Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải của cừ tràm trong gia cố nền đất yếu đường giao thông nông thông và nhà cấp thấp tại tỉnh trà vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUỐC HUY NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI CỦA CỪ TRÀM TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN TH

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN QUỐC HUY

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI CỦA CỪ TRÀM TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

TTHL va TT

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN QUỐC HUY

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI CỦA CỪ TRÀM TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số : 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS CHÂU TRƯỜNG LINH

Đà Nẵng - Năm 2017

TTHL va TT

Trang 3

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Trần Quốc Huy

TTHL va TT

Trang 4

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Tóm tắt luận văn

Danh mục các Ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN NỀN ĐẤT YẾU TẠI TRÀ VINH VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP BẰNG CỌC 3

1.1.Tổng quan nền đất yếu tại Trà Vinh 3

1.1.1 Khái niệm về nền đất yếu 3

1.1.2 Đặc điểm của một số loại đất yếu thường gặp 3

a Đất sét mềm 3

b Bùn 3

c Than bùn 4

d Cát chảy 4

1.1.3 Đánh giá sơ bộ đặc điểm địa chất công trình tại tỉnh Trà Vinh 4

1.2 Các giải pháp gia cố nền đất yếu đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp bằng cọc 6

1.2.1 Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 6

a Giới thiệu chung 6

b Phạm vi sử dụng chủ yếu 7

c Công nghệ thi công 7

1.2.2 Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm (nền gia cố cừ tràm) 7

b Các đặc điểm khi gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm 9

c Các lý thuyết tính toán thiết kế cừ tràm 10

d Tình hình sử dụng cừ tràm gia cố nền đất yếu tại Trà Vinh 12

1.2.3 Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre 15

b Phạm vi sử dụng 15

c Thi công cọc 15

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 18

TTHL va TT

Trang 5

GIA CỐ CỪ TRÀM TẠI TỈNH TRÀ VINH 19

2.1 Nghiên cứu phương pháp thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm 19

2.1.1 Hệ thống thiết bị thử nghiệm 19

a Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm 19

b Yêu cầu kỹ thuật thiết bị thử nghiệm 20

2.1.2 Chuẩn bị thử nghiệm 20

2.1.3 Quy trình gia tải thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm 21

a Xác định tải trọng thử nghiệm 21

b Quy trình gia tải thử nghiệm 21

c Một số yêu cầu trong quá trình thử nghiệm 22

d Kết quả thử nghiệm thu được 23

2.2 Tiến hành thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm tại xã Hòa Thuận, huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh 23

2.2.1 Đóng cừ tràm thử nghiệm 23

2.2.2 Tiến hành thử nghiệm 23

a Thiết bị thử nghiệm 23

b Quy trình thử nghiệm: 24

c Một số hình ảnh thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm tại hiện trường 24

2.2.3 Kết quả thử nghiệm 27

a Công trình thử nghiệm 27

b Công trình: Trường TH Mỹ Hòa B 29

c Công trình: Trường THCS thị trấn Tiểu Cần 31

d Công trình: Trường TH Phước Hưng B 33

2.3 Mô phỏng Plaxis thử nghệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm 35

2.3.1 Mô hình bài toán 35

2.3.2 Kết quả mô phỏng 38

2.3 Xác định SCT nền gia cố cừ tràm 51

2.3.1 Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún từ các thực nghiệm và mô phỏng 51

2.3.2 Xác định SCT giới hạn theo phương pháp đồ thị 52

2.3.3 Xác định SCT cho phép 52

Chương 3: ÁP DỤNG SỨC CHỊU TẢI THỰC NGHIỆM ĐỂ TÍNH TOÁN 53

CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH 53

3.1 Áp dụng tính toán cho đường giao thông nông thôn 53

3.1.1.Giới thiệu công trình 53

3.1.2 Xây dựng mô hình tính toán trên Plaxis 54

a Thông số đầu vào 54

TTHL va TT

Trang 6

d.Tính lún cho nền đường đối với SCT nền gia cố cừ tràm đề xuất 11 T/m 2 58

3.2 Áp dụng tính toán cho nhà cấp thấp 60

3.2.1 Giới thiệu công trình 60

3.2.2 Xây dựng mô hình tính toán trên Plaxis 62

a Thông số đầu vào 62

b Mô hình tính 62

c.Tính toán móng đối với SCT nền gia cố cừ tràm 7T/m 2 64

d Tính toán móng đối với SCT nền gia cố cừ tràm đề xuất 11T/m 2 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

1 Kết luận 68

2 Kiến nghị 68

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

PHỤ LỤC

TTHL va TT

Trang 7

TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN

VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH

Học viên: Trần Quốc Huy Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông

Mã số: 60.58.02.05 Khóa:K31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt –Cừ tràm được sử dụng trong gia cố nền đất yếu đường GTNT và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh rất phổ biến từ trước cho đến nay và trong tương lai Việc thiết kế công trình trên nền gia cố cừ tràm theo một quy ước chung là giả định SCT nền gia cố cừ tràm thường dùng là 7T/m 2

dựa trên đường cong tải trọng –

độ lún mô phỏng Áp dụng 2 trường hợp SCT nền gia cố cừ tràm theo quy ước cũ và theo đề xuất vào tính lún cho nền đường GTNT và nhà 2 tầng Kết quả cho thấy với SCT 11T/m 2

độ lún của nền đường rất thấp chỉ bằng 17,17% độ lún theo SCT 7T/m 2 Đối với nhà SCT 11T/m 2

cho kết quả tiết kiệm về chi phí xây dựng khi giảm tiết diện móng thì SCT 11T/m 2

đảm bảo về độ lún nhưng SCT 7T/m2 không đảm bảo Từ kết quả nghiên cứu tác giả kiến nghị nên dùng SCT 11T/m 2

để tính toán cho các công trình đường GTNT và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh, sử dụng phương pháp nén tĩnh nền gia cố cừ tràm cho nhiều công trình để đánh giá SCT thực nghiệm chính xác khách quan hơn, tạo cơ sở dữ liệu góp phần trong việc tiêu chuẩn hóa công trình xây dựng trên nền gia cố cừ tràm

Từ khóa –cừ tràm; nền gia cố cừ tràm; sức chịu tải; nén tĩnh nền gia cố cừ tràm

EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE LOAD SUPPORTING ABILITY OF CAJUPUT PILES IN REINFORCING THE WEAK EARTH FOUNDATION

OF RURAL TRAFFIC WAY AND LOW LEVEL HOUSES

IN TRAVINH PROVINCE

Abbtract – Cajuput piles have been commonly used in reinforcing the weak earth foundation

of the rural traffic way and low level houses in Tra Vinh province from the past till now and in future The design of the building on the reinforced cajuput pile foundationunder a common convention is to assume that the load support ability of the reinforced cajuput pile foundation of 7T/m2 seems not to be suitable The topic applied the static compression method for the reinforced cajuput pile foundation to determine the experimental load support ability Static compression results of four building works in Tra Vinh determined that the sagging is very small (from 21.75 to 29.39 mm) with the load of 14 – 16T/m2 The static compression simulation by Plaxis software gives very reliable results, because the simulated load - sagging curvesare very similar to the experimental curves The topic proposed that the experimental load support ability is 11T/m2 based on the simulated load - sagging curves Applying the load support ability of the reinforced cajuput pile foundation under the old convention and under the proposal to calculate the sagging of the rural traffic way foundation and 2 store-house foundation The result shows that with the load support ability of 11T/m2, the sagging of the rural traffic way foundation is very low, only about 17,17% of the sagging under the load support ability of 7T/m2 For houses with the load support ability of 11T/m2, the result is that when the foundation area is reduced, the construction costs will be reduced, however, the load support ability of 11T/m2 makes sure of the sagging but the load support ability of 7T/m2 does not Based on the research results, the author has proposed the load support ability of 11T/m2 should be used to calculate for the rural traffic way and low level houses in Tra Vinh Province, applying the static compression method for the reinforced

cajuput pile foundation for many construction works to evaluate the experimental load support ability

in a more objective and more exact manner, creating database that contributes to the standardization of construction works on the reinforced cajuput pile foundation

Keywords –Cajuput piles; reinforced cajuput pile foundation; load supporting ability; static compression for reinforced cajuput pile foundation

TTHL va TT

Trang 8

ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long BTCT : Bê tông cốt thép

ĐVC : Đường vào cầu GTNT : Giao thông nông thôn SCT : Sức chịu tải

TH : Tiểu học THCS : Trung học cơ sở PTHH : Phần tử hữu hạn

TTHL va TT

Trang 9

Số hiệu Tên bảng Trang

1.1 Mô tả địa tầng các lớp đất tại tỉnh Trà Vinh 4 1.2 Một số loại cừ tràm thường dùng tại tỉnh Trà Vinh 9

1.5 Một số công trình giao thông tiêu biểu gia cố cừ tràm 13 1.6 Một số công trình dân dụng tiêu biểu gia cố cừ tràm 14 2.1 Cấp gia tải và giảm tải, thời gian theo dõi và ghi chép số liệu 22 2.2 Mô tả các lớp đất tại công trình thử nghiệm 27 2.3 Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại công trình thử

2.5 Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại trường TH Mỹ

2.6 Mô tả các lớp đất tại trường THCS thị trấn Tiểu Cần 32 2.7 Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại trường THCS thị

2.10 Giai đoạn tính toán quá trình thi công, chất tải 37 2.11 Tổng hợp kết quả độ lún thực nghiệm và độ lún mô phỏng 51

3.2 Các thông số vật liệu kết cấu áo đường cho mô hình Plaxis 55

3.4 Các thông số vật liệu móng cho mô hình Plaxis 62

TTHL va TT

Trang 10

Số hiệu Tên biểu đồ Trang

2.1 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún công trình thử nghiệm xã Hòa

Trang 11

Số hiệu Tên hình Trang

1.2 Thi công đóng cừ tràm bằng gầu máy và máy đóng cừ cải tiến 10

2.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm (phóng to) 20

2.17 Mô hình bài toán bằng chương trình Plaxis 36 2.18 Mô hình bài toán bằng chương trình Plaxis (phóng to) 36

2.20 Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng

2.21 Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 2T/m2

(s = -3,94mm) 39 2.22 Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng

2.23 Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 4T/m2 (s = -6,32mm) 40 2.24 Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng 41

TTHL va TT

Trang 12

2.25 Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 6T/m (s = -9,52mm) 41 2.26 Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng

2.27 Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 8T/m2 (s = -12,86mm) 42 2.28 Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng

2.43 Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 24T/m2 (s = -363,01mm) 50 3.1 Mặt cắt ngang đường vào cầu gia cố cừ tràm 54 3.2 Mô hình tính toán mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm 55 3.3 Ký hiệu các lớp vật liệu mô phỏng mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ

3.4 Tạo lưới phần tử mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm 56 3.5 Mực nước ban đầu mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm 57 3.6 Ứng suất ban đầu mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm 57 3.7 Cung trượt của mặt cắt nền ĐVC với SCT nền gia cố cừ tràm

TTHL va TT

Trang 13

64 3.21 Độ lún móng với SCT nền gia cố cừ tràm 7T/m2

3.22 Cung trượt của nền đất và móng với SCT gia cố cừ tràm 11T/m2 65 3.23 Độ lún móng với SCT nền gia cố cừ tràm 11T/m2

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Từ lâu việc sử dụng cừ gỗ, cừ tre, cừ tràm là giải pháp được lựa chọn để gia cố nền, móng công trình chịu tải trọng nhỏ trên nền đất yếu Tùy theo vật liệu có sẵn tại địa phương mà sử dụng, cừ tre được dùng nhiều ở các tỉnh miền Bắc, cừ tràm được dùng nhiều ở các tỉnh miền Nam Giải pháp này đáp ứng khả năng chịu tải, biện pháp thi công đơn giản, chi phí xây dựng thấp hơn so với các giải pháp gia cố bằng các loại cọc bê tông cốt thép tiền chế hoặc thi công tại chỗ như cọc bê tông, cọc khoan nhồi, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, gia cố nền móng bằng cừ tràm là giải pháp hiệu quả cho các công trình có tải trọng nhỏ như: nhà từ 1 đến 4 tầng, đường giao thông nông thôn, hoặc các công trình chịu tải trọng nhỏ khác

Tại tỉnh Trà Vinh, gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm được sử dụng khá phổ biến, các công trình nhà từ 1 đến 3 tầng hầu như đều sử dụng móng trên nền gia cố cừ tràm,

ví dụ là công trình Trường TH Long Đức C, có quy mô 1 trệt, 1 lầu sử dụng móng trên nền gia cố cừ tràm chiều dài 4,7m, mật độ 25cọc/m2; công trình Trạm y tế Phường 3

có quy mô 1 trệt, 1 lầu sử dụng móng trên nền gia cố cừ tràm chiều dài 4,7m, mật độ

án, tiết diện, tính toán cốt thép móng (móng đơn, móng băng) Cả hai công trình nêu trên đơn vị thiết kế giả định cường độ chịu tải của đất nền sau khi gia cố cừ tràm (đất nền gia cố cừ tràm) là 7,0 T/m2 Riêng đối với công trình trường TH Long Đức C, khi thi công đóng cừ tràm theo chiều dài thiết kế, cừ không chối nên đơn vị thiết kế giả định lại SCT đất nền gia cố cừ tràm là 5,0 T/m2

tính toán lại mở rộng tiết diện móng Thực tế, SCT của đất nền gia cố cừ tràm là bao nhiêu vẫn chưa biết, việc thực nghiệm SCT nền gia cố cừ tràm tại tỉnh Trà Vinh còn hạn chế Để biết SCT thực tế của đất nền gia cố cừ tràm là bao nhiêu? Từ đó tránh được các rủi ro không mong muốn từ việc giả định SCT, đồng thời từ SCT thực nghiệm có thể nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình thiết kế đối với đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp, các công trình chịu tải trọng nhỏ tại tỉnh Trà Vinh

Chính vì những tồn tại nêu trên, nên đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải

của cừ tràm trong gia cố nền đất yếu đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh” được cân nhắc, lựa chọn làm đề tài nghiên cứu của luận văn, phù

hợp với công việc thực tế hiện nay của học viên

TTHL va TT

Trang 15

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Đánh giá SCT của cừ tràm trong gia cố nền đất yếu, áp dụng vào tính toán cho đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đề xuất phương pháp nén tĩnh, đánh giá SCT đất nền gia cố cừ tràm;

- Đề xuất SCT tính toán thiết kế cho đất nền gia cố cừ tràm;

- Áp dụng SCT thực nghiệm tính toán cho đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp;

- Mô phỏng được sự làm việc của cừ tràm

3 Đối tượng nghiên cứu

Thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm

SCT thực nghiệm của đất nền gia cố cừ tràm

Đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh

4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu SCT đất nền gia cố cừ tràm và áp dụng cho đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập thông tin:

+ Thu thập từ các tài liệu nghiên cứu liên quan đến cừ tràm

- Thu thập số liệu địa chất tại khu vực thử nghiệm trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

- Đưa ra được phương pháp nén tĩnh và xác định được SCT của cừ tràm

- Mô phỏng sự làm việc của cừ tràm

Trang 16

Chương 1

TỔNG QUAN NỀN ĐẤT YẾU TẠI TRÀ VINH VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN

VÀ NHÀ CẤP THẤP BẰNG CỌC

1.1.Tổng quan nền đất yếu tại Trà Vinh

1.1.1 Khái niệm về nền đất yếu

Đất yếu là đất ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng (sét e ≥ 1,5, á sét e ≥ 1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát φ từ 0 – 10o hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0,35 daN/cm2 [7]

Có thể định nghĩa đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước su, và trị số xuyên tiêu chuẩn N, như sau :

- Đất rất yếu : su ≤ 12,5 kPa hoặc N ≤ 2

- Đất yếu : su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4

1.1.2 Đặc điểm của một số loại đất yếu thường gặp

Một số loại đất yếu thường gặp như sau: đất sét mềm, bùn, than bùn, cát chảy [2]

a Đất sét mềm

Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có cường độ cao hơn so với bùn

Đặc điểm của đất sét mềm:

- Tính dẻo: biểu thị sự lưu động của đất sét ở một độ ẩm nào đó khi chịu tác dụng

của ngoại lực và chứng tỏ rằng về mức độ biến dạng đất sét Đất sét mềm thường có

độ sệt từ dẻo chảy đến chảy

- Độ bền vững cấu trúc:(hay gọi là cường độ kết cấu σc) Nếu tải trọng truyền lên đất nhỏ hơn trị số σc thì biến dạng rất nhỏ, khi vượt quá σc thì đường cong quan hệ giữa hệ số rỗng và áp lực bắt đầu có độ dốc lớn Trị số σc của đất sét mềm vào khoảng: 0,2-0,3 daN/cm2

-Tính chất lưu biến: là tính từ biến và có khả năng thay đổi độ bền khi chịu tác

dụng lâu dài của tải trọng, ngoài sự từ biến trong tính chất lưu biến của đất sét còn

có biểu hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi (gọi là sự chùng ứng suất)

-Hiện tượng hấp thụ: là khả năng của đất sét yếu hút từ môi trường xung quanh

và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi) những ion phân tử và các hạt keo

b Bùn

Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc trong môi trường biển chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng vịnh, hồ hoặc các bãi

TTHL va TT

Trang 17

bồi cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều Bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thể là cát mịn

Độ ẩm của bùn luôn cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng e > 1(với á cát và á sét) và

e > 1,5 (với sét)

Đặc điểm bùn luôn no nước và tất yếu về mặt chịu lực, cường độ của bùn rất nhỏ, góc ma sát trong của bùn đôi khi bằng không, biến dạng rất lớn, môđun biến dạng vào khoảng 1– 5 daN/cm2 đối với bùn sét và từ 10– 25 daN/cm2 đối với bùn á sét, bùn á cát,

hệ số nén lún 2– 3 cm2/daN Việc xây dựng các công trình trên bùn chỉ có thể thực hiện

sau khi đã tiến hành xử lý nền

c Than bùn

Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ, được tạo thành do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ (chủ yếu là thực vật) tại các đầm lầy Hàm lượng hữu cơ chiếm 20 – 80%, thường có màu đen hoặc nâu sẫm, cấu trúc không mịn, còn thấy tàn dư thực vật

Than bùn có dung trọng khô rất thấp (3 – 9 kN/m3), có độ ẩm cao trung bình từ

85 – 95% , hệ số nén lún đạt từ 3,8 – 10 cm2/daN

d Cát chảy

Cát được gọi là cát chảy khi chịu tác động hoặc ứng suất thủy động thì chuyển sang trạng thái lỏng nhớt Cát chảy là loại các hạt mịn, có kết cấu rời rạc, khi bão hòa nước có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể, có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét Cát chảy ở trạng thái thiên nhiên có thể có cường độ và khả năng chịu lực tương đối cao nhưng khi bị phá hoại kết cấu và làm rời rạc, thì lúc đó cát chuyển sang trạng thái chảy như chất lỏng Khi gặp loại cát chảy cần nghiên cứu kỹ, xác định chính xác nguyên nhân phát sinh, phát triển để áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp

1.1.3 Đánh giá sơ bộ đặc điểm địa chất công trình tại tỉnh Trà Vinh

Mô tả sơ bộ đặc điểm địa chất công trình trên địa bàn tỉnh Trà Vinh thông qua một

số kết quả khoan khảo sát địa chất như sau:

Bảng 1.1 Mô tả địa tầng các lớp đất tại tỉnh Trà Vinh

I Thành phố Trà Vinh

I.1 Lớp 1

- Bùn sét màu xám đen Chiều dày khoảng 2,0m

- Cát mịn lẫn bụi, cát bụi, màu xám nâu trạng, thái trặng vừa Chiều dày khoảng từ 2 – 12m

I.2 Lớp 2 - Bùn sét, xám nâu, xám nâu, trạng thái chảy Chiều dày khoảng từ

Trang 18

II Huyện Châu Thành

II.1 Lớp 1 - Bùn sét, màu xám, xám đen Chiều dày khoảng

từ 7,7 – 18,4m

II.2 Lớp 2 - Cát bụi màu xám đen, trạng thái chặt Chiều dày khoảng 3m

- Cát pha màu xám đen, trạng thái dẻo Chiều dày khoảng 5m II.3 Lớp 3 - Bùn sét, màu xám, xám đen Chiều dày khoảng 5,5m

- Sét màu xám nâu, xám xanh Chiều dày khoảng 5,0m

III Huyện Trà Cú

III.1 Lớp 1 - Cát hạt nhỏ màu nâu vàng Chiều dày khoảng từ 2,6 – 9m

III.2 Lớp 2 - Bùn sét pha màu xám đen Chiều dày khoảng từ 11m – 21m III.3 Lớp 3 - Sét, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng Chiều dày khoảng

từ 3 – 7m

IV Huyện Tiểu Cần

IV.1 Lớp 1

- Bùn sét pha màu xám đen Chiều dày khoảng 18,4m

- Sét pha màu xám nâu, xám vàng, trạng thái dẻo mềm Chiều dày khoảng 2m

IV.2 Lớp 2 - Sét trạng thái nữa cứng Chiều dày khoảng 22m

- Cát pha màu xám xanh, trạng thái dẻo Chiều dày khoảng 2,5m IV.3 Lớp 3 - Bùn sét màu xám đen Chiều dày khoảng 5m

V Huyện Cầu Kè

V.1 Lớp 1 - Cát pha màu xám đen, trạng thái dẽo Chiều dày khoảng

từ 1,8 – 3,5m

V.2 Lớp 2 - Bùn sét pha màu xám đen Chiều dày khoảng từ 11 – 12m

V.3 Lớp 3 - Sét pha màu xám xánh, trạng thái chảy đến dẻo mềm Chiều dày

khoảng 7m

VI Huyện Càng Long

VI.1 Lớp 1 - Bùn sét, màu xám, xám đen Chiều dày khoảng từ 15 – 31m VI.2 Lớp 2 - Sét màu xám xanh, trạng thái dẻo mềm Chiều dày khoảng 10m

VII Huyện Cầu Ngang

VII.1 Lớp 1 - Bùn sét, màu xám, xám đen Chiều dày khoảng từ 10 – 15m VII.2 Lớp 2 - Cát pha màu xám đen, màu vàng, trạng thái dẻo đến chảy Chiều

dày khoảng 4m

VIII Thị xã Duyên Hải và huyện Duyên Hải

VIII.1 Lớp 1

- Bùn sét, màu xám, xám đen Chiều dày khoảng từ 15 – 22m

- Cát mịn vàng nâu, xám nâu, trạng thái kết cấu kém chặt đến chặt vừa Chiều dày khoảng 9,4m

Trang 19

Đánh giá sơ bộ: Nhìn chung địa chất tại tỉnh Trà Vinh lớp đất mặt đa phần là đất yếu bao gồm các lớp: bùn sét, sét trạng thái chảy, dẻo mềm với chiều dày lớp thay đổi tùy theo khu vực từ 15 – 41m Một số nơi như thành phố Trà Vinh, huyện Trà Cú, huyện Châu Thành lớp đất mặt tương đối tốt là cát hạt nhỏ, cát mịn, trạng thái kém chặt đến chặt vừa với chiều dày lớp thay đồi từ 9 – 12m, lớp tiếp theo vẫn là đất yếu: bùn sét, sét pha, sét dẻo mềm với chiều dày lớp thay đổi từ 21 – 28m Với địa chất như

vậy các công trình cần có biện pháp gia cố nền đất yếu để đảm bảo khả năng chịu tải

1.2 Các giải pháp gia cố nền đất yếu đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp bằng cọc

Hiện nay, với khoa học công nghệ phát triển có rất nhiều phương pháp được áp dụng vào việc gia cố nền đất yếu bằng cọc, tùy theo từng loại công trình (cấp công trình, địa hình, địa chất, mật độ dân cư, các công trình liền kề…) mà ta chọn phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc thích hợp như: cọc khoan nhồi, cọc bê tông ly tâm, cọc xi măng đất, cọc đất, cọc đá dăm,… Trong phạm vi đề tài giới hạn việc giới thiệu các giải pháp thích hợp trong gia cố nền đất yếu cho đường giao thông nông thôn và

nhà cấp thấp hiện đang được áp dụng:

- Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông đúc sẵn (cọc đóng, cọc ép);

- Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm;

- Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre

1.2.1 Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

a Giới thiệu chung

Cọc BTCT đúc sẵn là cọc được chế tạo sẵn theo thiết kế tại công trường hoặc nhà xưởng Sau đó cọc được hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép cọc, tùy theo tình hình thực tế và đặc điểm công trình mà lựa chọn phương pháp thi công thích hợp

Cọc BTCT đúc sẵn có hai loại: Cọc BTCT thường và cọc BTCT ứng suất trước Cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có kích thước 0,1 – 1,0m, kích thước thường gặp hiện nay là 0,2 – 0,4m

Với cọc BTCT thường thì mác bê tông hay sử dụng là 250 – 350 kg/cm2 Thép chịu lực chính thường sử dụng thép AII hoặc cao hơn Số lượng và kích thước thép được xác định theo tính toán kết cấu cọc (cả trong thi công lẫn trong khai thác) đường kính không nên bé hơn Φ12, số thanh chọn sẵn và bố trí đối xứng Thép đai cọc BTCT đúc sẵn tương ứng với các quy định sử dụng của cấu kiện BTCT Việc bố trí thép đai trong cọc có thể có bước thay đổi, chủ yếu để tiết kiệm Trong trường hợp này cốt đai

bố trí dày ở hai đầu và thưa dần vào giữa [3]

Còn với cọc BTCT ứng suất trước thì mác bê tông là 350 – 450 kg/cm2

Cáp kéo ứng suất thường có cường độ cực hạn khoảng 18000 kg/cm2 Trong quá trình đổ bê tông cáp thường được kéo với áp lực 9000–13000 kg/cm2 Cọc BTCT ứng suất trước

có ưu điểm là SCT lớn, có thể xuyên qua các lớp các chặn, sỏi cuội Tuy nhiên loại cọc BTCT ứng suất trước chưa được đề cập phổ biến ở Việt Nam

TTHL va TT

Trang 20

Cọc BTCT đúc sẵn gồm các phần chính như sau: cọc mũi; đoạn cọc nối; móc cẩu [3]

- Cấu tạo đoạn cọc mũi: Đoạn cọc mũi có cấu tạo 2 đầu múc khác nhau, đầu cọc

có nhiệm vụ thích hợp với tiếp nhận tải trọng thi công (đóng hoặc ép cọc) trong khi đầu mũi chịu tác động của lực tập trung có thể có khi gặp chướng ngại vật cứng bất ngờ trong đất Đầu cọc mũi thường được vuốt nhọn, thép dẫn hướng mũi cọc đường kính lớn hơn Φ25

- Cấu tạo đoạn cọc nối: Đoạn cọc nối có hai đầu giống nhau và giống đầu cọc của đoạn cọc mũi Chiều dài đoạn nối có thể khác chiều dài đoạn cọc mũi chủ yếu là tùy thuộc vào địa chất khu vực và biện pháp thi công

- Cấu tạo móc cẩu: Thép mốc cẩu nên sử dụng thép thuộc nhóm AI thường dùng đường kính lớn hơn Φ25 Số lượng và khoảng cách tùy thuộc vào chiều dài đoạn cọc

mà lựa chọn Nếu chiều dài đoạn cọc L ≤ 6 – 7m, nên bố trí 2 mốc cẩu cách đều đầu cọc một đoạn a = (0,2 – 0,25)L, thường lấy 0,207L; với chiều dài đoạn cọc L ≤ 7 – 8m nên bố trí 3 mốc cẩu, hai mốc cẩu cách đều đầu cọc 1 đoạn a ≈ 0,21L; móc thứ 3 cách

c Công nghệ thi công

Trình tự thi công cọc BTCT đúc sẵn gồm có ba bước chính sau đây:

1.2.2 Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm (nền gia cố cừ tràm)

Cây tràm (Melaleuca) là loài cây thân gỗ phân bố tự nhiên và được xác định là loài cây trồng chủ lực cho vùng Tây Nam bộ theo quyết định 4961/QĐ-BNN-TCLN ngày 17/11/2014 của Bộ NN-PTNT, đặc biệt trên vùng đất phèn nặng, ngập nước theo

TTHL va TT

Trang 21

mùa của vùng ĐBSCL Diện tích rừng tràm năm 2006 đạt 176.295 ha, chiếm gần một nửa diện tích ở ĐBSCL [6] Rừng tràm tập trung chủ yếu ở 6 tỉnh: Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang, An Giang, Kiên Giang và Cà Mau [4] Tại Trà Vinh, diện tích rừng tràm không lớn, chủ yếu là rừng đước, bần Cừ tràm sử dụng cho các công trình được mua từ các tỉnh lân cận, và phân bố rộng khắp trên địa bàn tỉnh đáp ứng được nhu cầu

sử dụng trước mắt và lâu dài

* Lịch sử cừ tràm

Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm, được biết đến là một giải pháp dân gian và được người Pháp sử dụng cách đây trên 100 năm, (ví dụ nhà hát thành phố Hồ Chí Minh) Một thời gian rất dài mà cọc BTCT chưa được sử dụng rộng rãi Những căn hộ

ở thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và miền Tây Nam Bộ nói chung thường dùng cừ tràm như một giải pháp gia cố móng khi xây trên nền đất yếu Ví dụ như chung cư Thanh Đa – quận Bình Thạnh – thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng vào khoảng năm 1968–1972 đều dùng cừ tràm đến nay vẫn sử dụng tốt Trong số đó có những căn

hộ cấp 4, đến những chung cư 3 – 6 tầng đang tồn tại đến nay là một minh chứng cho kinh nghiệm của những người đi trước trong việc sử dụng cừ tràm như một giải pháp hiệu quả gia cố nền móng cho những công trình nhỏ và thấp tầng

* Ưu điểm

Việc sử dụng nền gia cố cừ tràm mang lại một số hiệu quả đáng kể:

- Tận dụng vật liệu địa phương;

- Biện pháp thi công đơn giản, không đòi hỏi máy móc, thiết bị hiện đại;

- Giá thành thấp hơn so với cọc BTCT và các loại cọc khác như cọc thép, cọc khoan nhồi…;

- Thích hợp gia cố nền đất yếu cho công trình chịu tải trọng nhỏ như đường GTNT và nhà cấp thấp (từ 1–4 tầng)

Để minh chứng cho việc sử dụng cừ tràm là một giải pháp tiết kiệm, hiệu quả,

KS Nguyễn Văn Đực đã đưa một số công trình lãng phí khi dùng cọc BTCT thay thế

cừ tràm [1]:

- Nhà xưởng thuộc công ty Dệt May Sài Gòn cạnh xa lộ Đại Hàn, quận 12 có quy mô

1 trệt và một phần nhỏ có lầu làm văn phòng Đơn vị thiết kế dùng giải pháp cọc BTCT, mặc dù chủ đầu tư và đơn vị thẩm tra đề nghị dùng cừ tràm Về sau chủ đầu tư thiết kế lại móng cừ tràm giảm chi phí khoảng 500 triệu đồng

- Văn phòng UBND quận 2 đường Trần Não quy mô 1 trệt + 1 lầu được thiết kế quá lãng phí: Diện tích móng băng 2 phương có gia cố cừ tràm chiếm 80% diện tích đất xây dựng Khi được đề nghị nên giảm diện tích móng lại, thì chuyển sang cọc BTCT Dù bên cạnh đã là công trình tương đương dùng móng cừ tràm (có lẻ cọc đơn) xây từ trước 1975

- Trường học Phạm Văn Chí, quận 6 và trường Đinh Bộ Lĩnh, quận Bình Thạnh với quy mô 1 trệt + 2 lầu đã dùng giải pháp móng cọc BTCT Khán đài không mái che

TTHL va TT

Trang 22

của sân vận động tỉnh An Giang (về mặt chịu tải thì tương đương công trình dân dụng

1 trệt + 1 lầu) dùng cọc BTCT tiết diện 0,3m x 0,3m Mặc dù có thể hoàn toàn sử dụng móng gia cố cừ tràm

b Các đặc điểm khi gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm

 Đặc điểm về vật liệu cừ tràm:

Cừ tràm thường sử dụng là tràm có 4 – 5 năm tuổi, đường kính ngọn >40mm, đường kính gốc >80mm, chiều dài từ 3 – 5m, cừ phải còn tươi, tương đối thẳng Khối lượng thể tích ở độ ẩm 12% là 610kg/m3, cường độ của gỗ tràm khá cao, cường độ nén dọc thớ là 46,5 Mpa, cường độ kéo dọc thớ là 79,8 Mpa, môđun đàn hồi là 10’900 Mpa rất phù hợp với việc gia cố nền tại vùng ngập nước như vùng đồng bằng sông Cửu Long [5]

Bảng 1.2.Một số loại cừ tràm thường dùng tại tỉnh Trà Vinh

 Đặc điểm thiết kế nền gia cố cừ tràm hiện nay tại Trà Vinh

Quy ước SCT nền gia cố cừ tràm thường được áp dụng cho các công trình là 7 T/m2

Cừ tràm phải luôn thấp hơn mực nước ngầm đảm bảo cừ tràm luôn ẩm ướt để đầu cừ không bị khô và không bị mục

Phủ 1 lớp cát đệm lên đầu cừ tràm thường dày 0,1m tác dụng làm sạch không cho lớp bùn phía dưới len lỏi vào lớp bê tông lót và tạo bằng phẳng để đặt lớp bê tông lót Lớp bê tông lót đá 40x60, mác 100 kg/cm2

thường dày 0,1m tác dụng truyền tải

từ móng xuống nền cừ tràm, vì móng không thể đặt lên lớp cát đệm

 Phương pháp thi công đóng cừ tràm:

Hiện nay, tại tỉnh Trà Vinh có 2 phương pháp thi công đóng cừ tràm phổ biến là: Đóng bằng thủ công, đóng bằng máy

Hình 1.1 Thi công đóng cừ tràm bằng vồ gỗ

TTHL va TT

Trang 23

Hình 1.2 Thi công đóng cừ tràm bằng gầu máy và máy đóng cừ cải tiến

Đóng bằng thủ công: Dùng vồ gỗ rắn loại có trọng lượng từ 8–10kg để đóng Phương pháp này có nhiều hạn chế là cừ dễ bị bể đầu cừ, sau khi đóng xong phải cắt

bỏ đầu cừ bị nát, tốn nhiều công lao động khoảng 4 người cho 1 lần đóng, tiến độ thi công chậm Chỉ nên dùng khi đóng cừ ngắn 3 – 3,5m trong trường đất bùn nhão dể đóng Hiện nay phương pháp này ít được sử dụng

Thi công bằng máy: Có 2 loại là dùng gầu máy đào để ép hoặc máy đóng cừ cải tiến (gọi là máy ghê đê) để đóng Đối với loại dùng gầu máy đào để ép thì độ chính xác thấp, cừ dễ bị gãy, đòi hỏi người lái máy đào phải có kinh nghiệm trong việc điều chỉnh đầu gầu, và cần 1 người chỉ hướng điều chỉnh gầu Thời gian gần đây, trên địa bàn tỉnh Trà Vinh chuyển sang đóng cừ bằng máy ghê đê, phương pháp này thi công nhanh, cừ đóng chính xác hơn, đóng được tất cả các loại cừ, kể cả trong trường hợp móng bị ngập nước

c Các lý thuyết tính toán thiết kế cừ tràm

Hiện nay chưa có tiêu chuẩn quy định về việc thiết kế – thi công – nghiệm thu nền đất yếu gia cố cừ tràm Có nhiều nghiên cứu về cừ tràm nhưng chỉ mang tính tham khảo vẫn chưa được tiêu chuẩn hóa Giới thiệu một số phương pháp tính toán thiết kế

Trong trường hợp này cừ tràm là một loại vật liệu nén chặt đất nền được gọi là nền cừ tràm Với các điều kiện và tính chất trên có thể áp dụng nguyên lý tính toán nền cọc cát để tính toán cho nền cừ tràm

TTHL va TT

Trang 24

Số lượng cừ tràm xác định theo biểu thức:

) e (1 πd

) e 40000(e n

0 2

yc 0

d: đường kính cừ tràm (lấy đường kính trung bình)

Khi đóng cừ tràm theo lưới tam giác đều thì cự ly giữa các tim cừ tràm Lo được xác định theo biểu thức:

) (

3 2 1

0

0 0

yc e e

e d

Độ lún của cừ tràm trong phạm vi vùng hoạt động được xác định theo phương pháp tổng các lớp phân tố

- Trường hợp 2: Cừ tràm có khả năng làm tăng SCT tổng hợp của nền [2]

Trường hợp này dùng cho các loại đất yếu có khả năng thấm nước nhỏ (hệ số thấm K<10-6cm/s) Đó là các loại đất yếu từ sét đến sét pha cát (á sét)

Xác định SCT tổng hợp của nền cừ tràm căn cứ vào kết quả nén tĩnh các cừ tràm đóng trên 1 m2 Trong trường hợp này SCT tổng hợp tính toán nền cừ tràm có thể xác định theo biểu thức sau:



gh Q F

Cừ tràm làm việc theo cọc ma sát chịu nén SCT theo mỗi cừ tràm (theo đất nền)

có thể xác định theo 1 trong 2 cách sau:

+ Theo công thức lý thuyết về ma sát cọc [2] :

Qc = K.m.(Rtc.+mf.fitc.li) K: hệ số đồng nhất 0,7

m: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, lấy =1

Rtc: sức chống tiêu chuẩn của nền đất dưới chân cừ

TTHL va TT

Trang 25

ω, Ω: tiết diện ngang và chu vi của tiết diện ngang cừ tràm

fitc: lực ma sát tiêu chuẩn giữa cừ và đất xung quanh cừ trong chiều dày li của mỗi lớp đất thứ i;

mf : hệ số xét đến sự làm việc của cừ

Tham khảo bảng tính SCT của cừ tràm có đường kính d=5cm, chiều dài L=3m, đóng vào nền đất yếu ứng với các chỉ số nhão IL khác nhau:

Bảng 1.3 SCT của cừ tràm đơn Chỉ số nhão của đất I L R tc (t/m 2 ) f itc (t/m 2 ) Q (t)

R c

n: số lượng cừ tràm trong 1m2

Tham khảo kết quả nén tĩnh cừ tràm trong đất yếu có đóng cừ tràm, cừ tràm có chiều dài L=3,5 – 4,5m, đường kính trung bình dtb=6 – 6,5cm, đóng vào đất yếu từ trạng thái nhão đến dẻo nhão có SCT tính toán theo đất nền: Qc=(300 – 500)x10N

Bảng 1.4 SCT giới hạn của 1 cừ tràm

d Tình hình sử dụng cừ tràm gia cố nền đất yếu tại Trà Vinh

Tại Trà Vinh giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm được sử dụng rất phổ biến trong các công trình chịu tải trọng nhỏ như: nhà ở, giao thông, và các công trình chịu tải trọng nhỏ khác Sau đây là một số công trình gia cố nền đất yếu đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh tỉnh Trà Vinh…

TTHL va TT

Trang 26

 Công trình giao thông

Bảng 1.5 Một số công trình giao thông tiêu biểu gia cố cừ tràm

Địa điểm xây dựng

Giải pháp móng - cừ tràm

- Giải pháp gia cố

cừ tràm: Mật độ

25 cây/m2, chiều dài L=4,5m

3

Đường kết nối xã

Đông Hải, huyện

Duyên Hải (bị chia

cắt bởi kênh Quan

phà

Xã Long Toàn, huyện Duyên Hải

TTHL va TT

Trang 27

Xã Long Đức, thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh

- Giải phóng móng: Móng băng trên nền gia cố cừ tràm

- Giải pháp gia cố cừ tràm: Mật độ 25 cây/m2, chiều dài L=5,0m Đường kính ngọn ≥ 4cm, đường kính gốc ≥ 8cm

2 Trạm Y tế

Phường 3

2 tầng

Phường 3, thành phố Trà Vinh, tỉnh Trà Vinh

Xã Bình Phú, huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh

Xã Phước Hảo, huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh

Xã Đại An, huyện Trà Cú, tỉnh Trà Vinh

- Giải phóng móng: Móng băng + móng đơn trên nền gia cố cừ tràm

Xã Phong Phú, huyện Cầu Kè, tỉnh Trà Vinh

TTHL va TT

Trang 28

1.2.3 Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre

Gia cố nền đất yếu cọc tre thường được sử dụng nhiều ở miền Bắc có tính chất cơ bản giống như gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm là phương pháp dân gian, được sử dụng

từ rất lâu từ khi bê tông cốt thép vẫn chưa được phát triển Trên thực tế phương pháp này hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế đến nay vẫn được áp dụng phổ biến

Đóng cọc tre là để nâng cao độ chặt của đất, giảm hệ số rỗng dẫn đến nâng cao SCT của đất nền Chỉ được đóng cọc tre trong trạng thái ngập nước để tre không bị mục nát, nếu đóng trong đất khô hoặc khô ướt thay đổi thì tre bị mục nát và đất nền yếu đi

Tre làm cọc phải là tre già trên 2 năm tuổi, thẳng và tươi, đường kính tối thiểu phải trên 60mm (thường là 80–100mm), không công vênh quá 1cm/1md cọc Dùng tre đặc (dân gian gọi là tre đực) Độ dày ống tre không nhỏ quá 10mm Khoảng cách các mắc tre không nên quá 400mm

Đầu trên của cọc tre (luôn lấy về phía gốc) được cưa vuông gốc với trục cọc

và cách mắt 50mm, đầu dưới cọc được vát nhọn trong phạm vi 200mm và cách mắt 200mm để làm mũi cọc Chiều dài cọc từ 2–3m, cắt dài hơn chiều dài thiết kế 20–30cm [3]

Nguyên tắc thiết kế hiện nay đa phần là giả sử sau khi đóng cọc tre đất nền đạt được độ chặt nào đó (thông qua hệ số rỗng) từ đó tính được SCT đất nền làm căn cứ thiết kế móng Sau khi đóng cọc xong thì làm thí nghiệm kiểm tra lại SCT đất nền không khác nhiều thiết kế thě không sửa thiết kế nhưng thực tế ít có thực nghiệm kiểm tra mà chủ yếu dựa vào kinh nghiệm

b Phạm vi sử dụng

- Sử dụng thích hợp cho đất bùn, bùn sét

- Vùng đất luôn ẩm ướt ngập nước

- Gia cố đất nền những công trình có tải trọng truyền xuống không lớn

1.3 Ứng dụng phương pháp số trong mô phỏng nền gia cố cừ tràm

Trong nội dung luận văn đề tài sử dụng phần mềm Plaxis mô phỏng nền gia cố

cừ tràm

1.3.1 Phương pháp PTHH trong phần mềm Plaxis

Theo phương pháp PTHH, một vật thể liên tục được chia ra thành một số lượng hữu hạn phần tử Mỗi phần tử bao gồm một số nút Mỗi nút sẽ có số bậc tự do tương ứng các giá trị riêng chưa xác định của vấn đề về nguyên tắc điều kiện biên phải được

TTHL va TT

Trang 29

giải quyết Trong trường hợp này lý thuyết biến dạng các bậc tự do tương ứng các cấu kiện chuyển vị Với một phần tử, chuyển vị u thu được từ các giá trị nút rời rạc trong

đó vectơ  dùng nội suy thu được bởi ma trận N :

TTHL va TT

Trang 30

1.3.2 Công cụ mô phỏng cừ tràm trên Plaxis

a Phần tử neo [15]

Phần tử neo là gối tựa để liên kết 2 điểm với nhau Kiểu neo này được lựa chọn

từ menu Geomeotry hay click vào nút tương ứng trên thanh công cụ Các ứng dụng điển hình bao gồm các kiểu tường neo Phần tử neo phải luôn được liên kết với các đường hình học hiện hữu nhưng các điểm hình học thì không cần thiết Việc tạo ra các phần tử neo cũng giống như việc tạo ra các đường hình học nhưng trái với các loại kết cấu khác, đường hình học không được tạo ra đồng thời với điểm neo Do đó phần tử neo sẽ không chia nhỏ hay tạo mới

Hình 1.3 Công cụ phần tử neo trên Plaxis 8.2

Phần tử neo là hai phần tử khối đàn hồi với một phần tử ngàm cứng Phần tử này dùng để chịu lực kéo (neo) cũng như chịu lực nén (thanh, giằng…)

Phần tử neo được gây ứng suất trước trong quá trình tính toán đàn hồi bằng cách dùng Stage construction as Loading input

b Mặt tiếp xúc [15]

Mặt cắt tiếp xúc được sử dụng để mô hình hóa sự tương tác giữa kết cấu và đất

Ví dụ những cấu trúc geotechnical kéo theo những mặt cắt được giới thiệu trong hình Những mặt cắt có thể được lựa chọn từ thực đơn Hình học hoặc bởi việc kích nút tương ứng trong thanh công cụ

Hình 1.4 Công cụ mặt tiếp xúc trên Plaxis 8.2

Sự tạo thành một mặt cắt tương tự như sự tạo thành một đường hình học Mặt cắt xuất hiện khi một đường gạch ở bên cạnh bên phải của đường hình dạng (xem xét hướng vẽ) để chỉ báo ở đó theo cạnh hình học được kẻ sự tương tác với đất xảy ra Cạnh mà mặt cắt sẽ xuất hiện cũng được chỉ báo bởi mũi tên trên con trỏ trong hướng

vẽ Để đặt một mặt cắt ở bên kia nó cần phải được vẽ ra theo hướng đối diện Thật ra những mặt cắt có thể được đặt ở cả hai bên của một đường hình học Việc làm này cho phép một sự tương tác đầy đủ giữa những đối tượng đường cấu trúc (những tường, những sơ đồ có vãi địa kỹ thuật…) và đất lân cận Để phân biệt giữa hai mặt cắt có thể dọc theo một đường hình học, những mặt cắt được cảnh báo bởi một dấu cộng – dấu hiệu (+) hoặc một số trừ - dấu hiệu (-)

TTHL va TT

Trang 31

Một ứng dụng tiêu biểu của mặt cắt sẽ mô hình hóa sự tương tác giữa tường cừ ván và đất, mà trung gian giữa mịn và thô hoàn toàn Trong ứng dụng này mặt cắt được đặt tại cả hai cạnh của tường Độ thô của sự tương tác được mô hình hóa bởi việc chọn một giá trị thích hợp như hệ số khử lực trong mặt cắt Nhân tố này liên hệ ở mặt cắt (ma sát lực gắn vào tường) với lực đất (góc ma sát và lực dính kết)

Nhận xét: Trong nội dung luận văn, đề tài sử dụng phần tử neo mô phỏng cừ

tràm và sử dụng mặt tiếp xúc để đánh giá tương tác giữa nền đất và cừ tràm

Trang 32

Chương 2

THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI

NỀN GIA CỐ CỪ TRÀM TẠI TỈNH TRÀ VINH

2.1 Nghiên cứu phương pháp thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm

Tiêu chuẩn vận dụng: TCVN 9393:2012 - Cọc - Phương pháp thử nghiệm tại hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục và TCVN 9354:2012 - Đất xây dựng - Phương pháp xác định Môđun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng Phương pháp: Phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép trên nền gia cố cừ tràm thông qua tấm ép 1,0m x 1,0m theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp Tải trọng tác dụng lên tấm ép được thực hiện bằng hệ kích thủy lực với hệ phản lực là dàn chất tải Thử nghiệm nhằm xác định quan hệ chuyển vị (độ lún) – tải trọng – thời gian ghi nhận được trong quá trình thử nghiệm Từ đó làm cơ sở phân tích, đánh giá và quyết định SCT của nền đất gia cố cừ tràm

2.1.1 Hệ thống thiết bị thử nghiệm

a Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm

Hình 2.1 Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm

TTHL va TT

Trang 33

Hình 2.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm (phóng to)

1- Đối trọng; 2 - Hệ dàn chất tải; 3 - Gối đỡ; 4 - Dầm chuẩn (dùng để kích);

5 - Đối kê thép tròn; 6 - Kích; 7 - Đồng hồ đo lún đặt trên tấm kính;

8 - Thanh chuẩn; 9 - Tấm nén; 10 - Cừ tràm

b Yêu cầu kỹ thuật thiết bị thử nghiệm

- Tổng trọng lượng đối trọng kể cả hệ dàn chất tải, dầm chuẩn không nhỏ hơn 120% tải trọng thử nghiệm lớn nhất theo dự kiến [8]

- Hệ dàn chất tải, gối đỡ phải đảm bảo ổn định khi chất tải và trong quá trình nén

- Kích: Sức nâng đáp ứng tải trọng thử nghiệm lớn nhất, khả năng gia tải, giảm tải phù hợp với cấp tải thử nghiệm, khả năng giữ tải ổn định trong quá trình lưu tải

- Đồng hồ đo chuyển vị có thang đo từ 0– 100mm độ chính xác 0,01mm lắp đặt trên hệ thanh chuẩn thông qua một hệ giá đở có chân từ tính bằng nam châm đặt trên tấm nén Chân đồng hồ đo chuyển vị (độ lún) được đặt lên hệ thanh chuẩn thông qua tấm kính, hệ thanh chuẩn được cố định bởi 4 cọc thép đóng chặt vào lòng đất đảm bảo không chuyển dịch, biến dạng hoặc ảnh hưởng do tác động bên ngoài

- Tấm nén phẳng kích thước 1,0m x 1,0m bằng thép bản có cường độ và độ cứng bảo đảm phân bố tải trọng đồng đều của kích lên nền gia cố cừ tràm

2.1.2 Chuẩn bị thử nghiệm

- Kiểm tra chất lượng cừ tràm trước khi đóng: cừ phải còn tươi, đường kính gốc,

đường kính ngọn, chiều dài đạt yêu cầu thử nghiệm;

- Kiểm tra cừ tràm sau khi đóng, cừ phải đủ số lượng, ngập hoàn toàn trong đất

theo chiều dài thử nghiệm;

- Việc thử nghiệm chỉ được tiến hành khi đã đủ thời gian phục hồi cấu trúc của đất

bị phá hoại trong quá trình đóng cọc, tối thiểu là 7 ngày sau khi đóng;

- Kiểm tra hoạt động của thiết bị thử nghiệm đảm bảo hoạt động tốt

TTHL va TT

Trang 34

2.1.3 Quy trình gia tải thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm

(khoảng 285,71% tải trọng thiết

kế) Mục đích là tròn số trong quá trình gia tải, giảm tải từng cấp

b Quy trình thử nghiệm

Trước khi tiến hành thử nghiệm chính thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bị thử nghiệm và tạo tiếp xúc tốt giữa thiết bị và mặt nền gia cố cừ tràm bằng cách tác dụng lên tấm nén 5% tải trọng thiết kế (tương đương 0,35T/m2) sau

đó giảm về 0 theo dõi trong thời gian khoảng 10 phút

Thử nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính bằng phần trăm tải trọng thử nghiệm:

- Gia tải từng cấp đến tải trọng thử nghiệm lớn nhất theo dự kiến, giá trị mỗi cấp

gia tải bằng 10% tải trọng thử nghiệm

- Giảm tải từng cấp, giá trị mỗi cấp giảm tải bằng gấp đôi giá trị gia tải tức là

20% tải trọng thử nghiệm

Cấp mới chỉ được tăng tải khi tốc độ lún của tấm nén (nền gia cố cừ tràm) đạt ổn

định quy ước như quy định (không quá 0,1mm/h nhưng không quá 2h)

Giữ cấp tải trọng lớn nhất cho đến khi độ lún đạt ổn định quy ước hoặc theo

phương án thử nghiệm Thời gian giữ tải cấp tải trọng lớn nhất dự kiến là 18h

Thời gian theo dõi độ lún và ghi chép số liệu

Cấp gia tải:

- Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu;

- Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó;

- Không quá 1 giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo;

- Không quá 2 giờ một lần cho các giờ tiếp theo

Cấp giảm tải:

- Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu;

- Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó;

- Không quá 1 giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo

TTHL va TT

Trang 35

Quy trình gia tải, giảm tải cụ thể:

Bảng 2.1 Cấp gia tải và giảm tải, thời gian theo dõi và ghi chép số liệu Phần trăm

tải trọng

thử nghiệm

(%)

Cấp tải trọng thử nghiệm (T/m 2 )

Thời gian duy trì tải trọng

Thời gian theo dõi

và ghi chép số liệu thử nghiệm

PTN= 20,0T/m2 0.00

c Một số yêu cầu trong quá trình thử nghiệm

- Trị số cấp gia tải có thể được gia tăng ở các cấp đầu nếu xét thấy cọc lún không đáng kể hoặc được giảm khi gia tải gần đến tải trọng phá hoại để xác định chính xác

tải trọng phá hoại;

- Trường hợp cọc có dấu hiệu bị phá hoại dưới cấp tải trọng lớn nhất theo dự kiến

thì có thể giảm về cấp tải trọng trước đó và giữ tải như quy định;

- Trường hợp ở cấp tải trọng lớn nhất theo dự kiến mà cọc chưa bị hoại, nếu cần xác định tải trọng phá hoại và điều kiện gia tải cho phép thì có thể tiếp tục gia tải, mỗi cấp tải nên lấy bằng 10% tải trọng thiết kế và thời gian gia tải các cấp là 5 phút để xác

định tải trọng phá hoại;

- Cừ tràm thử nghiệm được xem là phá hoại khi cừ lún nhanh, đột ngột trong khi

tải trọng tác dụng không tăng nữa

TTHL va TT

Trang 36

d Kết quả thử nghiệm thu được

- Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún;

- Biểu đồ quan hệ thời gian - độ lún;

Yêu cầu cừ tràm thử nghiệm: Cừ phải tươi, tương đối thẳng, đường kính ngọn

≥4,5cm; đường kính gốc ≥ 8,0cm, chiều dài cừ tràm 4,5m

Đóng cừ trong phạm vi 1m2 với số lượng 25 cừ tràm Cừ ngập hoàn toàn trong đất dưới mạch nước ngầm với độ sâu cách mặt đất tự nhiên 0,5m Mặt bằng đóng cừ như hình 2.3

+ 04 đồng hồ đo có thang đo 0-50mm, độ chính xác 0,01mm;

+ Thanh chuẩn: gỗ vuông 30x30mm

TTHL va TT

Trang 37

b Quy trình thử nghiệm:

Tiến hành theo quy trình ở mục 2.1.3

c Một số hình ảnh thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm tại hiện trường

Hình 2.4 Kích thủy lực và đồng hồ bơm áp lực

Hình 2.5 Đồng hồ đo lún và giá đỡ đồng hồ

TTHL va TT

Trang 38

Hình 2.6 Tên công trình thử nghiệm

Hình 2.7 Lắp đặt đối trọng và dàn chất tải

Hình 2.8 Lắp đặt tấm nén thép 1,0m x 1,0m

TTHL va TT

Trang 39

Hình 2.9 Lắp đặt đồng hồ bơm áp lực

Hình 2.10 Lắp đặt kích, đồ hồ đo lún và thanh chuẩn

TTHL va TT

Trang 40

21

Lớp 1 2,3 2,3 Sét vàng nâu - xám vàng - xám nâu, dẻo mềm 4 Lớp 2 4,0 1,7 Bùn sét kẹp cát, xám đen, trạng thái chảy 1 Lớp 3 7,4 3,4 Cát pha, xám đen, trạng thái dẻo 2 Lớp 4 21,0 13,6 Bùn sét kẹp cát, xám đen, trạng thái chảy 1

TTHL va TT

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	40,45 MB