Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đường trên nền đất yếu ven kênh rạch

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ^D E] TRƯƠNG PHƯƠNG HỒ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN KÊNH RẠCH Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ Y TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2008 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 TRẦN XUÂN THỌ Cán chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN THỐNG NHẤT Cán chấm nhận xét : TS BÙI TRƯỜNG SƠN Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP − TỰ DO − HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : TR ƯƠNG PHƯƠNG HỒ Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05/ 08/ 1976 Nơi sinh : TT- Huế Chuyên ngành : XD ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MSHV : 00106008 I- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN KÊNH RẠCH II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : PHẦN I: TỔNG QUAN Chương : Tổng quan vấn đề đường đất yếu ven kênh rạch PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương : Các giải pháp xử lý đường đất yếu ven kênh rạch Chương :Cơ sở lý thuyết để tính toán ổn định biến dạng đường đất yếu ven kênh rạch Chương : Nghiên cứu giải pháp dùng cọc đất xi măng để xử lý đường đất yếu ven kênh khu kinh tế cửa Mộc Bài PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ 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 TRẦN XUÂN THỌ 01/ 01 / 2008 31/ 10 / 2008 TS TRẦN XUÂN THỌ CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS.LÊ BÁ KHÁNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên nghành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT- SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Tiến Só Trần Xuân Thọ, người thầy tận tình giúp đỡ, dẫn cặn kẽ thời gian làm luận văn để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô khoa Kỹ Thuật Xây Dựng tập thể thầy cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh hướng dẫn, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt qúa trình học cao học trường Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo tập thể cán công nhân viên Công ty Cổ Phần Tư vấn Xây dựng Tổng hợp Tây Ninh quan tâm hổ trợ, giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho suốt khóa học cao học Luận văn thạc só hoàn thành cố gắng thân tác giả mà gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người sát cánh bên thời điểm quan trọng trình học tập nghiên cứu ]^ TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓM TẮT LUẬN VĂN Hệ thống đường sá ven kênh rạch vùng đồng Nam nước ta ngày xây dựng nhiều quy mô ngày lớn Do lịch sử kiến tạo tầng đất ven kênh thường đất yếu, lớp đất yếu có chiều dày lớn có xu hướng nghiêng phía kênh Mặt khác đất tự nhiên ven kênh thường trũng nên đường phải đắp cao, tải trọng đường tác dụng xuống đất yếu bên lớn dễ gây ổn định đất yếu không xử lý mức Do đặc thù địa chất địa hình ven kênh nên công trình đường thường bị lún lệch có xu hướng bị đẩy ngang phía kênh Với đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đất yếu ven kênh rạch“, tác giả nghiên cứu đề xuất phương án sử dụng cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật để xử lý đất yếu dày đường ven kênh nhằm đảm bảo ổn định cho công trình Qua công trình thực tế: “Đường 1A- Khu Kinh tế Cửa Mộc Bài“ - tuyến đường ven kênh, có đoạn đắp cao chiều dày đất yếu bên lớn, xử lý cọc đất xi măng Các phương pháp Phần Tử Hữu Hạn Cân Bằng Giới Hạn thông qua chương trình Plaxis 3D Tunel GeoSlope ứng dụng để phân tích độ ổn định biến dạng công trình Độ ổn định mái dốc, mối quan hệ độ ổn định mái dốc đường khoảng cách từ chân đường đến mép bờ kênh kiểm toán nhiều trường hợp khác so sánh phân tích chi tiết Ứng suất, biến dạng điểm, mặt cắt khác đất cọc đất ximăng khảo sát đánh giá Sức chịu tải đất tính toán theo độ sâu khác nhau, từ đưa giải pháp bố trí cọc đất xi măng có chiều dài thay đổi theo mặt cắt ngang đường Việc bố trí cọc đất xi măng làm cho đường biến dạng đồng đều, giảm thiểu độ lún lệch, hạn chế chuyển vị ngang, giúp cho công trình làm việc hiệu quả, lâu dài, đảm bảo an toàn giao thông đồng thời giảm giá thành cho công trình ABSTRACT The systems of roads along the canals in Southerm Viet Nam and their scales are significantly increasing Due to the historical deformation, the stratums are normally weak The soft soil layers are often thick and have tendency to tilt towards the canal banks On the other hand, the subfoundation nearby canal side is sunken Therefore, the embankment must be filled higher as a result of the load effects under the subfoundation quite strongly that causes instability if the subfoundation isn’t improved appropriately Because of the geological and topographical characteristics surrounding the canal, the embankment is often occurred the differential settlement and has tendency of being horizontally pushed toward the canal Regard with the title of thesis “ Study of the solutions to improve the soft soil under the embankment nearby the canal“, the deep cement-soil mixing columns combined with geotextiles are applied to improve the deep soft soil under the subfoundationd surrounding the canal so that the construction can be stable From the project “Road 1A Economic area of Moc Bai border gate“ - a road nearby the canal, it has some sections of road high backfilled and the thickness of soft ground has been calculated and improved by Deep-cement soil mixing columns The Finite Element Method and the Limited Equilibrium Method were applied thought Plaxis 3D Tunel and GeoSlope softwares to analyse the stabilization and deformation of the structures The slope stabilization; the relationship between slope stabilization and distance from the embankment foot to the canal bank were evaluated The stresses and strains in some selected points were surveyed and evaluated The load bearing capacity of subfoundation was calculated in every depth, from which proposes the solution of the Deep-cement soil mixing columns, changing the length with horizontal cross section The deformation and differential settlement can be reduced to ensure that the embankment works effectively and lastingly This solution can be able to safe the traffic and decrease the cost of construction MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn thạc só Trang Tóm tắt luận văn Lời cảm ơn Mở đầu Phần I 1- Đặt vấn đề 2- Mục đích đề tài 3- xác lập nhiệm vụ nghiên cứu 4- Nội dung nghiên cứu 5- Phương pháp nghiên cứu 6- Hạn chế đề tài nghiên cứu NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương I Tổng quan vấn đề đường đất yếu ven kênh rạch Phần II 1.1- Khái niệm đất yếu 1.2- Tình hình xây dựng đường đất yếu ven kênh rạch NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương II Các giải pháp xử lý đường đất yếu ven kênh rạch 17 17 2.1- Đào bỏ phần hay toàn đất yếu 17 2.2- Đệm cát, gia tải tạm thời 17 2.3- Giải pháp dùng vải địa kỹ thuật (geotextile) 20 2.4- Cừ tràm đóng đứng dọc theo chân mái dốc đường 21 2.5- Giải pháp cọc vật liệu rời 22 2.6- Giải pháp cọc đất - xi măng trộn sâu 24 Chương III Cơ sở lý thuyết để tính toán ổn định, biến dạng đường 28 đất yếu ven kênh rạch 3.1- Các phương pháp thường áp dụng để tính toán ổn định 28 tự nhiên ven kênh 3.2- Tính toán biến dạng đất yếu đường 47 3.3- Tính toán ổn định, biến dạng mái dốc có biện pháp gia cường 51 3.4- Phân tích tính toán cọc đất – xi măng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm plaxis 3D Chương IV 64 Nghiên cứu giải pháp dùng cọc đất xi măng để xử lý đường đất yếu ven kênh rạch khu kinh tế cửa Mộc Bài 73 4.1- Giới thiệu công trình đường 1A khu Kinh tế cửa Mộc Bài- Tỉnh Tây Ninh 73 4.2- Số liệu địa chất công trình 74 4.3- Đánh giá sơ điều kiện địa kỹ thuật đất yếu 74 4.4- Tính toán đất yếu gia cố cọc đất xi măng 79 4.5- Tính toán thiết kế cọc đất xi măng 82 4.6- Tính toán lựa chọn vải địa kỹ thuật 88 4.7- Kiểm toán ổn định trượt sâu theo phương ngang đường 89 4.8- Phân tích phân bố tải trọng thẳng đứng xuống hệ cọc đất xi măng chương trình Plaxis 3D Phần III 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 Kết luận 119 Kiến nghị 120 Phương hướng nghiên cứu 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 124 -1- MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Những vùng châu thổ nơi có hệ thống kênh rạch thường vùng đồng phù sa màu mỡ, trù phú dân cư tập trung đông đúc Người ta thường xây dựng đường sá hai bên dòng kênh tuyến đường ven kênh đường đầu mối nối kết đường nhánh từ bên khu dân cư đổ phía kênh để người dân tiện qua đò, qua cầu… sang bên Đường ven kênh rạch công trình để ngăn nước dâng tràn vào khu dân cư cách ly không để người dân lấn chiếm kênh rạch làm tắt nghẽn dòng nước sinh hoạt gây ô nhiễm dòng kênh Trên vóa hè truyến đường người ta dễ dàng xây dựng công trình xử lý nước thải trước đổ vào kênh Do dân số tăng nhanh, kinh tế ngày phát triển, công trình đường ven kênh ngày mọc lên nhiều quy mô lớn Các tuyến đường ven kênh vùng đồng Nam nước ta phần lớn nhỏ hẹp hay bị lún sụt Đặc biệt tuyến đường xây dựng đất yếu vùng nông thôn không xử lý xử lý sơ sài, vật liệu đắp đường thường lấy chỗ Trong tương lai, kinh tế phát triển, tốc độ đô thị hóa ngày tăng nhanh, sở hạ tầng đặc biệt hệ thống đường sá nâng cấp, mở mang, lúc tuyến đường ven kênh phải xây dựng lại với quy mô lớn hơn, đất yếu bên phải xử lý để đảm bảo khả phục vụ công trình Tùy theo đặc thù, quy mô công trình xây đất yếu, tình hình địa chất thủy văn khu vực xây dựng mà chọn giải pháp xử lý cho phù hợp Đây vấn đề phức tạp cần phải sâu nghiên cứu thêâm có nhiều công trình gặp cố kỹ thuật Đặc biệt điều kiện địa chất thủy văn nước ta trước yêu cầu cấp thiết đẩy nhanh tiến trình Công Nghiệp Hóa- Hiện Đại Hóa đất nước Mục đích đề tài - Nghiên cứu ổn định biến dạng công trình đường đắp đất yếu ven kênh rạch Tính toán kiến nghị phương pháp thích hợp để xử lý đất yếu đường ven kênh điều kiện khác địa chất, chiều cao đường - Tìm hiểu biện pháp kỹ thuật để cải tạo đất yếu xây dựng đường ven kênh rạch đất yeáu ... dạng đất sau xử lý để tìm giải pháp hiệu để xử lý đường đất yếu ven kênh rạch Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan đường đất yếu ven kênh rạch - Nghiên cứu giải pháp gia cố đường đất yếu ven. .. tự - Giới thiệu giải pháp thường dùng để xử lý đường đất yếu ven kênh - Nghiên cứu trạng thái ổn định biến dạng đường đắp đất yếu ven kênh rạch đất chưa xử lý sau xử lý phương pháp khác từ đưa... đề đường đất yếu ven kênh rạch PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương : Các giải pháp xử lý đường đất yếu ven kênh rạch Chương :Cơ sở lý thuyết để tính toán ổn định biến dạng đường đất