Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho công trình đường h3o hk80 trên nền đất yếu khu vực quận 2 thành phố hồ chí minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC oOo PHẠM NGỌC TÂN Đề tài: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 - HK80 TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC QUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên nghành Mã số ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH 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 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o Họ Tên Học Viên : Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành : NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM NGỌC TÂN 27/9/1979 Công Trình Trên Đất Yếu Phái : Nam Nơi sinh: PHÚ YÊN MSHV : 00904261 I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 - HK80 TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC QUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp móng hợp lý cho công trình đường H30 - HK80 đất yếu khu vực Quận - TP.Hồ Chí Minh 2- NỘI DUNG: PHẦN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Nghiên cứu tổng quan giải pháp móng hợp lý cho công trình đường H30 & HK80 đất yếu Quận - Thành phố Hồ Chí Minh PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 2: Nghiên cứu đất yếu Thành Phố Hồ Chí Minh khu vực Quận CHƯƠNG 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo móng hợp lý cho công trình đường H30 & HK80 đất yếu khu vực Quận - Thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG 4: Nghiên cứu tính toán ổn định đất yếu đường đắp gia cố cột Đất-vôi - ximăng CHƯƠNG 5: Nghiên cứu tính toán biến dạng đất yếu đường đắp gia cố cột Đất-vôi - ximăng CHƯƠNG 6: Ứng dụng cột Đất - vôi - ximăng để tính toán gia cố công trình đường H30 & HK80 khu vực Quận - Thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG 7: Nhận Xét, Kết Luận Kiến Nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày tháng năm 2006 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày tháng 12 năm 2006 V - CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS VÕ PHÁN Nội dung Đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN ÕÕÕ Trước hết, cho gởi lời cảm ơn chân thành tới gia đình Trường CĐXD số tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành việc học tập thạc só thời gian vừa qua Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, lúc này, có giúp đỡ tận tình thầy giáo NGND - GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG, người thầy tận tình với nghề, với hệ tương lai đất nước Qua đó, xin gởi lời cảm ơn chân thành tới thầy gia đình cách sâu sắc Tôi xin hứa cố gắng để hoàn thành việc bảo vệ luận văn cách xuất sắc Tôi cho xem lời cảm ơn thực tốt thầy Qua luận văn, xin gởi lời cảm ơn tới thầy (cô) giảng dạy học kỳ vừa qua kiến thức thức chuyên môn quý giá phục vụ cho công việc sau này: Thầy: TS VÕ PHÁN Thầy: GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Thầy: PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN Thầy: TS TRẦN XUÂN THỌ Thầy: TS TRÀ THANH PHƯƠNG Thông qua luận văn, xin gởi lời cảm ơn tới thầy, cô môn ĐỊA CƠ - NỀN MÓNG, phòng đào tạo Sau Đại Học tâïn tình bảo, giúp đỡ suốt thời gian học tập làm luận văn Tôi xin gởi lời cảm ơn tới Ths.Trịnh Vónh Duy KS Nguyễn Thanh Nhàn giúp đỡ hoàn thành phần thí nghiệm Luận văn Cuối cùng, xin nói lời biết ơn sâu sắc tới KS Nguyễn Huỳnh Minh Trang, người bạn sống công việc vượt qua nhiều khó khăn thời gian học tập làm Luận văn Học viên PHẠM NGỌC TÂN TÓM TẮT LUẬN VĂN *** Nhiệm vụ luận văn tác giả tập trung nghiên cứu để tìm giải pháp móng thật hợp lý cho công trình đường H30 & HK80 đất yếu khu vực Quận - Thành phố Hồ Chí Minh Trong đó, tác giả nghiên cứu tổng quan số giải pháp xử lý móng công trình đường đất yếu, số công trình thành công thất bại gia cố đất yếu công trình đường giới nước Từ rút nguyên nhân gây cố móng công trình đường đất yếu tìm yêu cầu cần giải cho giải pháp móng công trình đường H30 & HK80 đất yếu khu vực Quận - Thành phố Hồ Chí Minh Qua luận văn này, tác giả nghiên cứu đất yếu - đất yếu, địa chất thành phố Hồ Chí Minh khu vực Quận Nghiên cứu đặc điểm khảo sát địa chất công trình đất yếu, phương pháp thống kê địa chất công trình tiến hành thống kê địa chất cho công trình cụ thể khu vực phường An Phú Quận thành phố Hồ Chí Minh để áp dụng tính toán Trong luận văn, tác giả đưa nghiên cứu giải pháp cấu tạo móng hợp lý cho công trình đường H30 & HK80 đất yếu Quận - TP Hồ Chí Minh Đó giải pháp sử dụng giếng cát bấc thấm kết hợp gia tải trước để gia cố đất yếu giải pháp cột Đất - Vôi - Ximăng, phân tích ưu nhược điểm phương pháp, sau chọn giải pháp cột Đất - Vôi - Ximăng để bố trí cấu tạo tính toán ổn định, biến dạng Sau đó, tác giả nghiên cứu phương pháp tính toán ổn định, biến dạng cho giải pháp dùng cột Đất - Vôi - Ximăng chọn để gia cố đất yếu cho công trình đường H30 & HK80, từ áp dụng tính toán cụ thể cho công trình ĐẠI LỘ ĐÔNG TÂY qua khu vực phường An Phú - Quận - TP Hồ Chí Minh Cuối cùng, tác giả rút nhận xét, kết luận hướng nghiên cứu sau luận văn SUMMARY OF THESIS *** The primary content of this thesis is finding a conformable foundation solution for H30 & HK80 street contructions on soft soils in District - Ho Chi Minh city In this thesis, the Author studies some solutions to reinforce the foundation of street contructions on soft soils, studies some successes and failures about reinforcement soft soil under road - bed in the world and our country Then, the Author finds main reasons creating the failure foundation of contructions on soft soils, from that finding problems still exist and need to solve for H30&HK80 street contructions on soft soils in District - Ho Chi Minh city After that, the Author studies about soft soils, geology in Ho Chi Minh city and District area Studying about the characteristic of geological investigation of contructions on soft soils, the statistic method of geology and statistics of geology for Saigon East - West highway in District to calculate in 6th Chapter From the thesis, the Author studies comformable structure solutions for the foundation of H30 &HK80 street contructions on soft soils in District - Ho Chi Minh city These solutions are using Sandy vertical drain (SVD), Prefabricated vertical drain (PVD) or using Lime - Cement coloums Then, analyses advantages and disadvantages of each solution, the last the Author chooses Lime - Cement coloums solution to arrange structure and study method calculating bearing capacity, stability and deformation for this solution After that, Applying this solution to calculate for the SAI GON EAST - WEST HIGHWAY on soft soil in District The last, draws some comments, concludes and the way to study after this thesis MỤC LỤC Nhiệm vụ Luận Văn Thạc Só Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Trang PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề nghiên cứu Nội dung luận văn Giới hạn đề tài Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 & HK80 TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở QUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 - Nghiên cứu tổng quan giải pháp xử lý đất yếu công trình đường 1.1.1 - Các giải pháp xử lý đất yếu công trình đường 1.1.2 - Một số công trình thành công thất bại xử lý đất yếu giới nước a) Các công trình thành công b) Các công trình thất bại 1.2 - Nghiên cứu nguyên nhân thường gặp gây cố trình đất yếu 12 1.2.1 - Nguyên nhân công tác khảo sát địa chất 12 1.2.2 - Nguyên nhân giải pháp xử lý đất yếu 12 1.2.3 - Nguyên nhân công tác thi coâng .13 1.3 - Yêu cầu tính toán xử lý đất yếu công trình đường 14 1.4 - Kết luận kiến nghị chương .14 PHAÀN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2: NGHIÊN CỨU ĐẤT YẾU Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ TRONG KHU VỰC QUẬN 2.1 - Nghiên cứu đất yếu 16 2.1.1 - Khái niệm đất yếu - Nền đất yếu 16 2.1.2 - Nguồn gốc đất yeáu 17 2.2 - Nghiên cứu đặc điểm khảo sát địa chất xây dựng công trình đất yếu 17 2.2.1 - Bố trí mạng lưới công trình thăm doø 18 2.2.2 - Độ sâu thăm dò địa chất 19 2.2.3 - Thí nghiệm xác định tiêu lýcủa ñaát 20 2.2.4 - Chọn sơ đồ thí nghiệm thông số sức chống cắt 21 2.3 - Nghiên cứu đặc trưng địa chất thành phố Hồ Chí Minh 22 2.3.1 - Đặc điểm địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh 22 2.3.2 - Tình hình khí hậu, thủy triều, thủy văn, ngập lụt thành phố Hồ Chí Minh22 2.4 - Nghiên cứu địa chất khu vực Quận - thành phố Hồ Chí Minh 23 2.4.1 - Tổng quát khu vực Quận 23 2.4.2 - Khảo sát địa chất công trình cụ thể Quận - thành phố Hồ Chí Minh 24 2.4.3 - Thống kê địa chất công trình 30 a) Phương pháp thống kê địa chất 30 b) Keát thống kê địa chất công trình 33 2.5 - Kết luận kiến nghị chương .39 Chương 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 & HK80 Ở KHU VỰC QUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3.1 - nghiên cứu cấu tạo đường đắp cao đất yếu 41 3.1.1 - Xác định chiều cao đường đắp đất yếu 41 3.1.2 - Hệ số mái dốc ñaép 44 3.1.3 - Yêu cầu đất đắp đường độ chặt đường đắp 45 3.1.4 - Các dạng phá hoại đường đắp cao đất yếu .48 3.2 - Giải pháp dùng Giếng cát kết hợp gia tải trước 51 3.2.1 - Xaùc định cấu tạo hệ giếng cát .51 a) Đệm cát 53 b) Hệ thống giếng cát 53 3.2.2 - Thi công giếng cát 55 3.2.3 - Ưu, nhược điểm giải pháp .56 a) Ưu điểm 56 b) Nhược điểm 56 3.3 - Giải pháp dùn Bấc thấm kết hợp gia tải trước 57 3.3.1 - Cấu tạo Bấc thaám 59 3.3.2- Nghiên cứu bấc thấm kiểu Mebradrain 61 3.3.3 - Phương pháp thi công bấc thấm 62 3.3.4 - Ưu, nhược điểm giải pháp .63 a) Ưu điểm 63 b) Nhược điểm 64 3.4 - Giải pháp dùng cột Đất - Vôi - Ximăng 64 3.4.1 - Tổng quan cột đất - vôi / ximăng/ vôi + ximăng .66 a) Vật liệu Vôi - Ximăng dùng để gia cố 66 b) Sự hình thành cường độ đất gia cố vôi - ximăng .66 c) Các thông số kỹ thuật cột Đất - Vôi - Ximăng .68 3.4.2 - Bố trí cấu tạo cột vôi - đất - ximăng .70 a) Mặt bố trí cột Đất - vôi - ximăng công trình đường 70 b) Xác định kích thước nhóm cột Đất - Vôi - Ximăng 72 3.4.3 - Giải pháp thi công cột đất - vôi - ximăng .73 3.4.4 - Ưu, nhược điểm giải pháp .75 a) Ưu điểm 75 b) Nhược điểm 75 3.5 - Kết luận kiến nghị chương .76 Chương 4: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐƯC GIA CỐ BẰNG CỘT ĐẤT-VÔI - XIMĂNG 4.1 - Nghiên cứu ổn định đường đắp cao đất yếu 77 4.1.1 - Xác định tải trọng tính toán .77 4.1.2 - Xác định khả chịu tải đất yếu 78 a) Đánh giá ổn định đất yếu theo tải trọng an toàn 78 b) Đánh giá ổn định đất yếu theo tải trọng giới hạn 80 Phương phaùp Prandlt 80 Công thức Berezansev 81 Công thức Terzaghi 82 Phương pháp MANDEL SALENÇON 83 4.1.3 - Tính toán ổn định theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 84 a) Phương pháp W Fellnius (1927) 84 b) Phương pháp A.W Bishop (1955) 86 4.2 - Nghiên cứu ổn định đường đắp đất yếu gia cố cột đất - vôi -ximăng .87 4.2.1 - Caùc giả thuyết tính toán 87 4.1.2 - Các nguyên lý tính toán 87 4.3 - Tính toán ổn định đất yếu gia cố cột đất - vôi - ximăng theo khả chịu tải .88 4.3.1 - Khả chịu tải cột ñôn .88 a) Khả chịu tải cột đơn theo tiêu đất 89 b) Khả chịu tải ngắn hạn cột Đất -vôi -ximăng .90 4.3.2 - Khả chịu tải nhóm cột đất - vôi - ximăng .91 a) Dạng phá hoại toàn khối 91 b) Dạng phá hoại cục 92 4.3.3 - Thí nghiệm phòng xác định tiêu sức chống cắt cột đất vôi -ximăng 93 a) Caùc tiêu sức chống cắt đất yếu gia cố Vôi - Ximăng .93 b) Mục đích thí nghieäm .94 c) Các tiêu lý mẩu thí nghiệm .95 d) Chế tạo mẩu - bảo dưỡng mẩu thí nghiệm 95 e) Kết thí ngieäm 97 4.4 - Xác định khả chịu kéo vải địa kỹ thuật .101 4.5 - Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (pthh) để tính ổn định, biến dạng đất yếu gia cố cột đất-vôi-ximăng .103 4.5.1 - Toång quan phương pháp phần tử hữu hạn .103 4.5.2 - Một số phần mềm địa thông dụng 103 a) Phần mềm Geo - Slope (Canada) .104 b) Nghiên cứu phần meàm PLAXIS .104 4.5.3 - Ứng dựng phần mềm Plaxis vào đề tài 105 4.6 - Nhận xét, kết luận chương .110 Chương 5: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐƯC GIA CỐ BẰNG CỘT ĐẤT-VÔI - XIMĂNG 5.1 - Tính toán độ lún đất yếu đường đắp 111 5.1.1 - Xác định vùng hoạt động đất yếu đường đắp 111 a) Xác định vùng hoạt động trình nén thoát nước tự 111 b) Xác định vùng hoạt động Dησ trình từ biến ứng suất pháp σ 112 Bài toán chiều 112 Bài toán chieàu 113 c) Xác định vùng hoạt động Dητ trình từ biến ứng suất tiếp τ .113 5.1.2 - Mô hình tính toán biến dạng đất yếu công trình đường 115 a) Bán không gian vô hạn .115 b) Bán không gian hữu hạn .115 5.1.3 - Xác định độ lún ổn định theo phương đứng nén chặt Sf 116 a) Dựa vào môđun lún eM Maslov 116 b) Dựa vào số neùn CC 117 5.1.4 - Xác định độ lún theo phương đứng từ biến Sησ .120 5.2 - Tính toán độ lún đất yếu công trình đường gia cố cột đất - vôi -ximăng 122 5.2.1 - Tính toán độ lún ổn định 122 5.2.2 - Tính toán độ chênh lệch lún đường đắp 126 5.3 - Tính toán độ lún theo thời gian phần đất gia cố 127 5.4 - Nhận xét, kết luận chương .129 Chương 6: ỨNG DỤNG CỘT ĐẤT - VÔI - XIMĂNG ĐỂ TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 & HK80 Ở KHU VỰC QUẬN - TP HỒ CHÍ MINH I - Mô tả công trình .130 II - Điều kiện địa chất công trình 130 6.1 - Tính toán gia cố đất yếu cột đất - vôi - ximăng theo lưới tam giác ñeàu 131 6.1.1 - Xaùc định khoảng cách s cột 131 6.1.2 - Xác định hệ số phân bố tải trọng n cột đất yếu xung quanh 133 6.1.3 - Kiểm tra sức chịu tải theo nhóm 133 6.1.4 - Kiểm tra sức chịu tải khối gia cố 134 6.1.5 - Tính độ lún ổn định moùng .135 6.1.6 - Xác định độ lún lệch đường ñaép 137 6.1.7 - Tính độ lún phần đất yếu gia cố cột đất - vôi - ximăng theo thời gian .137 6.1.8 - Tính toán lực kéo vải địa kỹ thuật .139 6.2 - Tính toán gia cố đất yếu cột đất - vôi - ximăng theo lưới hình vuông139 6.2.1 - Xác định khoảng cách s coät 139 6.2.2 - Xác định hệ số phân bố tải trọng n cột đất yếu xung quanh 140 6.2.3 - Tính độ lún ổn định móng .141 6.2.4 - Tính độ lún phần đất yếu gia cố cột đất - vôi - ximăng theo thời gian .142 6.1.5 - Tính toán lực kéo vải địa kỹ thuật .142 ... CHƯƠNG 2: Nghiên cứu đất yếu Thành Phố Hồ Chí Minh khu vực Quận CHƯƠNG 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo móng hợp lý cho công trình đường H30 & HK80 đất yếu khu vực Quận - Thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG... QUAN VỀ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG H30 & HK80 TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở QUẬN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG:... TRÌNH ĐƯỜNG H30 & HK80 TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở QUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 - Nghiên cứu tổng quan giải pháp xử lý đất yếu công trình đường 1.1.1 - Các giải pháp xử lý đất yếu công trình đường