xử lý nền đất yếu bằng phương pháp cọc xi măng đất tại khóm 2, thị trấn tiểu cần, tỉnh trà vinh

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG v TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC .2 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Đặc điểm địa hình 1.2.3 Đặc điểm khí hậu 1.3 ĐẶC ĐIỂM DÂN CƯ – KINH TẾ - XÃ HỘI 1.3.1 Dân cư 1.3.2 Kinh tế 1.3.3 Xã hội .6 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN – ĐỊA ĐỘNG LỰC CƠNG TRÌNH .7 1.4.1 Đặc điểm địa chất 1.4.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 14 1.4.3 Đặc điểm địa động lực cơng trình 15 1.5 ĐẤT YẾU 15 1.5.1 Định nghĩa đất yếu 15 1.5.2 Sự phân bố đất yếu đồng Nam 17 1.6 CỌC XI MĂNG - ĐẤT (CDM) 17 1.6.1 Giới thiệu cọc Xi măng - Đất .17 1.6.2 Một số ứng dụng cọc Xi Măng - Đất .18 1.6.3 Ưu - nhược điểm quy trình thực cọc Xi măng - Đất 18 1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới cọc xi măng đất 20 1.6.5 Loại xi măng sử dụng 21 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 THU THẬP VÀ THAM KHẢO TÀI LIỆU .23 2.2 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU .23 2.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 24 ii 2.3 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 24 2.4 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHẦN MỀM 24 2.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ .25 2.6 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .31 3.1 THƠNG TIN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG .31 3.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT .31 3.3 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ 33 3.4 TÍNH TỐN – THIẾT KẾ CỌC XI MĂNG ĐẤT (CDM) 34 3.4.1 Các thông số thiết kế đường 34 3.4.2 Các loại tải trọng tác dụng 34 3.4.3 Chiều sâu ảnh hưởng Hah công trình 35 3.4.4 Xác định độ lún trước gia cố 35 3.4.5 Chọn thông số tính tốn 36 3.4.6 Tính tốn khả chịu tải thiết kế .37 a) Khả chịu tải tới hạn theo đất cọc .37 b) Khả chịu tải trọng tới hạn theo vật liệu làm cọc 37 c) Ứng suất tác dụng lên cọc .37 d) Khả chịu tải cọc có kể đến từ biến 38 e) Xác định độ lún .38 f) Xác định độ cố kết 39 g) Tính tốn độ lún lệch 40 3.4.7 Kết 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .42 KẾT LUẬN .42 KIẾN NGHỊ .42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC .44 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu .4 Hình 1.2 Tọa độ xây dựng cơng trình Hình 1.3 Cọc CDM 18 Hình 1.4 Máy khoan cọc CDM 18 Hình 1.5 Quy trình thực cọc CDM 19 Hình 1.6 Phương pháp trộn khơ 20 Hình 1.7 Phương pháp trộn ướt 20 Hình 2.1 Mơ tả công thức 25 Hình 2.2 Mơ tả cơng thức 25 Hình 2.3 Mơ tả cơng thức 26 Hình 2.4 Mơ tả cơng thức 26 Hình 2.5 Tải trọng truyền vào cọc đất 28 Hình 2.6 Bố trí cọc ximăng đất 29 Hình 3.1 Vị trí bắt đầu xây dựng tuyến đường 31 Hình 3.2 Hình vẽ minh họa mặt cắt ngang đường 34 Hình 3.3 Mặt cắt ngang xử lý 36 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí cọc 38 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Chỉ tiêu lý lớp đất 33 Bảng 3.2 Kết tính tốn σbt σgl 35 Bảng 3.3 Kết tính lún 36 Bảng 3.4 Kết tính ứng suất cọc xi măng đất bố trí hình vng .37 Bảng 3.5 Kết tính lún bên cọc 38 Bảng 3.6 Độ cố kết theo tháng 39 Bảng 3.7 So sánh số trước sau gia cố 41 v TÓM TẮT ĐỒ ÁN Việt Nam trình phát triển mạnh mẽ, q trình cơng nghiệp hóa đại hóa để bắt kịp với xu hướng đại, kéo theo trình yêu cầu phát triển sở hạ tầng Từ đó, hoạt động xây dựng ngày phát triển, công trình nhà cao tầng, đường giao thơng, nhà máy xí nghiệp, cơng trình cảng biển,… ngày nhiều Tuy nhiên q trình xây dựng cơng trình chủ yếu trọng đến việc lựa chọn vị trí phù hợp, thuận tiện việc phát triển kinh tế mà bỏ qua ảnh hưởng đất nền, nên nhiều công trình phải xây dựng đất yếu, khả chịu lực kém, có tác dụng tải trọng thường bị lún Từ dẫn đến làm hư hại cơng trình gây nguy hiểm cho người Do vấn đề đặt để cải tạo đất yếu bên để đáp ứng u cầu ổn định cho cơng trình Đề tài “Xử lý đất yếu cọc xi măng đất khóm 2, thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh” làm sáng tỏ điều kiện địa chất tính tốn thiết kế cọc xi măng đất cho dự án xây dựng tuyến đường Trong q trình thực đồ án, tác giả sử dụng phương pháp thu thập tài liệu, phân tích xử lý số liệu tính tốn để hoàn thành đồ án Kết nghiên cứu cho thấy: Với hố khoan, chiều sâu 50m hố khoan xác định địa tầng khu vực gồm lớp Với chiều sâu lớp đất yếu lớn, độ sâu ảnh hưởng cơng trình lên đến 18m Kết từ q trình xử lý số liệu kết hợp với tính tốn thiết kế 18 cọc tương ứng với 27.5m bề rộng mặt đường, 80 cọc tương ứng với chiều dài đường 200m, khoảng cách tim cọc 2.5m, cọc sâu 18m tính từ mặt đất Các kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố điều kiện, kinh tế từ tìm phương án tối ưu, hiệu hợp lý kinh tế vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đồ án tốt nghiệp Trong năm gần đây, kinh tế phát triển nhanh chóng kéo theo mức độ thị hóa ngày tăng, mức sống nhu cầu khác tăng lên tầm cao Mặt khác, với xu hướng hội nhập đất nước ta ngày hòa nhập với xu phát triển chung thời đại, nên việc đầu tư xây dựng cơng trình nhà ở, đường sá, cầu cống … cần thiết Việc đầu tư xây dựng đường Khóm 2, thị trấn Tiểu Cần nhằm đáp ứng nhu cầu người dân, góp phần thay đổi mặt cảnh quan tỉnh Trà Vinh Vì vậy, đề tài “Xử lý đất yếu phương pháp cọc Xi Măng Đất” thực nhằm nghiên cứu đưa giải pháp khả thi, tiết kiệm cho cơng trình Mục tiêu đồ án tốt nghiệp Tổng hợp sở lý thuyết giải pháp xử lý đất yếu phương pháp cọc xi măng đất Áp dụng vào công tác tính tốn – thiết kế Nội dung phạm vi nghiên cứu Nội dung: Công tác nghiên cứu làm đồ án dựa số liệu thu thập trường, bao gồm tài liệu địa chất, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn, địa động lực sử dụng để tính tốn thiết kế đánh giá mức độ khả thi phương pháp cọc xi măng đất yêu cầu đặt Phạm vi: Tại Khóm 2, thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh Phương pháp nghiên cứu  Thu thập, tham khảo tài liệu  Tổng hợp xử lý số liệu  Phương pháp thí nghiệm  Phương pháp khảo sát thực địa  Phương pháp sử dụng phần mềm  Phương pháp tính tốn thiết kế  Phương pháp đánh giá CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Tình hình nghiên cứu giới Tại châu âu, công nghệ cọc CDM nghiên cứu bắt đầu ứng dụng Thụy Điển Phần Lan bắt đầu năm 1967 Nước ứng dụng công nghệ CDM 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 xi măng đất 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 khối lượng xử lý cọc CDM Trung Quốc vào khoảng triệu m3 Năm 1977, Trung Quốc bắt đầu thí nghiệm phòng nghiên cứu chế tạo máy trục để trộn sâu Từ năm 80 tới nay, nhiều công ty viện nghiên cứu nước giới như: Mỹ, Liên Xô, Thụy Điển, Nhật Bản, Trung Quốc, Phần Lan, … không ngừng cải tiến nâng cao kỹ thuật thiết bị thi công trường, công nghệ gia cố đất chất kết dính Năm 1992 Nhật Trung hợp tác triển khai công nghệ CDM Trung Quốc, cụ thể cảng Yantai, dự án có 60.000m3 xử lý ngồi biển thiết kế thi công kỹ sư Trung Quốc 1996 Tại Đông Nam Á, công nghệ cải tạo đất yếu cọc CDM để cải tạo loại đất sét ven biển dạng bùn sét hữu thường gặp số thành phố lớn như: Bangkok, Malina, Jataka, Hà Nội, Đồng sông Cửu Long,… mang lại hiệu kinh tế cao giải pháp hợp lý Tình hình nghiên cứu nước Tại Việt nam, việc áp dụng thi công đại trà gia cố đất sử dụng công nghệ khô trộn sâu – thi công cọc CDM bắt đầu tiến hành từ năm đầu kỷ 21 Năm 2001, tập đồn Hercules Thuỵ điển hợp tác với Cơng ty Cổ Phần 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 3000 m3/bể) cơng trình Tổng kho xăng dầu Cần thơ cọc xi măng đất Từ năm 2002 đến 2005 có số dự án bắt đầu ứng dụng cọc CDM vào xây dựng cơng trình đất, như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) sử dụng 4000m cọc CDM 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 nước khu 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 Xi măng đến tính chất cọc CDM, nhằm ứng dụng cọc CDM vào xử lý đất yếu, chống thấm cho cơng 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 CDM ứng dụng Plazza Vĩnh Trung hình thức: Làm tường đất làm cọc thay cọc nhồi Tại Tp Hồ Chí Minh, cọc CDM sử dụng dự án Đại lộ Đông Tây, building Saigon Times Square Hiện nay, kỹ sư hãng Orbitec đề xuất sử dụng cọc CDM để chống ổn định cơng trình hồ bán nguyệt – khu thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) kiến nghị chọn cọc CDM xử lý đất yếu Hiện cơng trình vào hoạt động bình thường, dễ dàng kiểm chứng ta xem Đại Lộ Đơng Tây Building Saigon Times Square 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Vị trí địa lý Tiểu Cần thị trấn thuộc huyện Tiểu Cần nằm phía tây tỉnh Trà Vinh, thuộc tả ngạn sông Hậu, có diện tích 4,02 km2  Phía đơng giáp huyện Châu Thành  Phía tây giáp huyện Cầu Kè  Phía nam giáp huyện Trà Cú sơng Hậu  Phía bắc giáp huyện Càng Long Thị trấn Tiểu Cần bao gồm khóm: Khóm 1, khóm 2, khóm 3, khóm 4, khóm 5, khóm Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu Hình 1.2 Tọa độ xây dựng cơng trình 1.2.2 Đặc điểm địa hình Huyện Tiểu Cần có địa hình tương đối phẳng, ngồi giồng cát có địa hình cao đặc trưng 1,6m khu vực ven sơng Hậu, Cần Chơng cao 1,0m, lại phần lớn diện tích đất huyện có cao trình bình quân phổ biến từ 0,4 - 1,0m Địa hình có hướng thấp dần phía Đơng Nhìn chung, địa hình thích hợp cho canh tác lúa, hoa màu lâu năm Tuy nhiên, khu vực gò thường thiếu nước canh tác mùa khơ, bố trí luân canh lúa màu số khu vực trũng thấp có điều kiện trao đổi nước thích hợp canh tác lúa kết hợp ni trồng thủy sản 1.2.3 Đặc điểm khí hậu Nhiệt độ: Nền nhiệt độ trung bình tương đối cao qua tháng năm Nhiệt độ trung bình/tháng từ 25 - 28ºC, nhiệt độ cao vào tháng 4, (28ºC) thấp vào tháng 12, (25ºC) không chênh lệch lớn ngày đêm Năng lượng xạ: Trung bình cao ổn định qua tháng, từ 5.300-8.400 cal/cm²/tháng Nhìn chung nhiệt độ lượng xạ quang hợp thuận lợi trồng trọt, thỏa mãn nhu cầu phát triển cho hầu hết loại thực vật nhiệt đới Độ ẩm khơng khí: Tương đối cao, trung bình 80 - 90%, cao vào tháng mùa mưa (8,9,10) thấp vào tháng mùa khơ (1,2,3,4) Lượng bốc hơi: Từ 3,5 - 5,5 mm/ngày, cao vào mùa khô Mưa: Thời gian mưa từ cuối tháng đến cuối tháng 10 (5 tháng), lượng mưa thấp, bình quân 1.000 - 1.200 mm, lượng mưa phân bố không đều, tập trung vào tháng 8, Gió: Có mùa gió ứng với mùa: mùa mưa gió Tây Nam; mùa nắng gió Đơng Bắc Đơng Nam Đặc biệt, gió chướng xuất từ tháng 10 chấm dứt vào tháng 4, 5, từ biển thổi vào với tốc độ mạnh dần mạnh vào tháng 2, Tóm lại, khí hậu thuận lợi nhiệt độ lượng xạ Mưa, lượng bốc hơi, gió chướng yếu tố khí hậu hạn chế cho việc khai thác sử dụng đất huyện 1.3 ĐẶC ĐIỂM DÂN CƯ – KINH TẾ - XÃ HỘI 1.3.1 Dân cư Theo niên giám thố ng kê năm 2014, huyê ̣n Duyên Hải có tổ ng diê ̣n tích 42.007 ha, đó: Đấ t sản xuấ t nông nghiê ̣p 4.980 ha, lâm nghiê ̣p 5.726 ha, đấ t chuyên dùng 2.757 và đấ t ở 498 Dân số toàn huyê ̣n là 103,4 nghìn người với 21.425 hô ̣, mâ ̣t đô ̣ dân số 245 người/km2 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 THƠNG TIN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Cơng trình thiết kế đường phục vụ giao thông vận tải khu vực tỉnh Trà Vinh dự án khởi công xây dựng vào ngày 17 tháng 08 năm 2014, thời gian hoàn thành dự án ban đầu cuối năm 2014 Chủ đầu tư “Ngân hàng cổ phần thương mại Kiên Long – Trụ sở phòng giao dịch Tiểu Cần” Dự án có tổng chiều dài tồn tuyến 200m Từ Km2 + 835 ÷ Km3 + 035 Hình 3.1 Vị trí bắt đầu xây dựng tuyến đường 3.2 CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT Căn vào công tác khoan khảo sát địa chất cơng trình và bản đờ mă ̣t cắ t điạ chấ t thực Khóm 2, thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh, địa tầng khu vực khảo sát có những nét đă ̣c trưng phân bố từ xuố ng sau: Lớp D: Lớp san lấp: Đất cát + sét Lớp D có thành phần sét, đất đá, màu nâu vàng Do lớp san lấp nên thành phần đất đá hỗn tạp Lớp phân bố bề mặt địa hình, gặp hố khoan, có bề dày lớp biến đổi từ 1.3m (HK2) đến 1.4m (HK1) Cao độ đáy lớp biến đổi từ 1.3m (HK2) đến -1.4m (HK1) Phạm vi phân bố thể bảng sau: STT Lỗ khoan Cao độ mặt lớp (m) SPT Bề dày (m) Mô tả N30 (búa) 31 HK1 0.00 1.40 - Lớp san lấp: Sét, màu nâu vàng HK2 0.00 1.30 - Lớp san lấp: Sét, màu nâu vàng Lớp 1: Cát bụi Lớp có thành phần cát lẫn bụi, màu xám đen, nâu vàng, kết cấu rời rạc Lớp gặp hố khoan, có bề dày lớp biến đổi từ 5.40m (HK1) đến 5.50m (HK2) Cao độ đáy lớp -6.80m Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT N30 = 4-7, khả chịu tải Phạm vi phân bố thể bảng sau: STT Lỗ khoan Cao độ mặt lớp (m) SPT Bề dày (m) Mô tả N30 (búa) HK1 -1.40 5.40 5-7 Cát bụi, màu xám đen, nâu vàng, kết cấu rời rạc HK2 -1.30 5.50 4-6 Cát bụi, màu xám đen, nâu vàng, kết cấu rời rạc Lớp 2: Sét dẻo Lớp đất có thành phần sét, lẫn vỏ sò, màu xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Lớp gặp hố khoan, có bề dày lớp biến đổi từ 11.00m (HK2) đến 11.20m (HK1) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -17.80m (HK2) đến -18.00m (HK1) Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT N30 = 0-1, lớp đất khả chịu tải Phạm vi phân bố thể bảng sau: STT Lỗ khoan Cao độ mặt lớp (m) SPT Bề dày (m) Mô tả N30 (búa) HK1 -6.80 11.20 HK2 -6.80 11.00 0-1 Sét dẻo lẫn vỏ sò, màu xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Sét dẻo lẫn cát, màu xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Lớp 3: Sét dẻo Lớp đất có thành phần sét, đơi chỗ kẹp cát, màu xám xanh, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Lớp gặp hố khoan, có bề dày lớp biến đổi từ 13.50m (HK1) đến 15.20m (HK2) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -31.50m (HK1) đến 33.00m (HK2) Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT N30= – 29, đất có khả chịu tải trung bình Phạm vi phân bố thể bảng sau: 32 STT Lỗ khoan SPT Cao độ Bề dày (m) mặt lớp (m) Mô tả N30 (búa) HK1 -18.00 13.50 – 29 HK2 -17.80 15.20 - 24 Sét dẻo, màu xám xanh, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Sét dẻo kẹp cát, màu nâu vàng, xám xanh, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng 3.3 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Bảng 3.1 Chỉ tiêu lý lớp đất STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị trung bình Hàm lượng hạt cát % 74.2 6.2 8.0 Hàm lượng bột sét % 25.8 93.8 92.0 Độ ẩm W % 29.3 52.8 32.8 Dung trọng g/cm3 1.67 1.87 Tỷ trọng 2.621 2.720 Hệ số rỗng eo 1.393 0.937 Giới hạn chảy LL % 58.3 57.1 Giới hạn dẻo PL % 28.4 26.7 Chỉ số dẻo PI % 29.9 30.5 10 Độ sệt LI 0.82 0.20 11 Góc ma sát (cắt phẳng) Độ 4004’ 10037’ 12 Lực dính C kG/cm2 0.120 2.660 (cắt phẳng) 0.472 13 Góc ma sát (Nén trục UU) Độ 0000’ 14 Cường độ kháng cắt Cuu (Nén trục UU) kG/cm2 0.139 15 Áp lực tiền cố kết Pc kG/cm2 1.34 3.93 16 Hệ số cố kết theo phương đứng Cv (cấp P: 1-2 kG/cm2) cm2/s x 10-3 0.527 0.786 0000’ 0.514 33 17 Hệ số nén thể tích mv cm2/kG (cấp P: 1-2 kG/cm2) 0.051 0.010 18 Chỉ số nén Cc 0.46 0.32 19 Chỉ số nở Cs 0.05 0.09 20 Giá trị N SPT (búa /30cm) 0-1 8-29 Búa 4-7 3.4 TÍNH TỐN – THIẾT KẾ CỌC XI MĂNG ĐẤT (CDM) 3.4.1 Các thông số thiết kế đường Trong thực tế việc thiết kế đưa thông số tính tốn cho đường phụ thuộc nhiều yếu tố, đòi hỏi phải đảm bảo yêu cầu lưu lượng, mật độ xe yêu cầu chống tràn, chống ngập mùa lũ… Các thông số đường đắp chọn sau:  Bề rộng mặt đường 20m  Chiều dài đường 200m  Bề rộng đáy đường 29m  Chiều cao đất đắp 2.2m  Chiều cao lớp áo đường 0.3m  Độ dốc mái taluy 1:1.5 Hình 3.2 Hình vẽ minh họa mặt cắt ngang đường 3.4.2 Các loại tải trọng tác dụng Tải trọng lớp đất đắp: Pdd = γdd*hdd = 1.8*2.2 = 3.96 (T/m3) Tải trọng xe chạy: Pht = (T/m3) Tải trọng lớp áo đường: 34 Pad = γad*had = 2*0.3 = 0.6 (T/m3)  Tổng tải trọng truyền xuống đất Ptc = Pdd + Pht + Pad = 5.56 (T/m3) 3.4.3 Chiều sâu ảnh hưởng Hah cơng trình Theo tiêu chuẩn TCXD 245:2000 tải trọng cơng trình xem khơng ảnh hưởng đến đất bên độ sâu Z ứng suất cơng trình truyền xuống thỏa mãn biểu thức sau: σgl = (0.1 ÷ 0.2) σbt Hệ số 0.1 đất yếu, 0.2 đất tốt Bảng 3.2 Kết tính tốn σbt σgl Điểm hi zi B1/Z B2/Z Lz 2Lz σgl σbt σ𝑔𝑙 ⁄σ𝑏𝑡 2 1.88 0.5 55.60 72.9 0.76 2 2.5 0.94 0.493 0.986 54.82 105.3 0.52 1.7 0.63 0.479 0.958 53.26 137.7 0.38 1.3 0.47 0.463 0.962 51.49 171.15 0.30 10 1.0 0.38 0.443 0.886 49.26 201.25 0.24 12 0.8 0.31 0.409 0.818 45.48 253.75 0.18 14 0.7 0.27 0.379 0.758 42.14 287.1 0.15 16 0.6 0.23 0.35 0.7 38.92 312.65 0.12 18 0.6 0.21 0.347 0.694 38.59 373.1 0.10 10 20 0.5 0.19 0.309 0.618 34.36 409.5 0.08 11 22 0.5 0.17 0.305 0.61 33.92 455.7 0.07 12 24 0.4 0.16 0.262 0.524 29.13 492.9 0.06 Với σgl = 38.59 , σbt = 373.1 thỏa mản biểu thức  Độ sâu cọc chọn 18m (𝑍𝑝 ) 3.4.4 Xác định độ lún trước gia cố Độ lún đất trước gia cố tính theo cơng thức sau: Sc =Cc ℎ𝑖 1+𝑒0 log( 𝜎𝑏𝑡 +𝜎𝑔𝑙 𝜎𝑏𝑡 ) 35 Trong : e0 hệ số rỗng đất hi bề dày lớp phân tố (m) Bảng 3.3 Kết tính lún stt Độ sâu Bề dày e0 Cc σgl σbt (KN/m2) (KN/m2) 𝑆𝑐𝑖 1.393 0.46 55.6 72.9 0.095 1.393 0.46 53.26 137.7 0.164 10 1.393 0.46 49.26 201.25 0.183 14 1.393 0.46 42.14 287.1 0.160 18 1.393 0.46 38.59 373.1 0.148 Sc = ⅀Sci =0.75 (m) Độ lún tức thời xác định theo TCXD 245:2000 Si = (m-1) * Sc Chọn m= 1.2 (hằng số tiêu chuẩn) Si= (1.2 – 1) * 0.75 = 0.15 (m) Độ lún tổng cộng: S = Si + Sc = 0.9 (m) Vậy độ lún giới hạn đất vượt giới hạn cho phép [S]=30 cm nên cần phải có biện pháp gia cố trước xây dựng 3.4.5 Chọn thơng số tính tốn Lực dính khơng nước Cu 1.0 t/m2 Sức kháng cắt cọc (Cp) 250 kN/m2 Đường kính cọc xi măng – đất (dp) 0.8 m Hình 3.3 Mặt cắt ngang xử lý 36 3.4.6 Tính tốn khả chịu tải thiết kế a) Khả chịu tải tới hạn theo đất cọc Qgh,đ= (πdp Hp + 2.25π𝑑𝑝2 )Cu  Qgh,đ = (3.14*0.8*18 + 2.25*3.14*0.82) = 49.74 (T) b) Khả chịu tải trọng tới hạn theo vật liệu làm cọc Chịu tải ngắn hạn Qgh,nh-p= Ap(3.5Cp + 3σh)  Qgh,nh-p = 𝜋R2(3.5Cp + 3( σv + 5Cu)) = 3.14*0.42[3.5*250 + 3(64 + 5*10)] =611.4 (KN) Chịu tải dài hạn Qgh,dh-p= (0.65  0.85)Qgh,nh-p  Qgh,dh-p = (397.41 ÷ 419.69) Ta thấy : Q gh,đ < Qgh,nh-p Chọn khả chịu tải giới hạn tính toán là: Q gh,tt = Q gh,đ = 49.74 (T) c) Ứng suất tác dụng lên cọc p  Qp Ap P tc  a  (1  a) Hệ số an toàn: Fs = Md Mp Qgh,tt 𝑄𝑝 Bảng 3.4 Kết tính ứng suất cọc xi măng đất bố trí hình vng STT d(m) Ap a Mđ Mp Q gh,tt Qp Fs σp (kN/m2) (kN/m2) 1.7 0.5 0.173 2500 25000 497.4 109.24 4.553 217.44 1.8 0.5 0.154 2500 25000 497.4 117.07 4.248 233.03 1.9 0.5 0.138 2500 25000 497.4 124.59 3.992 247.99 2.0 0.5 0.125 2500 25000 497.4 131.45 3.783 261.65 2.1 0.5 0.113 2500 25000 497.4 138.49 3.591 275.66 2.2 0.5 0.103 2500 25000 497.4 144.96 3.431 288.53 2.3 0.5 0.09 25000 497.4 154.33 3.223 307.18 2500 37 2.4 0.5 0.087 2500 25000 497.4 156.67 3.175 311.83 2.5 0.5 0.08 2500 25000 497.4 162.41 3.063 323.26 10 2.6 0.5 0.074 2500 25000 497.4 167.67 2.967 333.73 Với Qp =162.41 hệ số an tồn Fs =  Khoảng cách cọc 2.5m Hình 3.4 Sơ đồ bố trí cọc d) Khả chịu tải cọc có kể đến từ biến Qgh,dh-p = 0.65*Qgh,nh-p  Qgh,dh-p = 0.65*61.14 = 39.741 (T) _Ứng suất cọc có kể đến từ biến σgh,dh-p = Qgh,dh−p Ap = 39.741 0.5 =79.482 (T/m2) e) Xác định độ lún Vì σp = 323.26 kN/m2 < σgh,dh-p = 794.82 kN/m2 Nên độ lún Δh1 tính theo trường hợp Δh1 = = 𝑃𝑡𝑐 𝐻𝑐 𝑎𝑀𝑝 +(1−𝑎)𝑀đ 55.6∗18 = 0.233 (m) 0.08∗25000+(1−0.08)∗2500 ∆ℎ2 = 𝑆𝑠𝑒𝑡 = 𝐶𝑐 𝜎𝑏𝑡 + 𝜎𝑔𝑙 𝐻𝑖 ) log ( + 𝑒𝑜 𝜎𝑏𝑡 Bảng 3.5 kết tính lún bên cọc Độ sâu hi σgl σbt E0 Δh2 20 34.36 409.5 1.014 0.01112 38 22 33.92 455.7 0.953 0.010218 24 29.13 492.9 0.957 0.008155 26 28.8 532.95 0.918 0.007627 28 28.58 573.4 0.888 0.007161 30 23.69 614.25 0.852 0.005679 32 23.46 703.8 0.598 0.005703 34 23.24 740.95 0.616 0.005312 ⅀Δh2 (m) 0.060975 Độ lún tổng cộng cơng trình là: Δh = Δh1 + Δh2 = 23.3 + 6.1 = 29.4 (cm) Ta nhận thấy Δh < [S] = 30cm  Thỏa điều kiện biến dạng thẳng đứng f) Xác định độ cố kết U = - exp[ −2𝐶𝑣 𝑡 ] 𝑅 𝐹(𝑛) Ta có : Cv = 0.63 (m2/năm) R = 0.56d = 0.56*2.5 = 1.4 ( Vì lưới vng ) 𝑅 1.4 𝑟 0.4 n= = = 3.5 hc = 18m F(n) = n2     n  1 kđ  H c   = 1.216 ln(n)  0.75  1        n 1  n  4n   n r kc    Bảng 3.6 Độ cố kết theo tháng t (tháng) n F(n) U (%) S(t) 3.5 1.216 41.06 12.07 3.5 1.216 65.26 19.18 3.5 1.216 79.53 23.38 3.5 1.216 87.93 25.85 3.5 1.216 92.89 27.30 39 3.5 1.216 95.81 28.16 3.5 1.216 97.53 28.67 3.5 1.216 98.54 28.97 3.5 1.216 99.14 29.14 10 3.5 1.216 99.49 29.25 11 3.5 1.216 99.70 29.31 12 3.5 1.216 99.82 29.34 Từ bảng ta thấy vào thời điểm t = tháng độ lún cơng trình St =23.38 cm Độ lún lại cơng trình: Scl = Δh – St = 29.4 – 23.38 = 6.02cm < 8cm  Cơng trình ổn định sau tháng  Độ cố kết trước gia cố U = 90% (−𝜋2𝐶𝑣2.𝑡) 𝑈 = 1− 2𝑒 ℎ 𝜋 Trong Hc = 18m Cv = 0.63 m2/năm Từ công thức ta t = 436 năm Để đạt độ cố kết 90% cần 436 năm g) Tính tốn độ lún lệch Theo Brom Bormen(1979) độ lún lệch tính sau    tb Gd Trong Ứng suất cắt trung bình 𝜏𝑡𝑏 = 0.8𝑃𝑡𝑐 2(𝐵+1)𝐻𝑐 = 0.8∗55.6 2(27.5+1)∗18 = 0.043 (kN/m2) B = 27.5 m Ptc : 55.7 (kN/m2) Modun trượt 𝐺𝑑 = 𝑀𝑑 2(1+𝜇𝑑 ) = 2500 2(1+0.3) = 961.54 (kN/m2 ) 40 Md = 2500 (kN/m2) µ = 0.3 (Đối với sét ) 𝜏𝑡𝑏 0.043 43  α=  Độ lún lệch không đáng kể 𝐺𝑑 = = 961.54 961540 < 400 ÷ 300 3.4.7 Kết Từ kết tính tốn trên, ta có bảng sau: Bảng 3.7 So sánh số trước sau gia cố Các thơng Trước gia cố sơ tính tốn Sau gia Tiêu chuẩn cố cho phép Đánh giá Nhận xét < 30 cm Độ lún 75 cm 29.4 cm (22 TCN- giảm 61 Đạt % 262) Độ cố kết 90% 436 năm tháng - Đạt Tăng 1046% Theo kết bảng so sánh cho thấy hiệu gia cố cọc xi măng – đất mang lại hiệu cao mặt Với đường có: Bề rộng đáy đường 27.5m ta thiết kế 12 cọc Chiều dài đường 200m ta thiết kế 80 cọc 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Kết đạt Gia cố đất yếu phương pháp cọc xi măng đất giúp cho cơng trình ổn định khả xử lý sâu so với phương pháp khác lại hạn chế mặt chi phí Tìm hiể u, tiń h toán đươ ̣c các tin ́ h chấ t li,́ sức chiụ tải của đấ t nề n theo phương pháp cọc xi măng đất Khu vực tỉnh trà Vinh, cụ thể khu vực thiết kế cọc xi măng đất có Địa Tầng tương đối tốt, lớp đất yếu nằm khoảng 18m nên việc thiết kế khơng gặp khó khăn số nơi khác Những vấn đề tồn Trong suốt thời gian thực đề tài, có nhiều cố gắng nhìn chung đề tài nhiều vấn đề chưa giải như: Các thông số tính tốn đề tài mang tính chất tương đối, hạn chế mặt số liệu Thiếu phân tích, đánh giá sâu đặc trưng, tính chất đất khu vực Quá trình kiểm toán đất ứng dụng cọc xi măng đất mang tính chất tương đối khu vực xây dựng Kiến thức hạn chế nên trình bày nhiều vấn đề chưa giải quyết, đề tài mang nặng lí thuyết; thiếu kinh nghiệm thực tế KIẾN NGHỊ Khi áp dụng phương pháp cọc xi măng đất cần hiểu rõ địa tầng, cấu tạo để việc gia cố mang lại hiểu cao nhất, giúp giảm giá thành thi công Đặc biệt cần phải nghiên cứu, học hỏi kinh nghiệm người thi công tỷ lệ trộn, nhằm tránh gây lãng phí thiếu hụt q trình thiết kế Đối với cơng trình đường huyện Tiểu Cần, lớp đất yếu nằm khoảng 18m nên phương pháp cọc Xi Măng-Đất, tham khảo sử dụng cọc ép thi công nhằm mục đích tiết kiệm chi phí 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Thị Thanh Thủy, Thiềm Quốc Tuấn - Sổ tay thí nghiệm địa kỹ thuật, nhà xuất Đại Học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2014 [2] Hồng Văn Tân, Trần Đình Ngơ, Phan Xn Trường, Phạm Xn, Nguyễn Hải Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu, nhà xuất xây dựng [3] Nguyễn Viết Trung, Vũ Minh Tuấn – Cọc đất xi măng phương pháp gia cố đất yếu, nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2011 [4] Phan Hồng Quân - Nền Móng, nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2006 [5] Phan Thị Hà San, Lê Minh Sơn - Địa kỹ thuật, nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2010 [6] Thiềm Quốc Tuấn, Nguyễn Văn Thành, Trương Minh Hoàng - Chuyên đề “Nghiên cứu ổn định mái dốc có xét tới tượng lưu biến trượt sâu độ bền vững lâu dài khối đất bờ dốc”, 2001 [7] Tô Viết Nam - Slide giảng, trường đại học Bách Khoa TP.HCM [8] TCVN 9403:2012 : Gia cố đất yếu - phương pháp trụ đất xi măng [9] TCVN 9906:2014 – Cơng trình thủy lợi cọc xi măng đất thi công theo phương pháp jetgrouting yêu cầu thiết kế, thi công nghiệm thu cho xử lý đất yếu [10] Tiêu chuẩn ngành 22TCN – 262 : Quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đắp đất yếu [11] Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 245:2000 : Gia cố đất yếu bấc thấm nước 43 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hình trụ hố khoan Phụ lục 2: Mặt cắt địa chất Phụ lục 3: Bảng tổng hợp tính chất lý hố khoan Phụ lục 4: Bảng tra kết Lz 44 ... khả thi phương pháp cọc xi măng đất yêu cầu đặt Phạm vi: Tại Khóm 2, thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh Phương pháp nghiên cứu  Thu thập, tham khảo tài liệu  Tổng hợp xử lý số liệu... đường thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh  Thu thập tài liệu cọc xi măng đất: TCVN 9403:2012 – Gia cố đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng TCVN 9906:2014 – Cơng trình thủy lợi cọc xi. .. Do vấn đề đặt để cải tạo đất yếu bên để đáp ứng u cầu ổn định cho cơng trình Đề tài Xử lý đất yếu cọc xi măng đất khóm 2, thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh làm sáng tỏ điều kiện