Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý lún lệch giữa đường và mố cầu công trình Cầu Bốn Tổng, Cần Thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ CƠNG BÌNH ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG VÀ MỐ CẦU CƠNG TRÌNH: CẦU BỐN TỔNG, CẦN THƠ CHUYÊN NGÀNH : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ NGÀNH : 60.58.02.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP Hồ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học :PGS TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét : PGS TS NGUYỄN MINH TÂM Cán chấm nhận xét : PGS TS LÊ BÁ VINH Luận Văn Thạc Sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS TÔ VÀN LẬN PGS TS NGUYỄN MINH TÂM PGS TS LÊ BÁ VINH TS NGUYỄN NGỌC PHÚC TS ĐỖ THANH HẢI Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KT XÂY DỰNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP - Tự DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Họ tên học viên NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ : Lê Cơng Bình Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 16/05/1992 Nơi sinh : TP Cần Thơ Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV : 1770121 I- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý lún lệch đường mố cầu cơng trình: cầu Bốn Tổng, Cần Thơ II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Mở đầu Chương : Tổng quan xử lý lún lệch đường mố cầu đất yếu Chương : Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch đường mố cầu trụ đất xi măng Chương : Thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng thích họp cường độ chịu nén trụ đất xi măng phòng thí nghiệm Chương : Ứng dụng tính tốn cơng trình cụ thể, mơ phần mềm Plaxis Dự kiến kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : / / 2019 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : / / 2019 V - HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( Ghi đầy đủ học hàm, học vị): PHÓ GIÁO SƯ - TIẾN SĨ VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ hội đồng chuyên ngành thông qua Tp.HCM, Ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS VÕ PHÁN PGS TS LÊ BÁ VINH TS LÊ ANH TUẤN LỜI CẢM ƠN Lời cho học viên gửi đến quý Thầy Cô Bộ môn Địa Cơ Nền Móng lòng biết ơn sâu sắc tận tình mà q Thầy Cơ hướng dẫn truyền đạt cho học viên kiến thức quý báu học kỳ vừa qua Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành Học viên xin chân thành cám ơn Thầy PGs Ts Võ Phán, người Thầy hết lòng giúp đỡ hướng dẫn học viên thời gian học tập trường, Thầy hỗ trợ học viên nhiều việc bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tài liệu lời động viên quý báu trình học viên học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Học viên xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, đầy nhiệt huyết lòng u nghề, tạo điều kiện tốt cho học viên học tập nghiên cứu, tận tâm giảng dạy cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng cần thiết, giúp học viên giảm bớt nhiều khó khăn suốt khóa học cao học vừa qua Học viên xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cô, Anh Chị nhân viên Phòng Đào tạo Sau Đại học bạn bè, gia đình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình học tập thực luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Học viên thực Lê Cơng Bình TĨM TẮT LUẬN VĂN ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG VÀ MỐ CẦU CƠNG TRÌNH: CẦU BỐN TỔNG, CẦN THƠ Trong năm gần đây, khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long nói chung khu vục Cần Thơ nói riêng, vấn đề nan giải mạng lưới giao thông đường lứn lệch đường dẫn vào cầu mố cầu đất yếu Đặc điểm đất yếu có sức chống cắt nhỏ, độ nén lún lớn hệ số thấm nhỏ Trụ đất xi măng giải pháp xử lý hiệu kinh tế vấn đề Luận văn trình bày cấu tạo, quan điểm tính tốn trụ đất xi măng vải địa kỹ thuật qua đưa phương pháp xử lý lún lệch giữ đường dẫn mố cầu Ngồi ra, trình bày chế truyền tải phương pháp gia cố đất yếu trụ đất xi măng Phần tính tốn áp dụng thực tế đường dẫn cầu Bốn Tổng, kiểm tra lại việc mô đường dẫn phần mềm Plaxis 2D Theo nghiên cứu, cường độ chịu nén đơn mẫu đất thí nghiệm cải thiện tốt lên sau xử lý phương pháp trộn xi măng Hầu hết mẫu đất trộn xi măng có cường độ nén đơn tăng theo gia tăng hàm lượng xi măng Tuy nhiên, theo kết thí nghiệm trụ đất xi măng cho ta thấy hàm lượng xi măng tăng lên 13% tốc độ gia tăng cường độ nén đơn giảm rõ rệt Đối với đất khu vực thành phố cần Thơ hàm lượng xi măng phù hợp xử lý đất yếu 15% (tương đương 220kg xi măng cho lm3 đất tự nhiên) với cường độ chịu nén đơn 975 KN/m2 28 ngày lớn khoảng 40 - 50 lần so với cường độ chịu nén đất nguyên dạng ABSTRACT APPLICATION OF SOIL CEMENT PILES IN HANDLING SUBSIDENCES IN MIDDLE ROAD AND BRIDGE ABUTMENT: BON TONG BRIDGE, CAN THO In the recent years, in the Mekong Delta general, in Can Tho areas particular, one of the problem of road network is the unequal settlement between the approach roadway and bridge abutment on soft soil Characteristics of the soil are very small shear, compression major subsidence and small permeability Soil cement pile is one of the most effective and economical treatment for this problem This paper presents the structure, perspective calculate soil cement pile and geotextile and thereby provide treatment difference settlement kept approach roadway and abutments In addition, the present transmission mechanism of soft soil reinforcement method soil cement pile The actual calculation applied to the approach roadway Bon Tong bridge, checked by simulation approach roadway using PLAXIS 2D software According to the study, the single compressive strength of the soil sample was improved after being treated by cement mix Most cement mixes have a higher compressive strength as the cement content increases However, according to the results of the cement mortar test, it was found that when the cement content increased by more than 13%, the rate of increase of the single compression strength decreased markedly For land located in Can Tho City, the most suitable cement content for soil treatment is 15% (equivalent to 220 kg of cement for lm3 of natural soil) with a single compressive strength of 975 KN/m2 at 28 days and is about 40 to 50 times greater than the compressive strength of the whole soil LỞI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn tơi thực hiện, số liệu, hình ảnh, biểu đồ đề tài chân thực, không trùng lập với nghiên cứu trước Các biểu đồ, số liệu tài liệu tham khảo trích dẫn, thích nguồn thu thập xác rõ ràng Cần Thơ, ngày tháng năm 2019 Lê Cơng Bình MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính khoa học thực tiễn đề tài Hạn chế đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG VÀ MỐ CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan lún lệch đường dẫn vào cầu 1.2 Đánh giá tượng lún lệch đường dẫn vào cầu 1.3 Một số giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu mố cầu đất yếu 1.4 Giới thiệu chung giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn mố cầu trụ đất xi măng 1.5 Trụ đất xi măng [2] 1.5.1 1.5.2 1.5.3 Giới thiệu chung Các kiểu bố trí trụ đất xi măng Công nghệ thi công 1.5.4 Trình tự thi cơng trụ đất xi măng 10 1.5.5 Cơng tác thí nghiệm trụ đất xi măng 10 1.6 Một số cơng trình ứng dụng trụ đất xi măng nước ta 11 1.7 Các tiêu chí nguyên tắc xử lý đường dẫn vào cầu 13 1.7.1 Các tiêu chí để lựa chọn giải pháp áp dụng cho cơng trình cụ thể 13 1.7.2 Nguyên tắc xử lý đường dẫn vào cầu 14 1.8 Nhận xét: 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀ MỐ CẦU BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG 16 2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán trụ đất xi măng 16 2.1.1 Phương pháp tính tốn theo quan điểm trụ đất xi măng làm việc trụ 17 2.1.1.1 Đánh giá ổn định trụ đất xi măng theo trạng thái giới hạn (cường độ) 17 2.1.1.2 Đánh giá ổn định trụ đất xi măng theo trạng thái giới hạn 2(biến dạng) 17 2.1.2 Phương pháp tính tốn theo quan điểm tương đương 17 2.1.3 Phương pháp tính tốn theo quan điểm hỗn hợp Viện Kỹ Thuật Châu Á 18 2.1.3.1 Khả chịu tải trụ đơn [6] 18 2.1.3.2 Khả chịu tải giới hạn nhóm trụ [6] 19 2.1.4 Tính tốn biến dạng 19 2.1.5 Tính tốn thơng số trụ đất xi măng 21 2.1.6 Kiểm tra ổn định 22 2.2 Cơ sở lý thuyết vải địa kỹ thuật: 24 2.3 Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu mố cầu trụ đất xi măng [6] [7] [9] 25 2.3.1 Độ lún mố cầu [8] 25 2.3.2 Độ lún đường gia cố trụ đất xi măng 27 2.3.2.1 Tính tốn thơng số trụ đất xi măng 27 2.3.2.2 Ước lượng độ lún s đường dẫn sau gia cố trụ đất xi măng 29 2.4 Nhận xét 29 CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XI MĂNG THÍCH HỢP VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN TRỤ ĐẤT XI MĂNG TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 30 3.1 Thí nghiệm xác định đặc trưng lý đất 30 3.2 Thí nghiệm xác định đặc trưng lý mẫu đất trộn với xi măng 30 3.2.1 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm chuẩn bị vật tư [2] [6] 30 3.2.2 Các đặc trưng lý đất, xi măng, nước làm thí nghiệm 32 3.2.3 Phương pháp thí nghiệm [3] [11] 33 3.2.4 Đúc mẫu dưỡng hộ 35 3.2.5 Trình tự thí nghiệm 36 3.2.6 Tiến hành thí nghiệm nén đơn trục 37 3.2.7 Kết thí nghiệm 37 3.3 Nhận xét 43 3.4 Kết luận chương: 43 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CỤ THỂ, MƠ PHỎNG BÀNG PHẦN MỀM PLAXIS 44 4.1 Giói thiệu chung 44 4.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 46 4.1.2 Địa tầng đặc tính lý lớp đất đường dẫn 47 4.1.3 Đặc điểm địa chất động lực 51 4.1.4 Đặc điểm thủy văn, địa chất thủy văn 51 4.2 Xác định độ lún mố cầu [9] 51 4.2.1 Số liệu tính tốn 51 4.2.2 Độ lún mố cầu[9] 53 4.3 Phân tích độ lún đường dẫn vào cầu đất yếu xử lý trụ đất xi măng 55 4.3.1 Số liệu tính tốn 55 4.3.2 Tính tốn thiết kế trụ đất xi măng cho đoạn giáp mố cầu (sử dụng "Phương pháp tính tốn theo quan điểm hỗn hợp Viện Kỹ Thuật Châu Á") 56 4.3.2.1 ước lượng độ lún đường dẫn gia cố hệ trụ đất xi măng 57 4.3.2.2 Tính tốn thiết kế phương án trụ đất xi măng 58 4.3.2.3 Tính tốn sức chịu tải 63 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 1223 ... quan xử lý lún lệch đường mố cầu đất yếu Chương : Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch đường mố cầu trụ đất xi măng Chương : Thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng thích họp cường độ chịu nén trụ đất xi. .. giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu mố cầu đất yếu 1.4 Giới thiệu chung giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn mố cầu trụ đất xi măng 1.5 Trụ đất xi măng [2]... lý đắp đất yếu đoạn đường dẫn vào cầu - Trụ đất xi măng với nhiều ưu điểm nêu ta chọn trụ đất xi măng để xử lý độ lún lệch đất yếu đường dẫn vào cầu mố cầu bố trí theo nhóm trụ lưới vng, đường