Nghiên cứu giải pháp cọc đất xi măng xử lý nền đường đầu cầu Chàng Ré, tỉnh Sóc Trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ VĂN QUẾ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU CHÀNG RÉ, TỈNH SÓC TRĂNG Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM QUANG TÚ HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI 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 lặp với nghiên cứu trước Các biểu đồ, số liệu tài liệu tham khảo trích dẫn, thích nguồn thu thập xác rõ ràng Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Văn Quế i LỜI CẢM ƠN Lời cho học viên gửi đến quý Thầy Cô Bộ môn Địa Kỹ thuật thuộc Trường Đại học Thuỷ Lợi lịng biết ơn sâu sắc tận tình mà Thầy Cô 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 TS Phạm Quang Tú, người Thầy hết lòng giúp đỡ hướng dẫn học viên thời gian học tập, trình thực luận văn 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 Thầy GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Hoàng Nguyễn Hữu Huế, PGS.TS Hoàng Việt Hùng, PGS.TS Bùi Văn Trường, PGS.TS Nguyễn Hữu Thái, TS Nguyễn Quang Tuấn, TS Đỗ Tuấn Nghĩa, TS Nguyễn Văn Lộc thầy cô Khoa Cơng trình, Bộ mơn Địa Kỹ thuật đầy nhiệt huyết lòng yêu 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 thời gian thực luận văn Học viên xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cơ, Anh Chị nhân viên Phịng Đào tạo Đại học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi bạn bè, gia đình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình học tập thực luận văn ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BIỂU BẢNG .x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG .4 1.1 Tổng quan tượng lún đường dẫn vào cầu 1.2 Đánh giá nguyên nhân tượng lún đường dẫn vào cầu .4 1.3 Một số phương pháp xử lý đất yếu .5 1.3.1 Phương pháp thay lớp đất yếu đệm cát 1.3.2 Phương pháp xử lý đất yếu cọc cát 1.3.3 Phương pháp xử lý đất yếu giếng cát .7 1.3.4 Phương pháp xử lý đất yếu bấc thấm .9 1.3.5 Phương pháp Cọc bêtông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật 11 1.3.6 Phương pháp gia tải trước bấc thấm hút chân không 12 1.3.7 Phương pháp xử lý đất yếu cọc đất xi măng 13 1.3.8 So sánh tính khả thi giải pháp xử lý 15 1.4 Sự cố thường gặp với đoạn đường đầu cầu .15 1.4.1 Trượt 16 1.4.2 Các vấn đề biến dạng 17 1.5 Xử lý đất yếu cọc đất xi măng 17 1.5.1 Giới thiệu chung 17 1.5.2 Các kiểu bố trí cọc đất xi măng 19 1.5.3 Công nghệ đơn pha (Công nghệ S): 21 1.5.4 Công nghệ hai pha (Công nghệ D): .21 1.5.5 Công nghệ ba pha (Công nghệ T): 22 1.5.6 Trình tự thi cơng cọc đất xi măng .23 1.5.7 Cơng tác thí nghiệm cọc đất xi măng 23 1.6 Ứng dụng thực tế cọc đất xi măng cơng trình xây dựng 23 1.7 Kết luận chương 26 iii CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 28 2.1 Khái niệm cọc đất xi măng 28 2.2 Ngun lý tính tốn thiết kế 29 2.2.1 Phương pháp tính tốn theo quan điểm cọc đất xi măng làm việc cọc 30 2.2.2 Phương pháp tính tốn theo quan điểm tương đương 31 2.2.3 Phương pháp tính tốn theo quan điểm hỗn hợp Viện Kỹ Thuật Châu Á (AIT) 32 2.2.4 Tính tốn biến dạng 33 2.2.5 Tính tốn thơng số cọc đất xi măng 36 2.2.6 Kiểm tra ổn định 40 2.2.7 Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu mố cầu cọc đất xi măng 41 2.2.8 Độ lún mố cầu 42 2.2.9 Độ lún đường gia cố cọc đất xi măng 43 2.2.10 Phương pháp thi công cọc đất xi măng: 44 2.2.11 Giám sát, kiểm tra quan trắc q trình thi cơng [14] 47 2.3 Kết luận chương 50 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XI MĂNG TỐI ƯU KHI TRỘN VỚI ĐẤT KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU CHÀNG RÉ 52 3.1 Giới thiệu chung 52 3.2 Thí nghiệm xác định đặc trưng lý mẫu đất trộn với xi măng 54 3.2.1 Các đặc trưng lý đất, xi măng, nước làm thí nghiệm 54 3.2.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm chuẩn bị vật tư 56 3.2.3 Phương pháp thí nghiệm 57 3.2.4 Đúc mẫu dưỡng hộ 60 3.2.5 Trình tự thí nghiệm 61 3.2.6 Tiến hành thí nghiệm nén đơn trục 62 3.2.7 Kết thí nghiệm 62 3.3 Nhận xét 66 3.4 Kết luận chương 67 CHƯƠNG THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU CHÀNG RÉ 69 iv 4.1 Tổng quan cơng trình 69 4.1.1 Giới thiệu khu vực cơng trình thi cơng 69 4.1.2 Giới thiệu đường dẫn vào cầu Chàng Ré 70 4.2 Các số liệu đầu vào 71 4.2.1 Địa tầng tiêu lý lớp đất 71 4.2.2 Yêu cầu thiết kế 72 4.2.3 Sơ đồ tính tốn trường hợp tính tốn 75 4.3 Nguyên lý tính toán, thiết kế cọc đất xi măng 79 4.3.1 Lựa chọn sơ thông số cọc đất xi măng 79 4.3.2 Tính tốn sức chịu tải cọc đất xi măng 79 4.3.3 Tính tốn lún 81 4.4 Tính tốn lựa chọn phương án thiết kế cọc đất xi măng tối ưu 83 4.4.1 Gia cố cọc đất xi măng đường kính 0,8m, chiều dài cọc 15,5m (Phương án 1) 86 4.4.2 Gia cố cọc đất xi măng đường kính 0,8m, chiều dài cọc 20m (Phương án 2) .92 4.5 Tính tốn giải tích tìm độ lún chưa xử lý 97 4.6 Tính tốn đối chiếu mơ hình số .98 4.6.1 Các đặc trưng vật liệu tính tốn 98 4.6.2 Trường hợp chưa xử lý 99 4.6.3 Trường hợp xử lý cọc đất xi măng 100 4.6.4 Trường hợp tính ổn định trình sử dụng .101 4.7 So sánh phân tích kết theo tính tốn giải tích mơ hình số 102 4.8 Phương án tổ chức thi công 102 4.8.1 Chuẩn bị mặt thi công .102 4.8.2 Phương án tổ chức thi công cọc đất xi măng 103 4.8.3 Công tác đảm bảo chất lượng 104 4.9 Kết luận chương 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ phương pháp đệm cát Hình 1.2 Sơ đồ phương pháp cọc cát Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo giếng cát Hình 1.4 Bố trí giếng cát mặt theo sơ đồ tam giác Hình 1.5 Nền đường gia cố cọcbê tông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật 11 Hình 1.6 Sơ đồ phương pháp gia tải trước kết bấc thấm hút chân không 12 Hình 1.7 Nền đất yếu bị trượt sâu 16 Hình 1.8 Bố trí trụ trùng theo khối 20 Hình 1.9 Bố trí trụ trộn ướt mặt đất 20 Hình 1.10 Bố trí trụ trộn khơ 20 Hình 1.11 Cơng nghệ đơn pha (Cơng nghệ S) 21 Hình 1.12 Công nghệ hai pha (Công nghệ D) 22 Hình 1.13 Cơng nghệ ba pha (Công nghệ T) 22 Hình 1.14 Cọc đất xi măng dùng dự án đường sân bay Cần Thơ 24 Hình1.15 Cọc đất xi măng ứng dụng bồn chứa xăng dầu Cần Thơ 24 Hình 1.16 Cầu Chợ Kinh nghiệm thu hồn thành 26 Hình 2.1 Dây chuyền thi công cọc đất xi măng công nghệ Jet grouting 29 Hình 2.2 Sơ đồ tính tỉ số diện tích thay a s 34 Hình 2.3 Mơ hình tính lún trường hợp A 35 Hình 2.4 Mơ hình tính lún trường hợp B 36 Hình 2.5 Các phương pháp bố trí cọc đất xi măng đường dẫn 38 Hình 2.6 Sơ đồ xác định Lp, Ls 39 Hình 2.7 Phương pháp tính tốn ổn định mái dốc 40 Hình 2.8 Mặt cắt dọc đường dẫn vào cầu xử lý cọc đất xi măng 41 Hình 2.9 Xác định móng khối quy ước cho nhiều lớp 42 Hình 2.10 Phân bố ứng suất đáy móng 43 Hình 2.11 Bố trí thiết bị thi cơng Jet Grouting 46 Hình 3.1 Máy nén đơn không hạn chế nở hông 56 vi Hình 3.2 Máy trộn mẫu đất xi măng 56 Hình 3.3 Cân khối lượng đất cần trộn 57 Hình 3.4 Cân khối lượng xi măng cần trộn 58 Hình 3.5 Cân xác định lượng nước theo tỷ lệ 58 Hình 3.6 Cho xi măng vào máy trộn .59 Hình 3.7 Chế tạo mẫu đất xi măng 61 Hình 3.8 Mẫu xi măng gia công 61 Hình 3.9 Thí nghiệm nén đơn trục không nở hông mẫu đất xi măng 62 Hình 3.10 Tiến hành nén mẫu theo ngày tuổi 62 Hình 3.11 Biểu đồ Cường độ chịu nén trung bình mẫu ngày tuổi .63 Hình 3.12 Biểu đồ Cường độ chịu nén trung bình mẫu 14 ngày tuổi 65 Hình 3.13 Biểu đồ Cường độ chịu nén trung bình mẫu 28 ngày tuổi 66 Hình 3.14 Biểu đồ quan hệ Cường độ chịu nén hàm lượng xi măng .67 Hình 4.1 Vị trí xây dựng cầu Chàng Ré 70 Hình 4.2 Mặt cắt địa chất cơng trình cầu Chàng Ré 71 Hình 4.3 Mặt cắt ngang tính tốn 75 Hình 4.4 Mặt cắt dọc tính tốn 75 Hình 4.5 Ứng suất gây lún độ sâu z 76 Hình 4.6 Biểu đồ phân bố ứng suất 76 Hình 4.7 Phạm vi gia cố cọc phạm vi không gia cố 88 Hình 4.8 Các thơng số tính ứng suất đáy móng 90 Hình 4.9 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis chưa xử lý 99 Hình 4.10 Lưới biến dạng cơng trình chưa xử lý .99 Hình 4.11 Chuyển vị đứng (lún) cơng trình khơng xử lý 100 Hình 4.12 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis cơng trình xử lý 100 Hình 4.13 Lưới biến dạng cơng trình 101 Hình 4.14 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis trình sử dụng .101 vii DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 3.1 Các tiêu lý đất làm thí nghiệm 54 Bảng 3.2 Các tiêu lý xi măng 55 Bảng 3.3 Các tiêu nước theo TCVN 4506:2012 55 Bảng 3.4 Chế bị mẫu đất trộn xi măng theo hàm lượng tuổi 7; 14 28 ngày 59 Bảng 3.5 Kết thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng cường độ chịu nén ngày 63 Bảng 3.6 Kết thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng cường độ chịu nén 14 ngày 64 Bảng 3.7 Kết thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng cường độ chịu nén 28 ngày 65 Bảng 4.1 Chỉ tiêu lý đặc trưng lớp đất 72 Bảng 4.2 Phần độ lún cố kết cho phép lại ∆ S trục tim đường sau hồn thành cơng trình [14] 74 Bảng 4.3 Bảng tổng hợp trường hợp tính tốn 77 Bảng 4.4 Thống kê số liệu tính tốn ứng suất mũi cọc L col = 15,5m 91 Bảng 4.5 Thống kê số liệu tính tốn ứng suất mũi cọc L col = 20m 96 Bảng 4.6 Độ lún chưa xử lý 98 Bảng 4.7 Bảng thống kê đặc trưng vật liệu tính tốn 98 Bảng 4.8 Bảng tổng hợp kết theo giải tích mơ hình số 102 x Độ lún tổng cơng trình bao gồm độ lún khối gia cố ∆h độ lún phần khối gia cố ∆h : S = ∆h + ∆h * Tính độ lún ∆h1 khối gia cố Ứng suất tác dụng lên lớp đất tính tốn theo biểu thức Bergado: σz = q − 2( B + L).z.Cu B.L Độ lún khối gia cố tính tốn theo biểu thức: ∆h1 = ∑ a.Ecol ∆h.q + (1 − a ) E soil Trong đó: - H = 20 m - σ z = 75,03kN/m2 - a = 0,196 - E col = 30000 kN/m2 - E soil = 3600 kN/m2 Thay vào biểu thức ta có: ∆h1 = 20*73, 03 = 0.171m = 17,1cm 0,196*30000 + (1 − 0,196) *3600 * Tính tốn độ lún ∆h khối gia cố - Độ lún đất tự nhiên mũi cột đất gia cố, áp dụng biểu thức mục 4.3.3 Tính tốn lún để áp dụng trường hợp tính tốn * Độ lún mũi trụ: S Kích thước khối móng qui ước Độ sâu: 20m Bề rộng khối móng qui ước: 13,60m Tính ứng suất đáy móng xử lý nền: Tải trọng đất đắp: 95 P đđ = h*γ tđ = 2,5 * 20,9 = 52,17 kN/m2 Tải trọng tăng thêm khối trụ: q0 = π d H dy * XM * a 3.14 * 0.8 20 * 235 = 9,228 kN/m2 = * 1.6 * 1.6 Tính ứng suất đáy móng: ∆σ Z =  q0  B1 + B2  B (α + α ) − (α )  B2 π  B2   Kết tính tốn nêu Bảng 4.5 Bảng 4.5 Thống kê số liệu tính tốn ứng suất mũi cọc L col = 20m Lớp Độ sâu đáy lớp z i (m) ∆h i (m) γi kN/m3 F 2,50 2,50 20,9 1,50 16,5 1,610 0,083 0,349 81,92 4,875 5,5 1,50 16,5 1,610 0,083 0,349 81,92 1,50 16,5 1,610 0,083 0,349 8,5 1,50 16,5 1,610 0,083 10 1,50 16,5 1,610 11,5 1,50 16,5 13 1,50 14,5 Ứng suất đắp ∆σ1 (KN/m2) Ứng suất σ 0v +∆ σ1 + ∆σ2 trụ ĐXM (KN/m2) ∆σ2 TH tính tốn 52,14 57,013 TH1 19,500 51,39 70,891 TH1 81,92 34,125 49,29 83,415 TH1 0,349 81,92 48,750 46,15 94,901 TH3 0,087 0,681 81,92 63,375 42,58 105,953 TH3 1,610 0,087 0,681 81,92 78,000 39,02 117,016 TH3 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 92,625 35,70 128,322 TH2 1,50 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 107,250 32,71 139,958 TH2 16 1,50 16,5 1,610 4.500 121,875 30,06 151,936 17,8 1,80 16,5 1,610 4.500 137,475 27,52 164,990 19,05 1,25 18,9 0,884 4.500 154,738 25,46 180,201 20,3 1,25 18,9 0,884 4.500 171,425 23,97 195,395 24,3 19,0 0,879 10.200 200,550 21,29 eo Cs Cc Mô đun pc biến dạng Es (KN/m ) (KN/m2) Ứng suất thân σ 0v (KN/m2) Cát đắp 9,15 230,991 Vậy: Tại vị trí σ z = (0.1 ÷ 0.2) σ bt độ sâu 24,3m có: ∆σ1 = 21,29kN/m2 σ 0v = 200,550kN/m2: => 0,15σ bt Ứng suất gây lún mức đáy trụ: σ p = P đđ + ∆σ = 52,17 + 9,15 = 61,32 kPa 96 Độ lún mũi trụ tính theo cơng thức: S i = hi Lớp đất  σi Es Chiều Độ sâu Hệ số Ứng suất gây dày lớp ứng lún lớp đất (m) lớp (m) suất k i đất σ i (kPa) 4,00 22,30 1,00 61,32 Si = 4, E si (kN/m2) 10.200 Độ lún nền, S i (m) 0,0240 61,32 = 0,0240m = 2,4cm 10.200 Tổng độ lún nền: S = S + S = 17,10cm + 2,4cm = 19,5cm Vậy: S = 19,5cm < [S] = 20cm: Đạt yêu cầu  Kết luận: Qua bước tính tốn xác định được: Chiều dài cọc đất xi măng lựa chọn: L = 20m; Đường kính cọc: d = 0,8m; Khoảng cách cọc: S = 1,6m; Bố trí theo lưới vng phạm vi gia cố nền: 13,6x27m; Hàm lượng xi măng: 235kg/m3 4.5 Tính tốn giải tích tìm độ lún chưa xử lý Tính tốn giải tích phần mềm tính tốn Excel, sử dụng để đối chiếu với mơ hình số.Tải trọng dùng để sử dụng tính tốn lún chưa xử lý nền, sử dụng kết cấu tương đương thuộc lớp kết cấu đương phương pháp bình qn gia quyền, tải trọng tính tốn chưa xử lý nền: P tt = γ tđ x H tđ = 20,87 x 2,5 = 52,17 kN/m2 Độ lún chưa xử lý nêu Bảng 4.6 97 Bảng 4.6 Độ lún chưa xử lý Lớp Độ sâu đáy lớp z i (m) ∆h i (m) γi kN/m3 eo Cs Cc pc (KN/m2) 1,50 16,5 1,610 0,083 0,349 5,5 1,50 16,5 1,610 0,083 1,50 16,5 1,610 8,5 1,50 16,5 10 1,50 11,5 σ 0v (KN/m2) ∆s (KN/m2) σ 0v +∆σ (KN/m2) TH tính tốn Si (m) 81,92 4,875 52,14 57,013 TH1 0,135 0,349 81,92 19,500 51,39 70,891 TH1 0,068 0,083 0,349 81,92 34,125 49,29 83,415 TH1 0,042 1,610 0,083 0,349 81,92 48,750 46,15 94,901 TH3 0,054 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 63,375 42,58 105,953 TH3 0,114 1,50 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 78,000 39,02 117,016 TH2 0,142 13 1,50 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 92,625 35,70 128,322 TH2 0,128 14,5 1,50 16,5 1,610 0,087 0,681 81,92 107,250 32,71 139,958 TH2 0,104 16 1,50 16,5 1,610 4.500 121,875 30,06 151,936 0,041 17,8 1,80 16,5 1,610 4.500 137,475 27,52 164,990 0,055 19,05 1,25 18,9 0,884 4.500 154,738 25,46 180,201 0,043 Es (KN/m2) Tổng độ lún: ∑ = 0,925 4.6 Tính tốn đối chiếu mơ hình số Mơ mơ hình tính tốn phần mềm PLAXIS cho hai trường hợp tính tốn: Khối đắp chưa gia cố khối đắp có gia cố khoan cọc đất xi măng áp lực cao 4.6.1 Các đặc trưng vật liệu tính tốn Bảng 4.7 Bảng thống kê đặc trưng vật liệu tính tốn Thơng số Model Type γ unsat γ sat kx ky E ν C ϕ ψ Lớp Lớp Lớp Cát hạt trung Cát 8% Xm Cọc ĐXM M-C M-C M-C M-C M-C M-C Undrained Undrained Undrained Drained Undrained Undrained 15,4 17,8 17,9 17,0 20,0 16,5 16,5 18,9 19 19 20,0 16,5 3,18e -3 3,78e -3 4,05e -3 1,0e -3 1,5e-4 1,0e-4 3,18e -3 3,78e -3 4,05e -3 1,0e -3 1,5e-4 1,0e-4 3600 4500 1,02e4 1,5e4 1,5e4 3,0e4 0,35 0,30 0,28 0,30 0,3 0,25 8,8 22,5 34,7 5,00 30,00 150,00 5,0 17,05 12,37 25,00 35,00 30,00 0,00 0,00 0,00 0,00 98 5,00 0,00 Kết cấu áo đường Đơn vị M-C Drained 23 23 1,0e-3 1,0e-3 2,0e4 0,25 7,00 30,00 kN/m3 kN/m3 m/day m/day kPa Độ Độ 0,00 Độ 4.6.2 Trường hợp chưa xử lý Hình 4.9 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis chưa xử lý Sơ đồ mô toán khối đắp đường dẫn vào cầu Chàng Ré với trường hợp đất chưa xử lý khoan cọc xi măng Lớp đất số lớp đất yếu cần lưu ý Hình 4.10 Lưới biến dạng cơng trình chưa xử lý 99 Hình 4.11 Chuyển vị đứng (lún) cơng trình không xử lý Hệ số ổn định công trình chưa xử lý nền: Msf = 1,00 Độ lún lớn khối đắp không xử lý 0,338 m, phần tính giải tích Execel cho giá trị 0,925m, hai tính cho giá trị có chênh lệch 4.6.3 Trường hợp xử lý cọc đất xi măng Hình 4.12 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis cơng trình xử lý 100 4.12 Sơ đồ mô phần mềm Plaxis cơng trình xử lý mô khối đắp xử lý gia cố trụ đất xi măng, thông số lớp gia cố tính theo lớp tương đương Hình 4.13 Lưới biến dạng cơng trình 4.13 Lưới biến dạng cơng trình trình bày lưới biến dạng cơng trình sau xử lý gia cố nền, trị số chuyển vị lớn 0,189 m 4.6.4 Trường hợp tính ổn định q trình sử dụng Hình 4.14 Sơ đồ mơ phần mềm Plaxis trình sử dụng 101 Hệ số ổn định cơng trình sau xử lý gia cố Msf = 1,941 4.7 So sánh phân tích kết theo tính tốn giải tích mơ hình số Ứng với hàm lượng xi măng 15% khoảng 235kg xi măng cho 1m đất tự nhiên, cọc đất xi măng đường kính D = 80cm dài L = 20m xử lý đoạn đường dẫn vào cầu có phạm vi 13,6mx27m, thực tính tốn phương pháp giải tích phương pháp mơ phần mềm Plaxis 2D, kết tính tốn thống kê Bảng 4.8 Bảng tổng hợp kết theo giải tích mơ hình số Bảng 4.8 Bảng tổng hợp kết theo giải tích mơ hình số Độ lún chưa xử lý Độ lún sau xử gia cố (m) lý gia cố (m) Giải tích 0,925 0,195 Plaxis 2D 0,338 0,189 Phương pháp Trường hợp Qua bảng tổng hợp kết hai phương pháp nhận thấy: - Độ lún chưa xử lý gia cố hai phương pháp có chênh lệch nhau, nhiên độ lún sau xử lý gia cố cho kết tương đối thống - Như vậy, việc tính tốn hai phương pháp tính tốn độ lún sau xử lý cho kết giống nhau, áp dụng cho tính tốn thiết kế gia cố đất yếu cọc đất xi măng với độ tin cậy cao 4.8 Phương án tổ chức thi công 4.8.1 Chuẩn bị mặt thi công Sau nhận bàn giao mặt mốc cao độ thi công thi công, thực bước chuẩn bị để triển khai thi cơng hạng mục cơng trình - Thực dọn dẹp mặt thi công, đào bỏ gốc cây, gom phế thải nơi tập kết, đào bỏ lớp đất hữu cơ, nạo vút bùn, tiêu nước làm khu vực thi cơng, xử lý đào bỏ hữu đến cao độ thiết kế đầu cọc đất xi măng - San lấp lớp đệm cát đường, san lấp mặt thi công tạo điều kiện cho máy móc q trình thi cơng cọc đất xi măng, san đầm lớp đệm cát 102 Tập kết phương tiện máy móc, vật tư chuẩn bị thi công cọc đất xi măng 4.8.2 Phương án tổ chức thi công cọc đất xi măng Cọc đất xi măng thi công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu Dùng máy khoan thiết bị chuyên dụng khoan vào đất với đường kính chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế Đất trình khoan không lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ liên kết, kết cấu cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn với chất kết dính xi măng Q trình trộn phun chất kết dính với đất lỗ khoan, tùy theo yêu cầu thực hai pha khoan xuống rút lên mũi khoan thực pha rút mũi khoan lên Để tránh lãng phí xi măng, hạn chế xi măng khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường, rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0,5 ÷ 1,5m dừng phun chất kết dính đoạn cọc phun đầy đủ chất kết dính nhờ chất kết dính có đường ống tiếp tục phun vào hố khoan Khi kết thúc mũi khoan rút lên khỏi hố khoan, hố khoan lại đất trộn với chất kết dính hỗn hợp đơng cứng tạo thành cọc đất xi măng Thiết bị máy phương pháp xử lý cọc đất xi măng đơn giản bao gồm máy khoan với hệ thống lưỡi có đường kính thay đổi hệ thống silơ chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12kg/cm2 Công nghệ trộn ướt (khoan vữa cao áp) q trình bê tơng hóa đất Nhờ có tia nước tia vữa phun với áp suất cao ( 200 ÷ 400 atm) tốc độ lớn ≥ 100 m/s, phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi hịa trộn với vữa đơng cứng tạo khối đồng “xi măng - đất” Nguyên lý công nghệ theo cách: Công nghệ đơn pha, Công nghệ hai pha Công nghệ ba pha (Như nêu mục 2.1 trang 28) Theo công nghệ trộn ướt thi cơng theo bước sau: - Bước 1: Định vị máy khoan vào vị trí khoan cọc máy toàn đạc điện tử 103 - Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất, trình mũi khoan xuống đến độ sâu theo thiết kế - Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo qui định trộn mũi khoan xuống, tốc độ mũi khoan xuống : 0,5m÷0,7m/phút - Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan xuống, bơm vữa trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa theo thiết kế - Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng khoan dừng bơm vữa tiền hành quay mũi ngược lại rút cần khoan lên, trình rút lên kết hợp trộn lần nén chặt vữa lòng cọc, nhờ cấu tạo mũi khoan Tốc độ rút cần khoan lên trung bình: 0,8m÷1,2m/phút - Bước 6: Sau mũi khoan rút lên khỏi miệng hố khoan, 01 cọc vữa hoàn thành Thực công tác dọn dẹp phần phôi vữa rơi vãi hố khoan, chuyển máy sang vị trị cọc 4.8.3 Công tác đảm bảo chất lượng - Công tác đảm bảo chất lượng cọc đất xi măng (đã nêu mục 0.) Sau thi công kết thúc biện pháp đảm bảo chất lượng cọc đất xi măng, cọc đạt cường độ theo thiết kế, tiến hành thi công công tác khác như: Thi công đào bỏ lớp đệm cát; Thi công lớp đệm gia cố cát 8% xi măng; Thi công lớp cát đường Thi công lớp kết cấu đường 4.9 Kết luận chương - Chương tính toán thiết kế giải pháp sử lý đường dẫn vào cầu Chàng Ré giải pháp khoan cọc vữa đất xi măng áp lực cao Các thông số thiết kế cọc nền: + Chiều dài cọc đất xi măng, Lcol = 20m; + Đường kính cọc đất xi măng chọn, d = 0,8m; + Khoảng cách hai cọc kề nhau, s = 1,6m; 104 + Chiều dài tiếp giáp cầu theo phương dọc, La = 27m; + Bề rộng bố trí cọc theo phương ngang đường, Bgia cố =13,6m; + Đất trộn xi măng với hàm lượng 235kg/m3 Cường độ giới hạn cọc q u = 600 kN/m2 + Cường độ kháng cắt không thoát nước cọc đất xi măng: C ucol = q u /2 = 600/2 = 300 kN/m2 - Với thông số thiết kế cọc đất xi măng có kiểm tra ổn định khối gia cố theo phương pháp thong số tương đương kết tính tốn độ lún S=19,5cm đạt u cầu với độ lún giới hạn 22TCN 262-2000 [14] Kết tính toán lún chưa gia cố phần mềm Plaxis 0,338 m theo phần mềm Execel 0,925m, độ lún lớn so với độ lún giới hạn Cần phải xử lý Kết tính toán lún sau gia cố phần mềm Plaxis S=0,189 m theo giải tích 0,195m, hai số liệu chênh lệch không lớn, tin cậy để áp dụng vào tính tốn thiết kế cọc đất xi măng gia cố xử lý Các kết tính tốn cho thấy, giải pháp cơng trình mà luận văn phân tích hồn tồn phù hợp hiệu với cơng trình 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong q trình tính tốn giải pháp xử lý cố lún lệch đường dẫn vào cầu đòi hỏi yêu cầu khắc khe độ lún, độ ổn định, cải thiện đáng kể sức chịu tải cơng trình thời gian thi cơng phải nhanh chóng để cơng trình tiếp tục vào hoạt động bình thường Ngồi q trình thi cơng xử lý cố, mặt phải đảm bảo trình thi cơng khơng bị gián đoạn, mặt khác phải đảm bảo q trình thi cơng phần cầu chính, thi công điều kiện không gian hạn chế khơng ảnh hưởng đến cơng trình lân cận Giải pháp xử lý cố lún lệch cọc đất xi măng thi công công nghệ khoan vữa xi măng áp lực cao (Jet Grouting) giải pháp ưu việt, vừa đảm bảo yêu cầu vừa có biện pháp thi cơng đơn giản phương pháp kiểm tra chất lượng thi công không phức tạp phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam Các kết tính tốn với thông số cụ thể rõ ràng, tuân thủ bước tính tốn theo quy định hành, vấn đề nghiên cứu giải mạch lạc có sở khoa học Kết mơ phần mềm chuyên môn với thông số đất tương đương khẳng định lần mức độ xác thơng số tính tốn mức độ lún dự báo cơng trình Đánh giá phù hợp sở khoa học giải pháp xử lý áp dụng Luận văn tổng hợp cách có hệ thống từ lý thuyết, tính tốn, thi công cho giải pháp khoan vữa xi măng áp lực cao để xử lý lún lún lệch cơng trình nối tiếp cầu, đường, cống Vấn đề lún lệch đầu đường dẫn cơng trình giao thông vấn đề cộm Luận văn nghiên cứu giải pháp cọc đất xi măng xử lý đường đầu cầu Chàng Ré, vấn đề mang tính thực tiễn, việc áp dụng phương pháp để xử lý đất yếu 106 cơng trình phù hợp với địa chất địa bàn tỉnh Sóc Trăng nói riêng Đồng sơng Cửu Long nói chung tận dụng vật liệu địa phương, đường vận chuyển thiết bị máy móc đường thủy thuận tiện, bên cạnh đó, phương pháp gia cố đất yếu cọc đất xi măng có nhiều ưu điểm so với phương pháp gia cố khác Kiến nghị - Đề nghị sử dụng giải pháp cọc đất xi măng thi công công nghệ khoan vữa cao áp cho công trình tương có u cầu xử lý tốt giải pháp kỹ thuật yêu cầu tiến độ thi cơng nhanh, q trình thi cơng đảm bảo khơng bị ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, đồng thời cơng trình hữu tiếp tục sử dụng q trình thi cơng khắc phục cố việc thi công không sử dụng nhiều mặt - Cần thực thêm thí nghiệm trường để đưa hàm lượng xi măng để đối chiếu với kết thí nghiệm phịng nhằm cho kết tin cậy - Giải pháp sử dụng cọc đất xi măng thi công công nghệ khoan vữa cao áp không áp dụng cho đường vào cầu mà nên áp dụng cho tất công trình có u cầu xử lý lún lệch đường hạ, cất cánh sân bay, đường dẫn tiếp nối cống hộp, đê, kè, hố đào sâu 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Văn Tân, Trần Đình Ngơ, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, and Nguyễn Hải, Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu.: Nhà xuất Giao thông Vận tải, 2006 [2] Võ Phán and Hồng Thế Thao, Phân tích tính tốn móng cọc TP Hồ Chí Minh: Nhà xuất Đại học Quốc gia, 2010 [3] Châu Ngọc Ẩn, Nền móng cơng trình, Nhà xuất Xây dựng, Ed., 2009 [4] Piere Laréal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, and Vũ Đức Lục, Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam, VF.DP.4P Chương trình hợp tác Việt - Pháp FSP No 4282901, Ed., 1986-1989 [5] TCVN 9403:2012, Gia cố đất yếu - Phương pháp trụ xi măng Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Vụ Khoa học công nghệ Xây dựng Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố, Ed [6] TCVN 9906:2012, Công trình thuỷ lợi - Cọc đất xi măng thi cơng theo phương pháp Jet-Grouting - Yêu cầu thiết kế thi cônng nghiệm thu cho xử lý đất yếu [7] Nguyễn Quốc Dũng (chủ biên), Phùng Vĩnh An, and Nguyễn Quốc Huy, Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu, Nhà Xuất Nông nghiệp, Ed., 2005 [8] GS.TS Nguyễn Viết Trung and KS Vũ Minh Tuấn, Cọc đất xi măng Phương pháp gia cố đất yếu, Nhà Xuất Xây dựng, Ed., 2014 [9] Trần Quang Hộ, Cơng trình đất yếu, Nhà Xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Ed., 2017 [10] PGS.TS Hoàng Việt Hùng, Bài giảng Gia cố Xử lý móng, Hà Nội, Ed., 2016 [11] BS 8006: 1995, Code of practice for Strengthened/reinforced soils and other fills.: BSI, 1995 108 [12] Đậu Văn Ngọ, Giải pháp xử lý đất yếu đất trộn xi măng - Tạp chí phát triển KH&CN, tập 11, số 11, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, Ed., 2008 [13] BKHCN, TCVN 10304:2014: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế Hà Nội, 2014 [14] 22TCN 262-2000, Quy trình khảo sát đường tơ đắp đất yếu [15] TCVN , TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật Vietnam, 2012 [16] Võ Phán and Ngô Minh Phi, Nghiên cứu cọc đất trộn xi măng kết hợp phụ gia để xử lý đất sét chứa vôi vùng Hố Nai - tỉnh Đồng Nai, Địa kỹ thuật số 3, Ed., 2008 109 ... tài: ? ?Nghiên cứu giải pháp cọc đất xi măng xử lý đường đầu cầu Chàng Ré, tỉnh Sóc Trăng? ?? để nghiên cứu, làm sáng tỏ vấn đề Mục đích đề tài Nghiên cứu cố thường gặp đường dẫn đầu cầu (nền đắp cao)... PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 2.1 Khái niệm cọc đất xi măng Cọc đất xi măng (hay gọi cột đất xi măng, trụ đất xi măng) (Deep soil mixing columns, soil mixing pile) Về vấn đề tên gọi ? ?cọc? ??,... khu vực tỉnh Sóc Trăng đồng sơng Cửu Long Tổng quan giải pháp dùng cọc đất xi măng để xử lý lún lệch đất yếu đường dẫn vào cầu mố cầu từ so sánh, lựa chọn giải pháp xử lý đường dẫn đầu cầu phù