Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng cọc đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ^D E] PHẠM VĂN ĐẠI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU BẰNG CỌC ĐẤT - XI MĂNG KẾT HP VỚI VẢI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CƯỜNG [ \ Chuyên ngành: CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT Mã số ngành: 15 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ Y TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2005 W CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS LÊ BÁ VINH Cán hướng dẫn khoa học : GS-TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Cán chấm nhận xét Cán chấm nhận xét Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày … tháng … năm 2005 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu chương trình cao học thực luận văn Thạc só Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, quên công lao to lớn thầy cô giáo, gia đình bạn bè dành cho Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Bá Vinh người tận tình hướng dẫn mở hướng đường nghiên cứu khoa học cho Thầy hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn GS.TSKH Lê Bá Lương tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Tôi chân thành cảm ơn Quý thầy, cô môn Cầu Đường Quý thầy, cô phòng Quản Lý Khoa Học Khoa Sau Đại Học giảng dạy, giúp đỡ suốt năm học cao học hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn quan tâm, động viên giúp đỡ bạn bè, toàn thể gia đình Ban lãnh đạo đồng nghiệp thuộc Công ty Cổ Phần Tư vấn Xây dựng tổng hợp Tây Ninh giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện tốt để học tập làm việc thời gian học thực luận văn Thạc só Tp.HCM, ngày 12 tháng 10 năm 2005 Phạm Văn Đại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP − TỰ DO − HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : PHẠM VĂN ĐẠI Ngày, tháng, năm sinh : 12 – 08 – 1975 Chuyên ngành : CẦU,TUYNEN tháng năm 2005 Phái : Nam Nơi sinh : Đại Lộc – Quảng Nam Mã số : 00103016 I- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU BẰNG CỌC ĐẤT - XI MĂNG KẾT HP VỚI VẢI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CƯỜNG II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu đường vào cầu cọc đất - xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường 2- NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương : Nghiên cứu tổng quan giải pháp xử lý đất yếu cọc đất xi măng PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương : Nghiên cứu cấu tạo giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất - xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường Chương : Nghiên cứu tính toán xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất - xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường Chương : Nghiên cứu ứng dụng cho công trình cụ thể PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương : Các nhận xét, kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ BÁ VINH : : : TS LÊ BÁ VINH GS-TSKH LÊ BÁ LƯƠNG CN BỘ MÔN TS.LÊ THỊ BÍCH THỦY Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 TRƯỞNG PHÒNG ĐT- SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Học viên: Phạm Văn Đại Lớp: Cầu Đường K14 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu chương trình cao học thực luận văn Thạc só Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, quên công lao to lớn thầy cô giáo, gia đình bạn bè dành cho Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Bá Vinh người tận tình hướng dẫn mở hướng đường nghiên cứu khoa học cho Thầy hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn GS.TSKH Lê Bá Lương tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Tôi chân thành cảm ơn Quý thầy, cô môn Cầu Đường Quý thầy, cô phòng Quản Lý Khoa Học Khoa Sau Đại Học giảng dạy, giúp đỡ suốt năm học cao học hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn quan tâm, động viên giúp đỡ bạn bè, toàn thể gia đình Ban lãnh đạo đồng nghiệp thuộc Công ty Cổ Phần Tư vấn Xây dựng tổng hợp Tây Ninh giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện tốt để học tập làm việc thời gian học thực luận văn Thạc só Tp.HCM, ngày 12 tháng 10 năm 2005 Phạm Văn Đại ABSTRACT Somes of bridges and roads projects had been during operated to show the problem on differential settlement at bridge approach on soft This simple reason that settlement of bridge approaches is that this settlement creates a “bump” in the road way Which is a serious problem from the user point of view From a motorist’ perpective, this bump problem could be as insiffinicant as causing a compact disc to skip while driving, or siffinicant enough to cause damage to the vehicle crossing the interface, or even be severe enough to cause the motorist to lose the control of the vehicle This all depends upon the severity of the elevation difference between the bridge approach and deck Additionally, motorists face delays and conveniences when a lane or lanes must be shutdown to undergo bridge approach repairs From the transportation departments’ perspective, a bump problem can lead to problems ranging from a lowered public perception of the department’s work to major civil law suits Both perspectives illutrate that this bump that is created is a very costly problem, in terms of both economic and punitive looses Infact, many projects had been used in the short time to appear different settlement problem General comprehensive measures to reduce the settlement difference are to cut top pavement on structures and/ or to fill the difference by overlaying the pavement affter the road is used for a period However, this repairing method needs much maintenance costs, the total construction investment becomes very high and take the long time On the other hand, the beautifull looking of the project problem is hardly to guarantee PHẦN MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu phạm vi đề tài nghiên cứu Hạn chế đề tài nghiên cứu PHẦN NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT - XI MĂNG 1.1 Tổng quan số giải pháp xử lý đường vào cầu đất yếu 1.1.1 Các đặc trưng đất yếu 1.1.2 Một số giải pháp xử lý đất yếu 1.2 Các vấn đề tồn xử lý đất yếu 1.2.1 Sự cố trượt đất đắp xử lý đất yếu bấc thấm, giếng cát gia tải 1.2.2 Một số cố trượt đắp xử lý đất yếu gia tải 1.2.3 Những tồn xử lý đất yếu bấc thấm 1.3 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu cọc đất- xi măng 10 1.3.1 Giới thiệu chung cọc đất – xi măng 10 1.3.2 Nguyên lý đặc tính gia cố xi măng đất 15 1.3.3 Đặc tính xi măng đất 19 1.3.4 Giới thiệu chung vải địa kỹ thuật 22 1.3.5 Qui định kỹ thuật vải gia cường 25 1.4 Các ứng dụng công nghệ cọc đất xi măng 26 1.4.1 Gia cố đất yếu đường đầu cầu 26 1.4.2 Gia cố đất có chất tải bên 27 1.4.3 Làm chặt lại đất yếu 27 1.4.4 Gia cố mái taluy công trình 27 1.4.5 Làm móng vững cho công trình nhà cao tầng công trình công nghiệp, tường chắn đất 27 1.4.6 Chống lún hai đầu cầu 27 1.5 Giới thiệu phương pháp thi công cọc đất xi măng 27 1.5.1 Các cỡ thiết bị thi công cọc đất-ximăng 27 1.5.2 Phương pháp thi công 30 1.5.3 Kiểm tra khống chế chất lượng 31 PHẦN NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 2.1 Các nguyên nhân gây độ lún lệch đường dẫn vào cầu 33 2.1.1 Sự nén chặt đắp trình khai thác 33 2.1.2 Độ lún đất đường đắp 33 2.1.3 Nguyên nhân từ giải pháp thiết kế thi công 33 2.1.4 Hệ thống thoát nước 34 2.2 Nghiên cứu cấu tạo giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường 36 2.2.1 Sơ đồ bố trí cọc đất xi măng mặt 36 2.2.2 Bố trí vải địa kỹ thuật gia cường 37 2.3 Bố trí cấu tạo giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu 44 2.3.1 Phương án bố trí cấu tạo hệ cọc đất xi măng 44 2.3.2 Cách xác định kích thước 46 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CƯỜNG 50 3.1 Các giả thiết tính toán nguyên lý thiết kế 50 3.1.1 Các giả thiết tính toán 50 3.1.2 Các nguyên lý thiết kế hệ cọc đất xi măng 50 3.2 Phương pháp tính toán cọc đất- xi măng 51 3.2.1 Khả chịu tải cọc đơn 51 3.2.2 Khả chịu tải giới hạn nhóm cọc 57 3.2.3 Tính toán độ lún tổng cộng 58 3.3 Kiểm tra ổn định 64 3.3.1 Ổn định tổng thể theo phương dọc cầu 64 3.3.2 Ổn định tổng thể theo ngang đường 65 3.3.3 Ổn định cục mép talus 67 3.4 Các trạng thái giới hạn sử dụng 67 3.4.1 Dãn mức cốt gia cường 67 3.4.2 Lún móng đắp 68 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 69 4.1 Số liệu địa kỹ thuật công trình 69 4.2 Trường hợp đất yếu chưa có giải pháp xử lý 76 4.2.1 Kiểm toán ổn định tổng thể công trình (bài toán chưa xử lý nền) 76 4.2.2 Tính toán độ lún tổng cộng (bài toán chưa xử lý nền) 81 4.3 Trường hợp đất yếu xử lý hệ cọc đất xi măng 84 4.3.1 Yêu cầu vật liệu 84 4.3.2 Xác định tải trọng tác dụng 84 4.3.3 Điều kiện đất 84 4.3.4 Kiểm toán ổn định trượt sâu theo phương dọc cầu 85 4.3.5 Tính toán thiết kế phương án cọc đất – xi măng 86 4.3.6 Toán lựa chọn vải địa kỹ thuật gia cường ( vải địa kỹ thuật làm cốt đáy) 93 4.4 Phân tích phân bố tải trọng thẳng đứng xuống hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường phần mềm plaxis 3D 96 4.5 Tính toán phân bố tải trọng thẳng đứng xuống hệ cọc đất xi măng theo phương pháp giải tích 111 4.6 Xác định chiều dài cọc đất –xi măng thay đổi theo mặt cắt ngang đường 112 PHẦN NHẬN XÉT, KẾT LUẬN CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 5.1 Các nhận xét, kết luận 115 5.2 Các kiến nghị 116 5.3 Các phương hướng nghiên cứu 117 Trang 106 σ ( kN/m2 ) Phân bố ứng suất thẳng đứng hệ cọc đất xi măng (trường hợp không bố trí vải địa kỹ thuật) 160 140 120 100 Phần đất 80 60 40 20 Phần cọc 24.26 25.63 27.09 28.55 30.10 31.56 32.93 Tọa độ X (m) Hình 4.27 Biểu đồ thể phân bố ứng suất thẳng đứng xuống cọc Bảng 4.16 Giá trị hệ số tập trung ứng suất (không vải ) X Phần cọc Phần đất n (m) (kN/m2) (kN/m2) - 24.26 142.42 29.32 4.86 25.63 145.66 29.88 4.87 27.09 141.69 29.12 4.87 28.55 141.73 28.78 4.72 30.10 123.11 27.65 4.45 31.56 130.48 29.58 4.41 32.93 120.12 26.87 4.47 4.66 Hệ số tập trung ứng suất n = Phạm Văn Đại –K14 σ col = 4.66; σ soil Chương So sánh phân bố ứng suất thẳng đứng xuống đầu cọc hai trường hợp có bố trí vải địa kỹ thuật ,theo phương ngang đường σ ( kN/m ) Trang 107 150.00 145.00 140.00 135.00 130.00 125.00 120.00 115.00 Có bố trí vải 110.00 Không bố trí vải 105.00 100.00 23.00 25.00 27.00 29.00 31.00 33.00 35.00 Tọa độ X (m) So sánh phân bố ứng suất thẳng đứng xuống đất hai trường hợp có bố trí vải địa kỹ thuật ,theo phương ngang đường σ ( kN/m ) Hình 4.28 So sánh phân bố ứng suất đầu cọc cho trường hợp có không bố trí vải địa kỹ thuật 32.00 31.00 30.00 29.00 28.00 27.00 Có bố trí vải 26.00 Không bố trí vải 25.00 24.00 23.00 25.00 27.00 29.00 31.00 33.00 35.00 Tọa độ X (m) Hình 4.29 So sánh phân bố ứng suất lên đất xung quanh cọc cho trường hợp có không bố trí vải địa kỹ thuật Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 108 Phân bố ứng suất thẳng đứng cọc theo chiều sâu Bảng 4.17 Bảng giá trị ứng suất phân bố TOẠ ĐỘ y (m) SỐ HIỆU CỌC 10 11 12 13 20.6067 119.6997 119.4814 126.29191 131.1741 126.4929 115.8063 95.9748 19.0333 152.4425 146.1334 149.79705 151.2830 139.1470 127.4127 111.0092 18.2467 167.8862 152.8057 152.84427 163.7573 151.6445 136.8369 113.9421 17.0667 171.2163 166.4464 166.63838 167.1884 159.1194 141.1697 124.3139 16.6733 171.9865 170.7429 170.15765 171.3169 159.3695 144.3701 123.8633 15.8867 179.9378 172.9006 176.16800 171.8738 155.4409 142.1557 119.5659 14.7067 181.8560 178.9480 178.89648 170.9993 159.3373 147.1241 125.5757 14.3133 177.1206 182.5072 173.52502 174.6641 160.2471 144.3199 126.1503 13.5267 187.9752 177.5969 175.76075 175.7372 155.2419 140.7191 124.5798 12.3467 198.6320 181.1910 182.45202 172.3490 155.1639 141.7870 122.4139 11.9533 200.7205 189.5138 191.46585 180.7850 158.6763 138.5192 118.1225 11.1667 195.9620 202.2148 191.63579 180.7850 155.1469 136.1655 112.7675 10.7733 205.6671 224.4740 191.63579 180.7850 148.0260 125.0606 110.0520 10.1200 83.1500 84.0250 83.15000 83.1500 83.1500 83.1500 83.1500 7.3260 43.1600 42.1750 43.16000 43.1600 43.1600 43.1600 43.1600 4.7860 42.4597 37.3700 37.66704 38.9952 35.7656 33.8036 30.8526 4.7860 42.4597 37.3700 35.49640 35.5300 32.0692 25.6846 30.1796 2.6630 30.8474 31.3376 30.84744 33.3520 27.0191 23.3055 24.6466 1.3470 25.9414 24.8517 24.85040 26.4416 21.2615 20.8830 21.3100 0.3380 21.4114 20.7514 20.54704 20.1840 19.3590 18.7690 17.9250 Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 109 Biểu đồ phân bố ứng suất cọc theo chiều sâu 60 110 160 σz (kN/m2) 10 210 22 22 17 17 Cọc đất-xi măng 12 Chiề u sâ u (m) Chiề u sâ u (m) 10 110 210 Cọ c số -3 -3 60 110 160 σz (kN/m2) 210 10 22 22 17 17 Cọc đất-xi măng 12 Chiề u sâ u (m) Chiề u sâ u (m) σz (kN/m2) Cọ c số 10 160 Cọc đất-xi măng 12 60 12 60 110 160 σz (kN/m2) 210 Cọc đất-xi măng Cọ c số -3 Phạm Văn Đại –K14 Cọ c số 10 -3 Chương Trang 110 10 60 110 160 σz (kN/m2) 210 10 22 σz (kN/m2) 210 Cọc đất-xi măng 12 Chiề u sâ u (m) Chiề u sâ u (m) 160 17 Cọc đất-xi măng 12 Cọ c số 11 Cọ c số 12 -3 -3 σz (kN/m2) 10 60 110 160 22 Chieà u sâ u (m) 110 22 17 17 60 Cọc đất-xi măng 210 Ghi chú: biểu đồ thể ứng suất phân bố theo chiều sâu cọc Ứng suất cọc phân bố đến đáy cọc Từ đáy cọc trở ứng suất phân bố theo chiều sâu đất đáy cọc 12 Cọ c số 13 -3 Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 111 4.5 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG XUỐNG HỆ NỀN CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH Tiêu chuẩn Anh BS 8006:1995 quan niệm có khác đáng kể đặc trưng biến dạng cọc đất yếu xung quanh cọc nên phân bố ứng suất thẳng đứng qua đáy đắp không Tỉ số áp lực thẳng đứng trung bình đáy đắp p 'c dự tính cách áp dụng công thức σ 'v Marston nhö sau: p'c ⎡ C c d ⎤ = (2-2) , chương 2, tài liệu [21] σ v' ⎢⎣ H ⎥⎦ Trong đó: C c = 1.5 H − 0.07 = 1.5 * − 0.07 = 12.43 d 0.6 p 'c ⎡12.43 * 0.6 ⎤ Thay caùc giá trị vào công thức (2-2) ta ' = ⎢ ⎥ = 2.224 σv ⎣ ⎦ Theo keát tính toán phương pháp số ta có ứng suất tác dụng đầu cọc σcol = 145.66kN/m2 Tải trọng đắp σv = 20.5*5=102.50kN/m2 Ta có tỉ số áp lực thẳng đứng đáy đắp n = 145 66 = 1.42 102.5 Nhận xét so sánh kết tính toán: Như vậy, hai tỉ số tính theo hai phương pháp chênh lệch không lớn Từ cho phép ta rút kết luận việc tính toán theo phương pháp số có khả tin cậy ứng dụng để phân tích, tính toán cho toán xử lý đất yếu cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường Trường hợp bố trí vải địa kỹ thuật gia cường rõ ràng có phân phối lại ứng suất cọc đất Cụ thể toán có vải địa kỹ thuật, tải trọng truyền lên cọc lớn so với trường hợp vải Đồng thời tải trọng phân bố đất xung quanh giảm bớt so với vải Hệ số tập trung ứng suất Hệ số tập trung ứng suất tính toán theo phương pháp số (plaxis 3D) Trường hợp có bố trí vải địa kỹ thuật: n = 4.74 Trường hợp bố trí vải địa kỹ thuật: Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 112 n = 4.66 Hệ số tập trung ứng suất tính toán theo phương pháp thực hành Thụy Điển n = 5.17 Hệ số tập trung ứng suất tính toán n = 4.74 (có vải); n = 4.66 (không vải) phù hợp với hệ số tập trung ứng suất biến đổi theo tỉ diện tích thay khoảng từ đến theo thu thập Barksdal Bachus (1983), tài liệu [3] Tỉ số giảm lún tính toán theo phương pháp thực hành Thụy Điển n = 0.36 Tỉ số giảm lún độ lún tổng cộng độ lún chưa gia cố n= 0.309 = 0.276 1.12 Tỉ số giảm lún tính toán theo hai phương pháp chênh lệch không nhiều 4.6 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CỌC ĐẤT –XI MĂNG THAY ĐỔI THEO MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG Phương pháp nghiên cứu Để xác định chiều dài cọc đất xi măng, ta thực bước sau: Bước 1: tính toán phân bố ứng suất cọc theo chiều sâu, giá trị ứng suất lập thành bảng thể thành biểu đồ Bước 2: xác định sức chịu tải cho phép đất theo biểu thức Terzaghi, tài liệu [2], sau: R đn = ⎛1 ' ' ' ⎞ ⎜ γBN γ + γHN q + cN c ⎟ Fs ⎝ ⎠ Kết tính toán lập thành bảng xây dựng thành phương trình theo chiều sâu H Bước 3: vẽ đường cong sức chịu tải theo phương trình xác lập bước 2, giao cắt đường cong với đường biểu diễn ứng suất cọc giới hạn chiều sâu tối thiểu cọc tương ứng Bảng 4.18 Giá trị sức chịu tải cho phép đất H(m) B(m) 19.02 19.40 19.79 20.17 γ(kN/m3) C(kN/m3) 14.37 14.34 14.37 14.34 14.37 14.34 14.37 14.34 Phạm Văn Ñaïi –K14 ϕ(ο) 3.25 3.25 3.25 3.25 N’γ 0 0 N’q 1.47 1.47 1.47 1.47 N’c 6.37 6.37 6.37 6.37 Fs 2 2 Rñn 45.67 56.23 66.80 77.36 Chương Trang 113 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20.56 20.94 21.32 21.71 22.09 22.48 22.86 23.24 23.63 24.01 24.40 24.78 25.16 25.55 25.93 26.32 26.70 14.37 14.37 14.37 14.37 14.37 14.37 14.37 14.37 18.88 18.88 18.88 18.88 18.51 18.51 18.51 18.51 18.51 14.34 14.34 14.34 14.34 14.34 14.34 14.34 14.34 13.10 13.10 13.10 13.10 2.40 2.40 2.40 2.40 2.40 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 12.5 12.5 12.5 12.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 0 0 0 0 0 0 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 2.45 2.45 2.45 2.45 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 6.37 6.37 6.37 6.37 6.37 6.37 6.37 6.37 8.25 8.25 8.25 8.25 13.84 13.84 13.84 13.84 13.84 2 2 2 2 2 2 2 2 87.92 98.48 109.04 119.61 130.17 140.73 151.29 161.85 331.57 354.70 377.83 400.96 975.04 1024.8 1074.4 1124.1 1173.8 Dựa vào giá trị từ bảng 4.16 ta vẽ đường cong biểu diễn mối quan hệ sức chịu tải cho phép đất với chiều sâu H R 200 400 600 800 ñn(kN/m2) 1000 1200 H = 5.7066Ln(Rñn) - 20.726 10 R = 0.9571 H (m) 15 20 25 Hình 4.30 Biểu đồ quan hệ Rđn ~ H Phương trình biểu diễn mối quan hệ có dạng sau: Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 114 H =5.7066Ln(Rđn) – 20.726 Ta có: Rđn = EXP[(H+20.726)/5.7066] Trong đó: H – chiều sâu (m); Rđn – sức chịu tải đất (kN/m2) 10 60 110 160 σ z (kN/m2) 210 22 17 Cọc đất-xi măng Chiề u sâ u (m) 12 Cọ c số 7 Cọ c số Cọ c số Cọ c số 10 Cọ c số 11 Cọ c số 12 Cọ c số 13 Sứ c chịu tả i cho phé p -3 Hình 4.31 Biểu đồ xác định chiều dài cọc đất xi măng Nhận xét: nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng: cọc nằm xa trục tâm đường ứng suất phân bố chúng giảm theo, giao cắt cọc vị trí xa tâm đường với đường biểu diễn sức chịu tải cho phép đất cho ta chiều sâu đặt cọc nhỏ vị trí trục trọng tâm đường Từ ta rút kết luận bố trí chiều sâu cọc giảm dần từ tim đường phía talus đường Phạm Văn Đại –K14 Chương Trang 115 CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 NHẬN XÉT, KẾT LUẬN Giải pháp xử lý đất yếu cọc đất gia cố xi măng cho, phép tăng chiều cao đất đắp, đảm bảo ổn định cho công trình + Đối với đất ( công trình cầu đường C ) xử lý, ta đắp đến chiều cao đắp dướiø 1.5 m tương ứng với hệ số an toàn Fs < 1.2 hệ số ổn định yêu cầu phải lớn 1.2; + Đối với trường hợp đất yếu xử lý hệ cọc gia cố xi măng, đắp tăng cao gấp nhiều lần so với trường hợp xử lý, cụ thể toán cho chiều cao đất đắp 5.0 m, hệ số ổn định 1.617; Việc sử dụng cọc đất gia cố đất yếu cho phép hạn chế độ lún, đẩy nhanh tiến độ thi công: + Trường hợp không xử lý: độ lún tổng cộng1.275 m; + Trường hợp có xử lý: độ lún 0.27m; Tỉ số giảm lún tính n = 0.211; Giải pháp cần thiết cho công trình xây dựng đất yếu cần tiến độ thi công nhanh khống chế độ lún nhỏ Khi có hệ cọc, cọc mang tải lớn truyền sâu xuống bên lớp đất có cường độ cao phần đất bên Cụ thể vấn đề minh chứng toán phân bố ứng suất thẳng đứng xuống hệ cọc, tỷ số phân bố tải trọng cọc đất gia cố xi măng đất quanh cọc n = 4.74; giá trị phù hợp với giá trị mà tác Barksdal, Bachus (1983), tài liệu [3] đề xuất khoảng từ đến Bảng so sánh hệ số tính toán Hệ số đối chiếu Phương pháp số Giải tích Tiêu chuẩn Tỉ số áp lực thẳng đứng 1.42 2.224 BS 8006 Hệ số tập trung ứng suất 4.66; 4.74 2-:- Barksdal, Bachus 0.211 0.36 Thụy Điển Tỉ số giảm lún Phạm Văn Đại – K14 Chương Trang 116 Các cọc nằm xa trục tâm đường ứng suất phân bố chúng giảm theo, giao cắt cọc vị trí xa tâm đường với đường biểu diễn sức chịu tải cho phép đất cho ta chiều sâu đặt cọc nhỏ vị trí trục trọng tâm đường Từ ta rút kết luận bố trí chiều sâu cọc giảm dần từ tim đường phía talus đường Tại vị trí tiếp giáp với mố cầu cần phải bố trí vải địa kỹ thuật theo phương dọc cầu, biên vải vào phần đường 1m nhằm mục đích tạo cho vải địa kỹ thuật khối vật liệu đắp đầu cầu làm việc theo kiểu tường chắn để giảm bớt phần áp lực tác dụng lên mố cầu Việc bố trí vải địa kỹ thuật vào đường có nhiệm vụ loại cốt gia cường làm thay đổi phân bố ứng suất thẳng đứng đường đắp xuống hệ cọc bên Cụ thể bố trí vải địa kỹ thuật tải trọng thẳng đứng truyền vào cọc thông qua vải địa kỹ thuật Điều làm cho tải trọng tác dụng vào đất giảm bớt Do đó, góp phần chống lại lún lệch cục bề mặt đầu cọc Cơ sở để xác định chiều dài cọc Lcol phạm vi bố trí cọc theo phương dọc cầu, La phụ thuộc vào bán kính cung trượt tròn tính toán ổn định tổng thể theo phương dọc cầu Theo phương ngang, phạm vi bố trí cọc xác định điều kiện ổn định cục mép talus đường 5.2 CÁC KIẾN NGHỊ Nên vận dụng giải pháp cho công trình xây dựng đất yếu, đặc biệt công trình đắp cao cần tiến độ thi công nhanh, công trình đường đầu cầu Kiến nghị bố trí chiều dài cọc thay đổi theo điều kiện phân bố ứng suất cọc tương ứng, chiều dài cọc xác định phương pháp đồ giải đề xuất mục 4.5 chương Đối với đường vào cầu đắp cao 5.0m trường hợp toán cụ thể cần bố trí lớp vải địa kỹ thuật chiều dài 3.50m vị trí tiếp giáp với mố cầu mái talus Đồng thời đầu cọc bố trí lớp vải địa kỹ thuật làm cốt đáy gia cường Chiều dài cọc đất xi măng Lcol = 11.0m; phạm vi bố trí theo phương dọc cầu La = 14.0m; phạm vi bố trí theo phương ngang đường B = 19.02m ( trừ khoảng cách từ mép hàng cọc đến chân talus) Không nên bố trí hệ thống cọc đất xi măng chiếm toàn phạm vi đáy đắp Bởi vì, ứng suất tác dụng hai bên talus đường nhỏ nhiều so với Phạm Văn Đại – K14 Chương Trang 117 vị trí thân đường Nếu bố trí hết phạm vi đáy đắp nghiên cứu trước làm cho chi phí xử lý gia cố tăng nhiều phải bố trí thêm nhiều hàng cọc biên vị trí hai bên chân talus Trong toán cụ thể, tác giả kiến nghị khoảng cách Lp = 3.69m ( khoảng cách từ mép hàng cọc đến chân talus) Có thể ứng dụng phần mềm 3D plaxis để hỗ trợ cho việc phân tích phân bố ứng suất, biến dạng hệ cọc đất gia cố xi măng 5.3 CÁC PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Tiếp tục tìm hiểu phương pháp lý thuyết tính toán hệ cọc đất – xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường điều kiện toán có xét đến làm việc tổng thể công trình đường vào cầu công trình cầu Trong lý thuyết tính toán người ta quan tâm đến phân bố ứng suất thẳng đứng, chưa có nghiên cứu xét đến phân bố ứng suất nằm ngang Chính điều mở cho nghiên cứu sau nhằm hoàn chỉnh lý thuyết tính toán cọc đất xi măng Tìm hiểu tài liệu công trình thực tế áp dụng giải pháp công nghệ này, đồng thời đối chiếu với lý thuyết phương pháp tác giả tìm hiểu để hoàn thiện vấn đề áp dụng cọc đất – xi măng vào thực tế Tìm hiểu loại đất yếu áp dụng giải pháp cách hiệu kinh tế, an toàn kỹ thuật Một vấn đề cần quan tâm toán hệ cọc đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường phương pháp tính toán để xác định lớp vải địa kỹ thuật cần thiết ứng với chiều cao đắp, nghóa cần phải xây dựng mối liên hệ lớp vải địa kỹ thuật gia cường đắp với khoảng cách bố trí cọc đất xi măng Mục đích tăng khoảng cách cọc để nhằm mang lại hiệu kinh tế Phạm Văn Đại – K14 Chương Trang 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quỳ - Cơ học đất - Nhà Xuất Bản Giáo Dục Năm 1995 Châu Ngọc Ẩn - Cơ học đất Nhà Xuất Bản Đại học quốc gia TP.HCM Năm 2004 D.T Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam - Những biện pháp kỹ thuật cải tạo đất yếu xây dựng, Nhà xuất giáo dục Năm 1993 Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Vũ Đình Phụng – Đất xây dựng – địa chất công trình kỹ thuật cải tạo đất xây dựng Nhà xuất xây dựng, năm 2001 Đặng Tấn Hải - Luận văn thạc siõ “ Nghiên cứu ứng dụng phương pháp xử lý cọc đất – vôi – xi măng cho công trình nhà từ đến tầng khu vực quận 2, Tp.HCM, tháng 11, năm 2004 Trần Quang Hộ - Công trình đất yếu - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM Năm 2004 Nguyễn Bá Kế – Thiết kế thi công hố móng sâu Nhà xuất xây dựng Năm 2002 Bùi Tấn Mẫn - Luận văn thạc só “ Xử lý đất yếu đường giải pháp cột đất xi măng/ vôi & cột đất xi măng/ vôi – tro trấu, tháng 06, năm 2001 Pierre Laréral, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục - Công trình đất yếu điều kiện việt nam – Năm 1989 10 Phạm Văn Long – Báo cáo chuyên đề – Khảo sát thiết kế xử lý đường đắp đất yếu Năm 2004 11 Lê Bá Lương, Lê Bá Khánh, Lê Bá Vinh - Tính toán móng công trình theo thời gian, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Năm 2000 12 S.L.Shen & N.Miura – A technique for reducing settlement difference of road on soft clay Insti tute of Lowland Technology, Saga University, Honjo, Japan Trang 119 13 Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải - Những phương pháp xây dựng công trình đất yếu Nhà Xuất Bản Khoa Học & Kỹ Thuật 1973 14 Nguyễn Văn Thơ, Trần Thị Thanh - Xây dựng đê đập, đắp tuyến dân cư đất yếu ĐBSCL, Nhà Xuất Bản Nông Nghiệp, năm 2002 15 Nguyễn Văn Thơ, Trần Thị Thanh – Sử dụng đất chỗ để đắp đập Tây Nguyên, Nam Trung Bộ & Đông Nam Bộ - Nhà Xuất Bản Nông Nghiệp, năm 2001 16 Trần Văn Việt -Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật - Nhà xuất xây dựng, năm 2004 17 Hồ sơ báo cáo địa chất công trình Khu công nghiệp Tân Tạo mở rộng Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ xây dựng Bách Khoa lập tháng năm 2000 18 Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu 22TCN 262 – 2000 Bộ Giao thông vận tải 19 Tiêu chuẩn thiết kế nghiệm thu vải địa kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu, Theo Tiêu Chuẩn 22 TCN 248 –98 - Bộ Giao Thông 20 Tiêu chuẩn thiết kế Bấc thấm, theo tiêu chuẩn 245: 2000 – Bộ Xây dựng 21 Tiêu chuẩn thực hành “Đất vật liệu đắp khác có gia cường( có cốt)Tiêu chuẩn Anh BS 8006 : 1995 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT Họ tên : PHẠM VĂN ĐẠI Sinh ngày : 12 – 08 - 1975 Nơi sinh : Đại Lộc – Quảng Nam Nơi công tác : Công ty cổ phần tư vấn xây dựng tổng hợp Tây Ninh II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC Điện thoại nhà riêng: 066-826371 Điện thoại di động: 0918088675 Địa quan: Số 228 Đường 30/4 Thị xã Tây Ninh – Tỉnh Tây Ninh III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Từ tháng 09 năm 1995 tới tháng 06 năm 2000 học đại học trường Đại Học Giao thông vận tải sở II, Thủ Đức Từ tháng 09 năm 2003 tới tháng 06 năm 2005 học sau đại học trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh IV QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Từ tháng 07 năm 2000 tới công tác Công ty cổ phần tư vấn xây dựng tổng hợp Taây Ninh ... pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất - xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường Chương : Nghiên cứu tính toán xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất - xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường. .. MĂNG KẾT HP VỚI VẢI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CƯỜNG II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu đường vào cầu cọc đất - xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường 2- NỘI... địa kỹ thuật gia cường Xác định kích thước để tiến hành bố trí cấu tạo hợp lý giải pháp xử lý Nghiên cứu tính toán xử lý đất yếu đường đầu cầu cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường