Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đường trên nền đất yếu khu vực từ cầu sang trắng 2 đến ngã ba lộ tẻ ba xe Thành phố Cần Thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ HƯNG THỜI NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm (CT) Mã số : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỔ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỊ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS ĐÕ THANH HẢI Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ VĂN PHA Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN CẢNH TUẤN Luận văn thạc sỹ bảo vệ trưởng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngày 14 tháng 08 năm 2015 Thành phần Hội đông đánh giá luận vẳn thạc sỹ bao gôm: Chủ tịch Hội đồng PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Cán nhận xét TS LÊ VĂN PHA Cán nhận xét TS NGUYỄN CẢNH TUẤN Thư ký PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN ủy viên TS PHẠM VĂN HÙNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM TRƯỞNG KHOA KTXD PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC Lập - Tự Do - Hạnh Phúc TP HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015 NHIÊM VU LUÂN VĂN THAC SĨ •••• Họ tên học viên : ĐỖ HƯNG THỜI Ngày sinh :19/05/1990 MSHV : 13091318 Nơi sinh : Tỉnh Sóc Trăng Chuyên ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM (CT) Mã ngành : 60580204 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN: MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TÔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG CHƯƠNG : LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC CÁT VÀ ĐỆM CÁT XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHƯƠNG : ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẨN THƠ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢƠ 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 19 tháng 01 năm 2015 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 14 tháng 06 năm 2015 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THANH HẢL CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS ĐỖ THANH HẢI PGS.TS LÊ BÁ VINH KHOA QUẢN LÝ PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM i LỜI CẢM ƠN Lời học viên xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng - khoa Kỹ thuật xây dựng, trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh quan tâm, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian học hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy TS Đỗ Thanh Hải hướng dẫn em hoàn thành luận văn Các thầy tận tình hướng dẫn, giúp em đưa nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trình học tập nghiên cứu Một lần xin gửi đến Q Thầy, Cơ Gia Đình lòng biết ơn sâu sắc Tuy vậy, với hạn chế số liệu thời gian thực hiện, chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến từ quý Thầy, Cô, đồng nghiệp bạn bè để luận văn thêm hồn thiện có đóng góp vào thực tiễn Trân trọng cám ơn ! Đỗ Hưng Thời TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ” Ngày nay, mật độ dân cư khu vực tuyến đường nghiên cứu ngày phát triển, nhu cầu lại người dân địa phương ngày cao Nhưng bề rộng đường hữu không đủ để đáp ứng nhu cầu lại người dân Vì việc nâng cấp mở rộng đường bên cạnh đường hữu cần thiết, việc lựa chọn giải pháp để gia cố đường hạn chế lún lệch hai đường quan họng Đề tài tập trung nghiên cứu, phân tích tính tốn làm việc giải pháp, tính tốn lún đường phương pháp giải tích, có sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để để phân tích, tính tốn so sánh với kết giải tích đưa số kết sau: Vùng ổn định điểm phân tích tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn cho kết độ sâu bề rộng vùng ổn định điểm lớn kết giải tích 40%, chiều sâu đệm cát tăng 1,2 bề rộng tăng 1,1 mức độ cố kết đất tăng 6% Khoảng cách cọc cát tăng 13% 25% độ lún đất giảm 14% 10%, chiều dài cọc cát tăng từ 9% 14% độ lún đất tăng 5% 11% Độ xáo trộn đất tăng lần, k x = 2,50.ky độ lún đất giảm 6%, kết phân tích, tính tốn chiều cao đất đắp để gia tải trước cho đường phương pháp phần tử hữu hạn cho kết lớn phương pháp giải tích 50% Khi mà chiều cao đất đắp gia tải trước tăng 25% 50% hệ số ổn định mái dốc Msf đất đắp đường giảm 16% 5% ABSTRACT TOPIC : “RESEARCH ON ROAD EMBANKMENT TREATMENT SOLUTIONS ON SOFT SOIL AREA FROM SANG TRANG TO NGA BA LO TE BA XE CAN THO CITY” Nowadays, the population density of routed area is developing; the traveled needs of local people are increasingly rising But the wide of existing road embankment wasn’t enough to travel of resident So the upgrade and expansion of the new road embankments next to the existing road embankment is essential, how is the selection of the solution to improve the new road embankment as well as limiting the settlement deviation between two road embankments is also very important This topic concentrates on research analyzes and calculations the work of the solution, calculated settlement road embankment by analytical methods, to have used the finite element method to analyze, calculate and compare with analytical method to give some results as following : When the zone of loose point is analyzed and calculated by the finite element method to give the results of depth and wide of the zone of loose point is greater the results of analytical method are 40%, the depth and wide of sand cushion increases 1.2 and 1.1 are increasing the level of consolidation of the ground 6% The distance of sand piles increases 13% and 25% are decreasing the settlement of the ground 14% and 10%, the length of sand piles increases 9% and 14% are increasing the settlement of the ground 5% and 11% The disturbance of the ground increases and kx = 2.50ky are decreasing the settlement of the ground 6%, the analytical and calculated results the height cover soil to preloading the new ground by the finite element method to give greater results the analytical method is 50% When the embankment height of preloading increase 25% and 50% is the slope stabilization coefficient Msf of the road embankment cover soil decrease 16% and 5% LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ’ cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi Các số liệu luận văn trung thực Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung luận văn TP.HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015 ĐỖ HƯNG THỜI Học viên cao học khóa 2013 Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dụng Cơng Trình Ngầm Truờng Đại Học Bách Khoa TP HCM XX MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG 1.1 ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC VẤN ĐỀ ĐẶT RA KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.1.1 Khái niệm phân loại đất yếu 1.1.1.1 Khái niệm đất yếu 1.1.1.2 Phân loại đất yếu 1.1.2 Đặc trưng trạng thái đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 1.1.3 Trạng thái vật lý đất 1.1.4 Các vấn đề đặt thiết kế thi công đắp đất yếu 1.1.4.1 ổn định 1.1.4.2 độ lún 1.1.4.3 Các vấn đề đặt thiết kế thi công đắp đất yếu 10 1.1.4.3.1 Những phá hoại quan sát 10 vi 1.1.4.3.1 Những phá hoại quan sát 11 1.1.4.3.2 Sự phát triển hư hỏng 12 1.1.5 Các vấn đề biến dạng 12 1.2 TÔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 13 1.2.1 Tổng quan giải pháp cọc cát để xử lý đất yếu 13 1.2.1.1 Lịch sử phát triển 13 1.2.1.2 Phạm vi sử dụng 13 1.2.1.3 Trình tự thi cơng 13 1.2.1.4 Hạn chế cọc cát 15 1.2.2 Tổng quan giải pháp đệm cát để xử lý đất yếu 15 1.2.2.1 Lịch sử phát triển 15 1.2.2.2 Phạm vi sử dụng 15 1.2.2.3 Trình tự thi cơng 16 1.2.2.4 Hạn chế đệm cát 17 1.3 CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN NỀN ĐẤT YẾU 17 1.4 NHẬN XÉT CHƯƠNG 20 CHƯƠNG : LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC CÁT VÀ ĐỆM CÁT XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẮT YẾU 21 2.1 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NỀN ĐƯỜNG 21 2.1.1 Xác định tải trọng tính tốn đường theo 22 TCN 262 - 2000 21 2.1.2 Lý thuyết xác định chiều cao phòng lún chiều cao đất đắp 22 vii 2.1.3 Lý thuyết kiểm tra ổn định điểm đất đắp 22 2.2 MƠ PHỎNG BÀI TỐN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 23 2.2.1 Lý thuyết tính tốn 23 2.2.1.1 Các bước mô phần mềm Plaxis 2D version 8.5 23 2.2.1.2 Xác định độ cố kết mô phần mềm Plaxis 2D Version 8.5 24 2.2.1.3 Bài tốn mơ 25 2.2.2 Các giai đoạn khai báo phương pháp phần tử hữu hạn 26 2.3 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN cọc CÁT 28 2.3.1 Đường kính có hiệu cọc cát 28 2.3.2 Tỷ số diện tích thay 28 2.3.3 Hệ số tập trung ứng suất n 30 2.3.4 Tỷ số ứng suất 30 2.3.5 Khả chịu tải trọng tới hạn cọc vật liệu rời 31 2.3.6 Độ cố kết độ lún đất thời điểm t 32 2.4 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐỆM CÁT 32 2.5 NHẬN XÉT CHƯƠNG 34 CHƯƠNG : ÚNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ 35 3.1 GIỚI THỆU TUYẾN ĐƯỜNG TỪ KHU VỰC CẦU SANG TRẮNG ĐẾN NGÃ BA Lộ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ 35 3.1.1 Giới thiệu chung 35 3.1.2 Phạm vi cơng trình 36 21 CHƯƠNG : LÝ THUYẾT TÍNH TỐN cọc CÁT VÀ ĐỆM CÁT XỬLÝ NÈN ĐƯỜNG TRÊN NÈN ĐẤT YẾU 2.1 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NỀN ĐƯỜNG: 2.1.1 Xác định tải trọng tính tốn đường theo 22 TCN 262 - 2000 [7]: Tải trọng xe cộ xem tải trọng số xe nặng tối đa lúc đỗ kín khắp bề rộng đường, phân bố lm chiều dài đường; tải trọng quy đổi tương đương thành lớp đất đắp có chiều cao hx xác định theo cơng thức sau : (2.1) Trong : G : Trọng lượng xe (chọn xe nặng nhất) (Tấn) n : Số xe tối đa xếp phạm vi bề rộng đường Ỵ : Dung họng đất đắp đường (T/m3) 1: Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m) Có thể lấy = 4.2(m) với xe có tải trọng G = 13(Tấn) = 130(KN) Lấy = 6.6(m) với xe có tải trọng G = 30(Tấn) = 300(KN) Lấy = 4.5(m) với xe xích có tải trọng G = 80(Tấn) = 800(KN) B (m) : Là bề rộng phân bố ngang xe B = n.b + (n - l).d + b = 1.8(m) với loại ôtô b = 2.7(m) với loại xe xích d = 1.3(m) khoảng cách ngang tối thiếu xe (2.2) 22 e = 0.5 -i- 0.8 (m) bề rộng lốp đôi vệt xe bánh xích -4 - *L Hình 2.1 Sơ đồ xếp tải trọng xe tác dụng lên đường 2.1.2 Lý thuyết xác định chiều cao phòng lún chiều cao đất đắp : Nếu gọi H hiệu cao độ thiết kế cao độ đất thiên nhiên chiều cao đất đắp HR : HR = H + s Với s độ lún đắp chiều dày HR gây Vẽ đường thẳng biểu thị thay đổi hiệu số s = HR - H theo HR Sự thay đổi độ lún tính tốn s theo HR, giao điểm hai đường hạ xuống trục hồnh ta tìm giá trị HR = Hf chiều cao phòng lún lúc kết thúc lún cao độ đỉnh đắp cao độ thiết kế 2.1.3 Lý thuyết kiểm tra ổn định điểm đất đắp [1] : Trong thực tế, tải trọng tác dụng phân bố đất theo quy luật khác nhau, tải trọng phân bố hình thang thường gặp ngành “xây dựng cầu đường”, ngành “thủy lợi” tính tốn cho cơng trình đất đắp Hình 2.2 Sơ đồ kiểm tra ổn định điểm bên đất đắp cao 23 ứng suất tải trọng gây : (2.3) k X z b => k ^>< ĩ ■ — kT x = kz.p = kx.p = kT.p (2.4) (b ứng suất trọng luợng thân : (2.5) < = (rM/-10).z (2.6) ứng suất toàn phần : °z = ơz + ơz * ơx = ơx +