Ứng dụng giếng cát kết hợp gia tải trước để xử lý nền đất yếu cho khu vực ninh kiều, TP. Cần Thơ

Bài báo này trình bày ứng dụng giải pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát kết hợp gia tải trước để tính lún cho nền đất yếu, rút ngắn thời gian thi công khi xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn.

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 ỨNG DỤNG GIẾNG CÁT KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO KHU VỰC NINH KIỀU, TP CẦN THƠ APPLICATION OF SAND WELLS COMBINED PRELOADING TO SOLUTIONS SOFT GROUND FOR THE AREA NINH KIỀU, CAN THO CITY PGS TS Võ Phán, KS Trần Ngọc Thái Trường Đại học Bách Khoa – TP HCM TÓM TẮT Bài báo trình bày ứng dụng giải pháp xử lý đất yếu giếng cát kết hợp gia tải trước để tính lún cho đất yếu, rút ngắn thời gian thi công xử lý đất yếu có chiều dày lớn Trong q trình nghiên cứu tác giả sử dụng phương pháp giải tích, phương pháp quan trắc phần mềm plaxis 2D v8.5 để tính toán thời gian cố kết độ lún ổn định Ngồi ra, tác giả cịn tiến hành phân tích ảnh hưởng thơng số đường kính, chiều dài, khoảng cách sơ đồ bố trí lưới giếng cát để đánh giá thay đổi mức độ cố kết đất dẫn đến thay đổi độ lún ổn định đất ABSTRACT This paper presents the solution application processing soft soil with sand wells preloading combined to calculate the soft ground, shorten construction time soft ground when handling large thickness During the study authors have used methods of data analysis, monitoring methods and plaxis 2D v8.5 software to calculate the time of consolidation and stability of foundation settlement In addition the author also analyzed the influence of parameters such as diameter, length, distance and grid layout of sand wells to evaluate the change in the level of ground consolidation led to replace stable exchange settlement under the ground ĐẶT VẤN ĐỀ Đất yếu loại đất có sức chịu tải nhỏ tính nén lún lớn thường gặp nước ta, đặc biệt tỉnh Đồng Sông Cửu Long Khi xây dựng đắp đất yếu khơng khảo sát thiết kế cẩn thận có biện pháp xử lý thích đáng đường xây dựng thường dễ bị ổn định, bị lún nhiều lún kéo dài, ảnh hưởng xấu đến việc khai thác sử dụng mặt đường, cơng trình đường cơng trình xây dựng xung quanh Trong năm vừa qua, với phát triển công nghệ, dự án xây dựng giao thông nước ta áp dụng nhiều phương pháp giới để xử lý đất yếu, chẳng hạn: giếng cát, bấc thấm, cọc đất trộn xi măng, cọc đất trộn vôi, cọc bê tông, sàn giảm tải… Tuy nhiên, để đảm bảo kinh tế kỹ thuật sử dụng phương pháp giếng cát kết hợp gia tải trước phương án hợp lý có tính khả thi, dễ thi công Vấn đề đặt báo việc tính tốn ứng dụng yếu tố đường 426 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 kính, chiều dài, khoảng cách sơ đồ bố trí lưới giếng cát ảnh hưởng đến đất yếu đường để mang lại hiệu cao PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết: Cơ sở lý thuyết tính tốn giếng cát Lý thuyết tốc độ thời gian cố kết toán chiều lần đề nghị Terzaghi (1925) ∂ 2u ∂ 2u ∂ 2u ∂u = C vx + C vy + C vz ∂t ∂z ∂y ∂x (1) Nếu tốn thấm xem xét điều kiện có thấm thẳng đứng, phương trình thấm chiều có dạng: ∂u ∂ 2u = Cvz ∂t ∂z (2) Phương trình (2) phương trình vi phân cố kết thấm chiều theo lý thuyết cố kết Terzaghi Độ cố kết giải theo Carrilo (1942) cho độ cố kết tổng hợp Uv,h, thấm đứng Uv thấm ngang Uh Uv,h=1 - (1 – Uv).(1 – Uh) (3) Trong đó: * Uv : Độ cố kết trung bình thoát nước theo phương đứng Uv = f(Tv) Thành phần xác định theo toán cố kết thấm chiều * Uh : Độ cố kết trung bình nước theo phương ngang Uh = f(Th) Đối với toán giếng cát, thành phần cố kết hướng tâm, xác định sau: − 8Th  U h = − exp   F (n )  Phương pháp quan trắc: Xem xét chuyển vị lún cơng trình thực tế Mơ phần mềm Plaxis 2D v8.5: Sử dụng phần mềm Plaxis 2D mơ tính tốn mặt cắt điển hình giải pháp kỹ thuật xử lý đắp cơng trình đường Mậu Thân, thành phố Cần Thơ VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 427 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG MẬU THÂN, THÀNH PHỐ CẦN THƠ 3.1 Giới thiệu cơng trình Tên dự án: Đường Mậu Thân, thành phố Cần Thơ Địa điểm xây dựng: Quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ Chủ đầu tư: Sở GTVT thành phố Cần Thơ 3.2 Đặc điểm địa chất Bảng Các tiêu lý đất STT 10 11 12 13 TÊN Mơ hình Dung trọng tự nhiên Dung trọng bão hòa Modul đàn hồi Hệ số Poison Lực dính Góc ma sát Góc dãn nở Hệ số thấm ngang Hệ số thấm đứng Phần tử tiếp xúc Ứng xử đất Kí hiệu Eref v c Đơn vị kN/m3 kN/m3 kN/m2 kN/m3 0 Kh kv Rinter type m/ngày m/ngày Đất đắp Giếng cát MC MC 18 18 20 20 7.000 7.000 0,3 0,3 1 30 30 0 8,64 8,64 8,64 8,64 1 Drained Drained Lớp 1: MC 15,7 16,2 1.050 0,35 7,54 2002’ 1,59E-02 1,59E-02 Undained Lớp 2: MC 17,6 18,4 2.400 0,33 17,45 606’ 0,00458 0,00458 Undained KẾT QUẢ TÍNH TỐN 4.1 Kết tính độ lún đất yếu xử lý giếng cát kết hợp gia tải trước theo ba phương pháp: giải tích, phần tử hữu hạn phần mềm plaxis quan trắc Hình Biểu đồ quan hệ độ lún cố kết theo thời gian theo phương pháp giải tích (độ lún ổn định 0,94 m) 428 Hình Biểu đồ quan hệ độ lún cố kết theo thời gian theo phương pháp mơ (độ lún ổn định 1,02 m) VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Theo kết quan trắc độ lún thực tế ngồi cơng trình đường Mậu Thân, thành phố Cần Thơ độ lún ổn định 0,885 m * Nhận xét: Kết tính tốn mô cho thấy Độ lún theo mô lớn độ lún theo phương pháp asaoka 15,25% độ lún theo giải tích lớn độ lún theo phương pháp asaoka 6,21% 4.2 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng khoảng cách giếng cát đến độ lún ổn định Bảng Bảng so sánh kết độ cố kết độ lún thay đổi khoảng cách giếng cát Ngày U% U% U% U% St St St St S=1,0 m S=1,5 m S=2,0 m S=2,5 m S=1,0 m S=1,5 m S=2,0 m S=2,5 m 35,33 26,40 23,40 21,19 0,34 0,25 0,22 0,21 95 98,94 87,59 73,41 62,13 0,94 0,83 0,70 0,59 190 100,00 98,10 91,25 82,34 0,95 0,94 0,87 0,78 Hình Biểu đồ so sánh quan hệ độ lún theo thời gian thay đổi khoảng cách giếng cát * Nhận xét: Từ kết tính tốn giải tích việc thay đổi khoảng cách giếng cát cho thấy: khoảng cách giếng cát gần độ cố kết tăng dẫn đến độ lún tăng thay đổi độ lún không nhiều Theo kết giải tích: tăng khoảng cách giếng cát lên khoảng 50%, 100% 150% độ lún giảm tương ứng 1,05%, 8,42% 17,89% VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 429 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 4.3 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng đường kính giếng cát đến độ lún ổn định Bảng Bảng so sánh kết độ cố kết độ lún thay đổi đường kính giếng cát U% Ngày U% U% U% St St St St dw=0,3 m dw=0,4 m dw=0,5 m dw=0,6 m dw=0,3 m dw=0,4 m dw=0,5 m dw=0,6 m 26,40 28,84 31,84 35,57 0,2516 0,2748 0,3035 0,3390 95 87,59 93,43 97,08 99,03 0,8348 0,8904 0,9252 0,9437 190 98,10 99,43 99,92 100,00 0,9352 0,9476 0,9522 0,9530 Hình Biểu đồ so sánh quan hệ độ lún theo thời gian thay đổi đường kính giếng cát * Nhận xét: Từ kết tính tốn giải tích việc thay đổi đường kính giếng cát cho thấy: Đường kính thay đổi ảnh hưởng đến mức độ cố kết thay đổi Khi đường kính tăng dẫn đến tốc độ cố kết tăng làm tăng nhanh độ lún đường Khi tăng đường kính giếng cát khoảng 2.0 lần độ cố kết độ lún đường thời điểm 190 ngày tăng khoảng 1,9% 4.4 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng chiều dài giếng cát đến độ lún ổn định Bảng Kết độ cố kết độ lún thay đổi chiều dài giếng cát t (ngày) 430 U% U% U% U% St L=18m St L=20m St L=25m St L=30m L=18 L=20 L=25 L=30 26,41 26,41 26,40 26,40 0,2516 0,2516 0,2516 0,2516 95 87,60 87,60 87,59 87,58 0,8349 0,8348 0,8348 0,8347 190 98,14 98,13 98,11 98,10 0,9353 0,9353 0,9352 0,9352 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Hình Biểu đồ so sánh quan hệ độ lún theo thời gian thay đổi chiều dài giếng cát * Nhận xét: Từ kết tính tốn giải tích việc thay đổi chiều dài giếng cát cho thấy: Khi chiều dài giếng cát tăng làm cho độ lún giảm thay đổi độ lún khơng đáng kể 4.5 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng sơ đồ bố trí lưới giếng cát đến độ lún ổn định Bảng Kết độ cố kết độ lún thay đổi sơ đồ bố trí giếng cát U% Ngày Bố trí hình tam giác 26,40 U% St Bố trí hình Bố trí hình tam giác vng 25,43 0,2516 St Bố trí hình vng 0,2424 95 87,59 84,27 0,8348 0,8031 190 98,10 96,92 0,9352 0,9237 Hình Biểu đồ so sánh quan hệ độ lún theo thời gian thay đổi sơ đồ bố trí giếng cát VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 431 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 * Nhận xét: Từ kết tính tốn giải tích việc thay đoi sơ đo bo trı́ gieng cá t cho thay: Khi bố trí giếng cát theo sơ đồ hình vng làm giảm độ lún, độ cố kết so với sơ đồ hình tam giác Như thay đồi sơ đồ bố trí giếng cát từ hình tam giác thành sơ đồ hình vng độ cố kết giảm 1,18% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Theo kết nghiên cứu báo này, tác giả rút kết luận sau đây: 1/ Độ lún ổn định tính tốn ba phương pháp: Phương pháp giải tích, mơ phần mềm Plaxis, quan trắc thực tế cho thấy ba phương pháp có kết độ lún gần tương tự Chênh lệch hai phương pháp giải tích phương pháp mô so với phương pháp Ssaoka 6,21% 15,25% Vì tính tốn ta sử dụng hai phương pháp giải tích phương pháp mơ để kiểm chứng qua lại q trình tính tốn thiết kế 2/ Khoảng cách giếng cát ảnh hưởng đến mức độ cố kết đường khoảng cách giảm độ kết tăng độ lún tăng tăng khoảng cách giếng cát lên khoảng 50%, 100% 150% độ lún giảm tương ứng 1,05%, 8,42% 17,89% 3/ Chiều dài giếng cát tăng mức độ cố kết giảm dẫn đến độ lún giảm Nhưng chiều dài giếng cát ảnh hưởng đến độ lún 4/ Đường kính giếng cát ảnh hưởng đến mức độ cố kết đường, đường kính tăng độ cố kết tăng theo Khi tăng đường kính giếng cát khoảng lần độ cố kết độ lún đường tăng khoảng 1,9% 5/ Bố trí giếng cát theo sơ đồ hình tam giác sơ đồ hình vng có ảnh hưởng đến mức độ cố kết độ lún ổn định Bố trí giếng cát theo sơ đồ hình tam giác có tốc độ cố kết nhanh sơ đồ bố trí hình vng 1,18% 5.2 Kiến nghị 1/ Do thời gian nghiên cứu nên chưa thể khai thác phân tích kết toán giếng cát cách chi tiết, kết mang tính cục 2/ Trong q trình tính tốn so sánh kết việc thay đổi khoảng cách, đường kính, chiều dài sơ đồ bố trí giếng cát học viên so sánh giải tích nên học viên kiến nghị dùng thêm mơ để so sánh đạt hiệu cao 3/ Trong công tác thiết kế, nên tham khảo số liệu quan trắc thực tế trường cơng trình lân cận khu vực xây dựng để lựa chọn, áp dụng phương pháp tính phù hợp Khi tính tốn thiết kế cơng trình đắp đất yếu cần sử dụng hai phương pháp giải tích phương pháp mơ để kiểm chứng qua lại q trình tính tốn 432 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn: Nền móng cơng trình, NXB Xây Dựng, 2010 Thiết kế vẽ thi công: Đường Mậu Thân, sân bay Trà Nóc, gói thầu số 6: từ KM 4+200KM 4+650, Công ty CP Tư vấn thiết kế Cầu lớn – Hầm, 11-2008 Trần Quang Hộ: Cơng trình đất yếu, NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2011 Võ Phán: Kỹ thuật móng, TP Hồ Chí Minh, 2010 Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực: Cơng trình đất yếu điều kiện Việt Nam, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 1986 – 1989 Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng : Cơ học đất, NXB Xây Dựng Hà Nội, 2010 Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu 22TCN 262 – 2000, Bộ Giao Thông Vận Tải, ngày 01 tháng 06 năm 2000 Võ Phán: Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phòng, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Báo cáo khảo sát địa kỹ thuật cơng trình: Đường Mậu Thân, sân bay Trà Nóc, thành phố Cần Thơ, Trung tâm Nghiên cứu Công Nghệ Thiết bị Công Nghiệp trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 10-2002 10 Dương Học Hải – Nguyễn Xuân Trục: Thiết kế đường ô tô – tập 2, NXB Giáo dục Người phản biện: GS TSKH Nguyễn Văn Thơ VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 433 ... Undained KẾT QUẢ TÍNH TỐN 4.1 Kết tính độ lún đất yếu xử lý giếng cát kết hợp gia tải trước theo ba phương pháp: giải tích, phần tử hữu hạn phần mềm plaxis quan trắc Hình Biểu đồ quan hệ độ lún cố kết. .. 2016 ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG MẬU THÂN, THÀNH PHỐ CẦN THƠ 3.1 Giới thiệu cơng trình Tên dự án: Đường Mậu Thân, thành phố Cần Thơ Địa điểm xây dựng: Quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ. .. hệ độ lún theo thời gian thay đổi khoảng cách giếng cát * Nhận xét: Từ kết tính tốn giải tích việc thay đổi khoảng cách giếng cát cho thấy: khoảng cách giếng cát gần độ cố kết tăng dẫn đến độ