Nghiên cứu giải pháp gia cố bề mặt nền đất mặt bằng bãi, đường giao thông với xi măng khu vực đông nam bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN MẠNH CƢỜNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ BỀ MẶT NỀN ĐẤT MẶT BẰNG BÃI, ĐƢỜNG GIAO THÔNG VỚI XI MĂNG KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ Chuyên ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM Mã số: 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét : PGS.TS LÊ ANH TUẤN Cán chấm nhận xét : GS.TS TRẦN THỊ THANH Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 07 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS.TS LÊ BÁ VINH Thƣ ký: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Phản biện 1: PGS.TS LÊ ANH TUẤN Phản biện 2: GS.TS TRẦN THỊ THANH Uỷ viên: PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS LÊ ANH TUẤN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐOÀN MẠNH CƢỜNG Ngày, tháng, năm sinh: 29/10/1973 Phòng Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình ngầm MSHV: 1770401 Nơi sinh: Hải Mã số:60580204 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giải pháp gia cố bề mặt đất mặt bãi, đƣờng giao thông với xi măng khu vực Đông Nam Bộ Research solutions to stabilization the surface of the soil foundation of yards and roads with cement in Southeast area II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Chƣơng 1: Tổng quan công nghệ gia cố đất với xi măng hiệu gia tăng cấp độ bền đất Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn lớp kết cấu áo đƣờng Chƣơng 3: Thí nghiệm đất, nƣớc, xi măng phụ gia hoạt tính, đất gia cố xi măng Chƣơng 4: Ứng dụng đất gia cố xi măng thiết kế kết cấu áo đƣờng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 12/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/06/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Tp HCM, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS LÊ ANH TUẤN LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q Thầy, Cơ Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trƣờng Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy giúp em 02 năm học để có đầy đủ tảng kiến thức để thực đề tài nghiên cứu Em xin cảm ơn chân thành đến Thầy PGS.TS Võ Phán, Thầy truyền đạt kiến thức, hƣớng dẫn tận tâm, định hƣớng cho em suốt trình thực đề tài nghiên cứu Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ, động viên, ủng hộ em suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2019 Học viên Đồn Mạnh Cƣờng TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn trình bày việc nghiên cứu gia cố đất sét pha chỗ tỉnh Đông Nam Bộ, cụ thể đất sét pha Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai xi măng với tỉ lệ 9%; 11%; 13% theo tiêu chuẩn qui định để làm lớp móng kết cấu áo đƣờng giao thơng Tồn q trình nghiên cứu đƣợc thực việc thí nghiệm thành phần hố học, tạp chất hữu cơ, tính chất lý của: nƣớc ; xi măng; đất sét pha xác định cấp độ bền nén, cấp độ bền kéo ép chẻ, mô đun đàn hồi hỗn hợp đất gia cố xi măng với tỉ lệ 9%; 11%; 13% Sử dụng giá trị mô đun đàn hồi từ kết thí nghiệm mẫu đất gia cố xi măng trên, tính tốn kiểm tốn lớp đất gia cố xi măng tỉ lệ 9%; 11%; 13% thay cho lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đƣờng theo tiêu chuẩn qui định[12] Tiếp theo sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô tính lún đất sét pha tác động tải trọng: 1/ kết cấu áo đƣờng có lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II, 2/ kết cấu áo đƣờng có lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II đƣợc thay lớp đất sét pha gia cố 13% xi măng Kết việc gia cố đất với xi măng làm tăng cấp độ bền đất, mẫu đất gia cố xi măng 9% mô đun đàn hồi tăng lên 4,5 lần; mẫu đất với xi măng 11% mô đun đàn hồi tăng lên lần, mẫu đất với xi măng 13% mô đun đàn hồi tăng lên lần Nền đất sét pha gia cố xi măng 11% thay đƣợc lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II kết cấu áo đƣờng cấp cao A2, đất sét pha gia cố xi măng 13% thay đƣợc lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II kết cấu áo đƣờng cấp cao A1 Độ lún đất sét pha tác động tải trọng kết cấu áo đƣờng có lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II đƣợc thay lớp đất sét pha gia cố 13% xi măng nhỏ so với tác động tải trọng kết cấu áo đƣờng có lớp móng dƣới cấp phối đá dăm loại II ABSTRACT The thesis presents the research on reinforcing clayed soil in place in the Southeast provinces, specifically clay in Nhon Trach, Dong Nai province with cement with a rate of 9%; 11%; and 13% according to the prescribed standards to build the foundation of the roadway pavement structure The whole process of research is done by experimenting with chemical composition, organic impurities, physical properties of: Water; Cement; Clayed soil and determination of compressive strength level, tensile strength when pressed, elastic modulus of soil cement mixture with the ratio of 9%; 11%; and 13% Using the modulus of elastic modulus from the results of the test of cement reinforced soil, calculating and auditing the cement reinforcement soil at the rate of 9%; 11%; and 13% replaced the macadam foundation foundation layer in the pavement structure according to the prescribed standard [12] Next is to use Plaxis 2D software to simulate the settlement of the clay foundation impacted by the load: 1/ is the pavement structure with the lower foundation layer of macadam grade II, and 2/ the pavement structure with lower foundation is macadam grade II which has been replaced by 13% cement reinforced clay The result of reinforcement of soil with cement increases soil durability, soil samples reinforcement of 9% elastic modulus increases 4.5 times; soil samples with 11% cement elastic modulus increased times, soil samples with cement 13% elastic modulus increased times 11% cement reinforced clay foundation replaced the lower foundation layer of macadam grade II pavement structure of high-grade A2, 13% cement reinforced clay foundation replaced the foundation layer under macadam grade II pavement structure of high-grade A1 The settlement of clay soil affected by the load is the pavement structure with the lower foundation layer of macada grade II which has been replaced by reinforced clay layer of 13% of cement smaller than the impact by structural load of road coat with lower foundation is graded macadam grade II LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn đề tài nghiên cứu thực tác giả, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Võ Phán Tất số liệu, kết tính tốn, phân tích luận văn hồn tồn trung thực Tơi cam đoan chịu trách nhiệm sản phẩm nghiên cứu Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2019 Học viên Đồn Mạnh Cƣờng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải A1 Đƣờng cấp cao A1 A2 Đƣờng cấp cao A2 B1 Đƣờng cấp thấp B1 B2 Đƣờng cấp thấp B2 c Lực dính đất Ctt Lực dính tính tốn D Đƣờng kính vệt bánh xe tính tốn Dmax Kích thƣớc hạt vật liệu lớn Eo Mô đun đàn hồi yêu cầu Ech Mô đun đàn hồi chung Eyc Mô đun đàn u cầu Etb Mơ đun đàn hồi chung trung bình Edc tb chỉnh Mơ đun đàn hồi chung trung bình điều H/D Bề dày tƣơng tối áo đƣờng p áp lực tính tốn lên mặt đƣờng Kdvcd Hệ số cƣờng độ độ võng Ktrcd Hệ số cƣờng độ cắt trƣợt Kkucd Hệ số cƣờng độ kéo uốn Rttku Cƣờng độ chịu kéo uốn tính tốn ku ứng suất chịu kéo uốn φ Góc ma sát MỤC LỤC MỞ ĐẦU ,,,.01 Tính cấp thiết đề tài 01 Mục đích nghiên cứu 01 Phƣơng pháp nghiên cứu 01 Tính khoa học thực tiễn 02 Hạn chế đề tài 02 CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ GIA CỐ NỀN ĐẤT VỚI XI MĂNG VÀ HIỆU QUẢ CỦA SỰ GIA TĂNG CẤP ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT 03 1.1.Mục đích cơng nghệ gia cố đất với xi măng 03 1.2 Công nghệ thi công gia cố đất với xi măng 04 1.3 Qui trình thi cơng gia cố đất với xi măng , .08 1.4 Hiệu đất gia cố đất với xi măng làm tăng cấp độ bền đất 14 1.5 Sơ lƣợc lịch sử phát triển 15 1.6 Kết luận chƣơng 17 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN LỚP KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG 18 2.1.Bề dày cấu tạo lớp kết cấu áo đƣờng 18 2.2 Tính tốn cƣờng độ bề dày kết cấu áo đƣờng 19 2.3 Tính tốn cƣờng độ kết cấu áo đƣờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 26 2.4.Tính toán cƣờng độ kết cấu áo đƣờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp vật liệu liền khối 30 2.5 Tính tốn cƣờng độ kết cấu áo đƣờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu cắt trƣợt đất lớp vật liệu dính kết 36 2.6 Kết luận chƣơng 41 CHƢƠNG 3.THÍ NGHIỆM ĐẤT, XI MĂNG, NƢỚC, ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG 43 3.1 Vật liệu cần thí nghiệm 43 3.2 Nội dung thí nghiệm 43 3.2.1 Thí nghiệm đất trƣớc gia cố 43 3.2.2 Thí nghiệm xi măng phụ gia hoạt tính 46 3.2.3 Thí nghiệm nƣớc 49 3.2.4 Thí nghiệm đất sau gia cố 49 3.3 Kết luận chƣơng 56 CHƢƠNG ỨNG DỤNG NỀN ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG 57 4.1 Thiết kế kết cấu áo đƣờng có tầng mặt cấp cao A1 .57 4.1.1 Số liệu ban đầu 57 4.1.2 Trình tự tính tốn thiết kế 57 4.2 Thiết kế kết cấu áo đƣờng có tầng mặt cấp cao A2 .65 4.2.1 Số liệu ban đầu 65 4.2.2 Trình tự tính tốn thiết kế 65 4.3 Ứng dụng phần mềm Plaxis 2D, mô tính tốn lún hệ đất kết cấu áo đƣờng 70 4.4 Kết luận chƣơng 80 83 [21] PGS.TS Võ Phán, Đỗ Thanh Hải, Phan Lƣu Minh Phƣợng: Các phƣơng pháp khảo sát trƣờng thí nghiệm đất phịng, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2014 [22] Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Nguyễn Quốc Huy (2005), Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [23] Phạm Minh Tuấn (2001), Nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng hữu đến khả cải tạo đất yếu xi măng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 84 PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Phụ lục kết thí nghiệm bao gồm : 1/ Kết thí nghiệm nƣớc 2/ Kết thí nghiệm xi măng Nghi Sơn PCB 40 3/ Kết thí nghiệm lý đất sét pha Nhơn Trạch, Đồng Nai 4/ Kết thí nghiệm cƣờng độ kéo ép chẻ mẫu đất gia cố xi măng 5/ Kết thí nghiệm cƣờng độ nén mẫu đất gia cố xi măng 6/ Kết thí nghiệm mô đun đàn hồi mẫu đất gia cố 9% xi măng 7/ Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi mẫu đất gia cố 11% xi măng 8/ Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi mẫu đất gia cố 13% xi măng 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: ĐỒN MẠNH CƢỜNG Ngày, tháng, năm sinh: 29/10/1973 Nơi sinh: Phƣờng Cầu Đất - Quận Ngơ Quyền - Thành Phố Hải Phịng Địa liên lạc: 124/24, đƣờng Xóm Chiếu, F14, Quận 4, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0907575102 Email: manhcuongopjv@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO  1993 - 1998: Sinh viên ngành Cơ điện Xây Dựng - Trƣờng Đại học Xây dựng Hà Nội  2010 - 2017: Sinh viên ngành Xây Dựng Dân Dụng & Công Nghiệp - Trƣờng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh  2017 - 2019: Học viên cao học ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng trình ngầm khóa 2017 - Trƣờng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC  10/1998 - 12/2000: Tổng cơng ty xây dựng cơng trình giao thông  01/2001 - 06/2007: Tổng công ty xây dựng cơng trình giao thơng  07/2007 - 12/2011: Công ty Obayashi - Dự án đại lộ đông tây Hồ Chí Minh  01/2012 - 06/2013: Cơng ty Hanshin - Dự án đƣờng cao tốc Long Thành - Dầu Giây  07/2013 - nay: Công ty TNHH WKK Việt Nam ... Hình 1-1 Đường giao thông đất Đƣờng giao thông( bao gồm lớp kết cấu) Nền đất CAÁU TẠO CÁC LỚP KẾT CẤU ĐƯỜNG GIAO THÔNG SAU KHI NỀN ĐẤT ĐƯC GIA CỐ XI MĂNG CẤU TẠO CÁC LỚP KẾT CẤU ĐƯỜNG GIAO THÔNG... trình thi cơng đất gia cố xi măng, chuẩn bị tiến hành thi công lớp kết cấu bên lớp đất gia cố xi măng 14 1.4 Hiệu đất gia cố xi măng làm tăng cấp độ bền đất Đất đƣợc gia cố xi măng với tỷ lệ theo... 1770401 Nơi sinh: Hải Mã số:60580204 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giải pháp gia cố bề mặt đất mặt bãi, đƣờng giao thông với xi măng khu vực Đông Nam Bộ Research solutions to stabilization the surface