phúc ở độ sâu rất khác nhau, đôi 9 khi thay đổi rất đột ngột, nhất là ở Thành Công, Giảng Võ, Ngọc Khánh. Tại Yên Hoà, Trung Kính gặp tầng này ở độ sâu 5-10m. ở Thanh Nhàn gặp ở độ sâu 10-15m, còn ở Tứ Hiệp, Thanh Liệt gặp ở độ sâu 15-20m hoặc sâu hơn nữa nh ở Thịnh Yên (35m). Đặc điểm và dấu hiệu chủ yếu để nhận biết tầng Vĩnh Phúc là bề mặt của chúng thờng bị laterit hoá có màu đỏ hoặc loang lổ. Tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc lục địa, gồm trầm tích sông, hồ, đầm lầy và đợc chia làm 4 tập từ dới lên nh sau: - Tập 1: Thành phần cuội, sỏi, cát có ít sét màu vàng xám xen ít di tích tảo nớc ngọt. Bề dày đạt 10m. - Tập 2: Thành phần chủ yếu là cát bột, ít sét, cát màu vàng thỉnh thoảng gặp ít thấu kính sỏi màu vàng, nâu xám. Trầm tích có chứa di tích bào tử phấn hoa và thờng có cấu tạo phân lớp xiên chéo, bề dày tới 33m. - Tập 3: Đặc trng là sét kaolin màu xám trắng, sét bột xám vàng, tích tụ dạng bề sót. Trầm tích có chứa di tích tảo nớc ngọt. Khoáng vật sét chủ yếu là hydromica, kaolinit. Bề dầy từ 2-10m. - Tập 4: Thành phần sét màu đen, bột sét nâu đen xám vàng. Có nguồn gốc tích tụ đầm lầy. ở Sóc Sơn, Đông Anh còn có thấu kính cuội sỏi nhỏ và ít than bùn với độ dày khoảng 0,5m. Chứa di tích thực vật. Bề dày thay đổi từ 3-8m. 2.1.4. Thống Holocen dới giữa + Hệ tầng Hải Hng (mlbQ 2 1-2 hh) Trầm tích hệ tầng Hải Hng đợc các nhà địa chất ghép từ tầng Giảng Võ và tầng Đống Đa mà các tác giả Đoàn địa chất 204 và một số tác giả khác đã xác lập trớc đây. Trầm tích hệ tầng Hải Hng đợc chia làm 3 phụ tầng có nguồn gốc thành tạo khác nhau. a. Phụ tầng dới (lbQ 21 2 hh1) Trầm tích hệ tầng này thuộc Giảng Võ trớc đây chúng có nguồn gốc hồ, đầm lầy, đợc thành tạo vào trớc thời kỳ biển tiến và gặp phổ biến trong khu vực nghiên cứu. Thành phần chủ yếu là sét, sét bột kết chứa hữu cơ màu đen, xám đen. Nhiều nơi phần trên của hệ tầng có lớp than bùn dầy 1- 10