Nghiên cứu phương án xử lý nền nhà xưởng gia cố ở một số khu công nghiệp

1. Tổng quan về cọc xi măng đất và cơ sở lý thuyết tính toán độ lún của nền gia cố bằng cọc xi măng đất. 2. Tính toán độ lún của nền khu công nghiệp khi gia cố cọc xi măng đất bằng phương pháp phân tích với chiều dài và khoảng cách cọc thay đổi. 3. Mô phỏng ứng xử lún của nền đất yếu gia cố cọc xi măng đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D với chiều dài và khoảng cách cọc thay đổi. So sánh đánh giá độ lún khi thay đổi chiều dài và khoảng cách cọc theo hai phương pháp trên.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC LINH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XƯỞNG GIA CỐ Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS ĐỖ THANH HẢI Cán chấm nhận xét 1: PGS TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 2: GS TS TRẦN THỊ THANH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 03 tháng 07 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Bùi Trường Sơn PGS TS Võ Phán GS TS Trần Thị Thanh TS Nguyễn Việt Tuấn TS Lại Văn Quí Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS BÙI TRƯỜNG SƠN TS LÊ ANH TUẤN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC lập - Tự - Hạnh Phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Ngọc Linh MSHV: 1570121 Ngày, tháng, năm sinh: 24/08/1991 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 60580204 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHUƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XUỞNG GIA CỐ Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan cọc xi măng đất sở lý thuyết tính tốn độ lún gia cố cọc xi măng đất Tính tốn độ lún khu cơng nghiệp gia cố cọc xi măng đất phương pháp phân tích với chiều dài khoảng cách cọc thay đổi Mô ứng xử lún đất yếu gia cố cọc xi măng đất phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D với chiều dài khoảng cách cọc thay đổi So sánh đánh giá độ lún thay đổi chiều dài khoảng cách cọc theo hai phương pháp II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/03/2018 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THANH HẢI Tp HCM, ngày thảng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS ĐÕ THANH HẢI PGS.TS LÊ BÁ VINH TS LÊ ANH TUẤN LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, học viên gửi đến quý thầy Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng lòng biết ơn sâu sắc, nhờ hướng dẫn, giảng dạy tận tình cho học viên kiến thức quý báu học kỳ vừa qua Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành Học viên chân thành cảm ơn tận tâm giúp đỡ TS Đỗ Thanh Hải, Thầy hết lòng giúp đỡ hướng dẫn em thời gian học tập, Thầy hỗ trợ em nhiều kiến thức chuyên môn, nguồn tài liệu lời động viên trình học viên học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Học viên xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Bá Vinh, PGS TS Võ Phán, PGS TS Bùi Trường Sơn, PGS TS Châu Ngọc Ẩn, PGS TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa với tinh thần đầy nhiệt huyết lòng u nghề, ln tận tâm giảng dạy cung cấp cho học viên nhiều tài liệu quan trọng cần thiết trình học tập qua học kỳ Xin gửi đến Cha Mẹ lòng biết ơn ln động viên, tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XƯỞNG GIA CỐ Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP Cọc xi măng đất ứng dụng để gia cố khu công nghiệp Hiệp Phước-Nhà Bè với bề dày lớp đất yếu lên đến 27 m Cọc xi măng đất thi công cánh trộn đạt hiệu độ sâu nhỏ 20 m xuyên hết lớp đất yếu nên phần đất yếu lại mũi cọc gây nên lún cố kết Vì vậy, luận văn tập trung nghiên cứu ứng xử cố kết vùng gia cố đất yếu vùng gia cố ứng xử cố kết sau gia cố với chiều dài cọc khoảng cách bố trí cọc thay đổi để làm rõ mối quan hệ độ lún cố kết với chiều dài cọc, khoảng cách cọc độ lún cố kết theo thời gian gia cố đất yếu cọc xi măng đất dạng cọc treo Nghiên cứu tiến hành phương pháp phân tích mà độ lún khối gia cố tính theo tiêu chuẩn TK Geol3: 2013 Chai and Carter 2011 phương pháp mô phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D Kết nghiên cứu đạt là: (1) Độ lún khối gia cố nhỏ, khoảng 1% chiều dài cọc độ lún tăng tăng chiều dài cọc tăng khoảng cách cọc Để giảm độ lún khối gia cố việc giữ nguyên chiều dài cọc giảm khoảng cách cọc 0.2 m hiệu lần giữ nguyên khoảng cách cọc giảm chiều dài cọc m; (2) Độ lún vùng khối gia cố giảm tăng chiều dài cọc Khi giữ nguyên khoảng cách cọc tăng chiều dài cọc, với chiều dài cọc tăng m, độ lún giảm từ 6-15%; (3) Độ lún tổng sau gia cố giảm tăng chiều dài cọc; (4) Cả hai phương pháp phân tích cho kết tính tốn gần giống độ lún theo thời gian với khác khơng q cm; (5) Độ lún tính phần tử hữu hạn gần với tác giả Chai and Carter 2011 để thiên an tồn tính theo tiêu chuẩn TK Geo 13: 2013 THESIS SUMMARY Topic: STUDY ON SOIL IMPROVEMENT METHODS OF INDUSTRIAL FACTORY GROUND IN SOME AREAS Soil-cement columns have been applied to reinforce Hiep Phuoc-Nha Be industrial zone with a thickness of 27 m soft soil Soil-cement columns are effective at a depth of less than 20 m and cannot penetrate the thickness of soft soil The clay layer remaining under the soil-cement column will cause consolidation settlement Therefore, the thesis focuses on settlement of the reinforcement block and soft soil under the reinforcement block with the soil- cement column lengths and the different spacing layout Thesis clarifies the relationship between consolidation settlement and time dependent consolidation settlement with column length and spacing of columns The study was conducted by analytical method in which settlement of reinforcement block calculated according to TK Geol3: 2013 and Chai and Carter 2011 and method of using finite element simulation using Plaxis 2D software Research results are: (1) Settlement in reinforcement block is about less than 1% of column length and increased settlement when increasing column length and column spacing In order to reduce the settlement in the reinforcement block, keeping the column length and reducing the column spacing every 0.2 m will be more efficient than times when keeping the spacing distance and reducing the column length every m; (2) The settlement under the reinforced block decreases with increasing column length When the column distance is maintained and the column length is increased, with the column length increasing every m, the settlement decreases from 6% to 15%; (3) Total settlement of the foundation after reinforcement decreases when increasing the column length; (4) Both methods of analysis give a similar result of time dependent consolidation settlement with a difference of not more than cm; (5) Settlement by finite element is close to Chai and Carter 2011 and for safety it can be calculated according to TK Geo 13: 2013 standard LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn tơi thực hiện, số liệu, hình ảnh, bảng biểu đề tài chân thực, không trùng lặp với nghiên cứu trước Các bảng biểu, hình ảnh, tài liệu, số liệu tham khảo trích dẫn, thích thu thập xác rõ ràng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 3.2 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 42 3.2.1 Vị trí gia cố 43 3.2.2 Điều kiện địa chất 43 3.2.3 Tải họng thiết kế 45 3.2.4 Thông số cọc xi măng đất 46 3.2.5 Tính tốn độ lún khối gia cố .46 3.2.5.1 Theo tiêu chuẩn TK Geo 13 46 a Sức chống cắt khơng nước cọc 46 b Sự phân bố tải trọng gia tăng ứng suất gia cố 47 c Tính lún .47 d Độ cố kết độ lún theo thời gian 47 3.2.5.2 Theo Chai and Carter (2011) .47 a Sự phân bố ứng suất tính tốn độ lún 48 b Độ cố kết độ lún theo thời gian 48 3.2.6 Tính tốn độ lún vùng khối gia cố 48 3.2.7 Tính tốn độ lún theo phần tử hữu hạn .48 a Mơ hình .48 b Mơ hình 2D .49 c Mơ hình vật liệu 50 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.3.1 Chiều sâu tính lún chưa gia cố .53 3.3.2 Độ lún khối gia cố 53 3.3.3 Độ lún cố kết vùng gia cố 55 3.3.4 Đô lún tổng sau gia cố 56 3.3.5 Độ lún theo thời gian 58 3.3.5.1 Trong khối gia cố 58 3.3.5.2 Vùng khối gia cố 60 3.3.5.3 Độ lún tổng theo thời gian 61 3.3.5.4 Độ lún cố kết lại sau thời gian thi công 62 3.3.6 Độ lún tính tốn theo phần mềm Plaxis 2D .62 3.3.7 Độ lún khối gia cố theo phần tử hữu hạn 62 3.3.8 Độ lún vùng khối gia cố theo phần tử hữu hạn 64 3.3.8.2 Độ lún tổng theo phần tử hữu hạn 65 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 TĨM TẮT LÍ LỊCH HỌC VIÊN 74 PHỤ LỤC A TÔNG QUAN VỀ XI MĂNG ĐẤT PHỤ LỤC B TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA NỀN GIA CỐ BANG cọc XI MĂNG ĐẤT Bảng 3.4 Các trường hợp phân tích toán Plaxis 2D Khoảng cách tim cọc đến tim cọc (m) Chiều dài cọc (m) Các trường hợp mô PTHH 0.8 1.0 1.2 A B c 12.0 D E F 14.0 G H I 16.0 b Mô hình 2D Nền đất gia cố mơ hình hóa tường cọc biến dạng phẳng liên tục hai giá trị độ cứng xem xét mét dài tất cọc dọc theo mặt cắt tính tốn Khoảng cách tâm cách tâm hai tường cọc chiều dày tường cọc sử dụng tính tốn biến dạng phẳng Khu vực gia tải mơ hình nửa đối xứng hình học có tổng chiều rộng 82 m chiều dài 149 m Điều kiện biên lưới phần tử hữu hạn thể Hình 3.2 Hình 3.2 Lưới PTHH điều kiện biên thoát nước c Mơ hình vật liệu Mơ hình vật liệu thơng số lớp đất chọn Bảng 3.5 Mô hình vật liệu thơng số cọc xi măng đất chọn Bảng 3.6 Vì mục tiêu tính tốn độ lún thơng qua q trình cố kết, đó, phát triển áp lực nước lỗ rỗng dư đất Wjvà Ur cọc quan trọng để phân tích Do đó, mơ hình vật liệu khơng nước chọn cho đất cọc Loại nước lựa chọn thông số ứng suất hữu hiệu Cả hai tính chất vật liệu khơng nước theo phương pháp A B cho kết điệu kiện ứng suất hữu hiệu phát triển áp lực nước lỗ rỗng Nhưng mơ hình vật liệu khơng nước theo phương pháp B khơng cung cấp đầy đủ thông số ứng suất hiệu áp lực nước lỗ rỗng góc ma sát lực dính với cường độ cắt khơng nước Trong trường hợp này, mơ hình vật liệu khơng nước theo phương pháp A chọn cho hai vật liệu Lóp đất bùn sét, trạng thái chảy có độ bão hòa tính nén lún cao nên xem xét tính tốn mơ hình đất yếu (SSM) Cọc xi măng đất tải trọng lớp đất lại thể mơ hình dẻo hồn tồn đàn hồi tuyến tính tn theo các tiêu chí phá hoại Mohr-Coulomb Các thơng số cho lớp bùn sét chảy số trương nở điều chỉnh K* số nén điều chỉnh Ằ* tính tốn từ thí nghiệm nén cố kết Môđun đàn hồi cát tuyến Ẽ50 lớp đất cọc lấy dựa vào qu Bảng 3.5 Bảng 3.6 Hệ số thấm phương đứng kv lớp bùn sét chảy lấy từ thí nghiệm cố kết hệ số thấm phương ngang kh giả sử lần kv Bảng 3.5 Mơ hình vật liệu thơng số lớp đất Thông số Hỗn hợp đất Bùn sét yếu san lấp Độ sâu (m) 0-3.5 3.5 - 30.5 Mơ hình vật liệu MC ss Loại vật liệu Sét, dẻo cứng Cát pha 30.5 - 36.5 36.5 - 47.5 MC Undrained Undrained Undrained MC Drained Sét, dẻo nửa cứng Cát pha 47.5 - 49 49-50 MC MC Undrained Drained Dung trọng tự nhiên, y kN/m3 16 14.99 20.16 20.2 19.25 20.1 Hệ số áp lực đất, Ko 0.53 0.62 0.59 0.59 0.76 0.59 Hệ số rỗng, e 0.756 2.146 0.843 0.578 0.809 0.585 Hệ số nén hiệu chỉnh, Ằ* - 0.031 - - - - Hệ số dỡ tải hiệu chỉnh, K* - 0.024 - - - - Hệ số nén ứng suất, M - 1.264 - - - - Góc ma sát hữu hiêu, ộ' (độ) 28° 22°48' 24° 24°32' 14°00' 24°33' Lực dính hữu hiệu, c' (kPa) 12 11.7 26.4 9.2 34.7 10.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Mô đun đàn hồi, Eref (kPa) 15000 1983.9 20000 11602.3 30000 15000 Hệ số thấm, k (m/ngày) 3E-3 8.64E-4 8.64E-5 8.64E-2 8E-5 8.64E-2 Hệ so Poisson, V Bảng 3.6 Mơ hình vật liệu thơng số cọc xỉ mãng đất Bảng 3.6 Mơ hình vật liệu thông số cọc xỉ mãng đất 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3.1 Chiều sâu tính lún chưa gia cố Với tải frọng ngồi tác dụng lên đất chưa gia cố, chiều sâu tắt lún vượt qua lớp cát pha bên Độ lún cố kết lớp đất bên chưa gia cố 40.7 cm, vượt độ lun cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 9362: 2012 Vì vậy, cần gia cố đất để độ lún cố kết lại giảm thỏa mãn theo tiêu chuẩn Biểu đồ phân bố ứng suất theo chiều sâu trình bày Hình 3.3: Hình 3.3 Điểu đồ phân bố ứng suất theo chiều sâu 3.3.2 Độ lún khối gia cố eo 20 ■ 60.20 xea.gg c / 70.97 Độ lún vùng gia cố tính tốn qua trường hợp thay đồi chiều /dài khoảng 80.95 Jvà _ -1ft • 90.93 /100.91 / 110 TK Geo cách cọc Bảng 3.8 Độ lún khối gỉa cổ tính theo hai phươngs 9pháp 1R / 120.87 130.35 13: 2013 Chai and Carter 2011 -20 » 140.83 /150.81 Chiều dài coc Lcoi (m) TK Geo 13: 2013 ứng suảt tai trọng Chai ban thản Vi i 150.79 and Carter 2011 jí 170.77 /180.75 M '.SB -30 / !9< ^X217.57 ■r 235.65 J