Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng cọc pcc cho đường thử tàu depot hà đông

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết luận văn hoàn toàn với thực tế chưa công bố công trình trước Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Người cam đoan i LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài “Nghiên cứu xử lý đất yếu cọc PCC cho đường thử tàu, Depot Hà Đơng” hồn thành cố gắng nỗ lực tác giả, giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn khoa học, thầy cô giáo mơn Địa kỹ thuật Khoa Cơng Trình, đồng nghiệp, bạn bè người thân Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý quan, Quý thầy cô, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, Tiến Sĩ Phạm Quang Tú tận tình bảo, giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện quan trọng để tác giả hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình bạn bè ln động viên tác giả mặt suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua Tuy có cố gắng định xong thời gian có hạn, trình độ thân cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả kính mong q thầy cô, quý đồng nghiệp bạn bè dẫn góp ý xây dựng, tạo thêm thuận lợi để tác giả tiếp tục học tập hồn thiện đề tài nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY .1 1.1 Các biện pháp xử lý đất yếu .1 1.1.1 Đặc tính đất yếu .1 1.1.2 Các biện pháp xây dựng cơng trình đất yếu 1.1.3 Các biện pháp xử lý kết cấu cơng trình 1.1.4 Các biện pháp xử lý móng .4 1.1.5 Các biện pháp xử lý đất yếu 1.1.5.1 Các biện pháp học; vật lý 1.1.5.2 Các biện pháp hóa học .5 1.1.5.3 Phương pháp sinh học 1.1.5.4 Các phương pháp thủy lực .5 1.1.6 Một số phương pháp ứng dụng nhiều thực tế 1.1.6.1 Phương pháp xử lý đất yếu cọc cứng 1.1.6.2 Phương pháp xử lý đất yếu cọc cát 1.1.6.3 Phương pháp xử lý cọc đất – ximăng .7 1.1.6.4 Phương pháp gia tải nén trước 1.1.6.5 Phương pháp xử lý đất yếu bấc thấm .8 1.2 Xử lý cọc PCC .8 1.2.1 Tổng quan xử lý cọc PCC 1.2.2 Các cơng trình nước giới sử dụng cọc PCC để xử lý 1.2.3 Q trình thi cơng cọc PCC 10 1.2.4 Ưu nhược điểm phương pháp 10 1.2.4.1 Ưu điểm 10 iii 1.2.4.2 Nhược điểm 11 1.3 So sánh lựa chọn phương án xử lý đất yếu cho khu vực đường thử tàu, Depot – Hà Đông 11 1.4 Kết luận chương 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỢP LÝ CỦA CỌC PCC 14 2.1 Mở đầu: 14 2.2 Cơ sở tính toán 14 2.2.1 Sức chịu tải dọc trục cọc đơn 14 2.1.1.1 Sức chịu tải cọc theo đất 14 2.1.1.2 Sức chịu tải cọc theo vật liệu: 15 2.2.2 Sức chịu tải phức hợp 15 2.2.2.1 Tỷ lệ thay cọc đất – khoảng cách cọc 16 2.2.2.2 Sức chịu tải phức hợp: 16 2.2.3 Thiết kế tầng đệm 17 2.2.3.1 Lựa chọn kích thước mũ cọc: 17 2.2.3.2 Thiết kế lưới địa kỹ thuật: 18 2.2.4 Độ lún 19 2.2.4.1 Độ lún phạm vi gia cố cọc S 20 2.2.4.2 Độ lún lớp đất phía mũi cọc S 20 2.3 Trình tự thi cơng 21 2.3.1 Chuẩn bị mặt thi công 22 2.3.2 Định vị máy thi công 23 2.3.3 Quá trình rung hạ ống vách 23 2.3.4 Công tác bê tông đổ bê tông vào thành rỗng ống vách 24 2.3.4.1 Công tác bê tông: 24 2.3.4.2 Công tác đổ bê tông 25 2.3.5 Rung rút ống vách 25 2.3.6 Làm đổ bê tông bịt đầu cọc thi công lớp mũ mở rộng 25 2.3.7 Thi công lớp đệm đá dăm đầu cọc 25 2.3.8 Thi công lớp đất đắp bên đến cao độ bàn giao 26 iv 2.4 Kiểm tra nghiệm thu vật liệu xây dựng 27 2.5 Kiểm soát chất lượng cọc q trình thi cơng .27 2.6 Kiểm sốt chất lượng cọc sau thi cơng 28 2.6.1 Giới thiệu chung 28 2.6.1.1 Mục đích thí nghiệm 29 2.6.1.2 Số lượng cọc thí nghiệm 29 2.6.1.3 Trình tự thí nghiệm 29 2.7 Mô toán xử lý phần mềm chuyên dụng 30 2.7.1 Giới thiệu chung phần mềm phổ biến .30 2.7.2 Giới thiệu phần mềm Plaxis 30 2.8 Kết luận chương 31 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC PCC CHO ĐƯỜNG THỬ TÀU, DEPOT – HÀ ĐÔNG 33 3.1 Giới thiệu cơng trình đường thử tàu tàu, Depot Hà Đơng 33 3.1.1 Khái quát chung dự án 33 3.1.2 Địa lý môi trường 34 3.1.2.1 Vị trí địa lý tự nhiên .34 3.1.2.2 Điều kiện khí hậu 35 3.1.2.3 Hệ thống nước mặt môi trường xây dựng 36 3.1.2.4 Điều kiện địa chất thủy văn .37 3.1.2.5 Điều kiện địa chất cơng trình 38 3.1.3 Yêu cầu kỹ thuật thiết kế xử lý đất yếu .42 3.1.3.1 Cao độ khu vực xử lý 42 3.1.3.2 Yêu cầu sức chịu tải, độ lún tính ổn định .42 3.1.3.3 Yêu cầu độ chặt san 43 3.2 Tính tốn, phân tích chọn giải pháp thiết kế 43 3.2.1 Phương án móng nơng thiên nhiên .43 3.2.1.1 Kiểm tra sức chịu tải 43 3.3 Thiết kế kỹ thuật phương án xử lý cọc PCC 44 3.3.1 Lựa chọn thơng số tính tốn so sánh 44 3.3.2 Trình tự tính tốn thiết kế kỹ thuật phương án xử lý cọc PCC 45 v 3.4 Trình tự tính tốn chi tiết phương án từ bước đến bước bốn 46 3.4.1 Trường hợp tính 46 3.4.1.1 Số liệu đầu vào trường hợp tính tốn 46 3.4.1.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 47 3.4.1.3 Kiểm tra khả chịu tải cọc 48 3.4.1.4 Kiểm tra sức chịu tải liên hiệp đất gia cố cọc 50 3.4.1.5 Độ lún sau gia cố cọc 51 3.4.2 Trường hợp tính 54 3.4.2.1 Số liệu đầu vào trường hợp tính tốn 54 3.4.2.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 55 3.4.2.3 Kiểm tra khả chịu tải cọc 56 3.4.2.4 Kiểm tra sức chịu tải liên hiệp đất gia cố cọc 58 3.4.2.5 Độ lún sau gia cố cọc 59 3.4.3 Kết tính phương án kỹ thuật 61 3.4.4 Phân tích chọn phương án hợp lý 63 3.5 Mô toán phần mềm Plaxis 2D v8.2 65 3.5.1 Số liệu đầu vào: 65 3.5.2 Mơ cho trường hợp tính tốn 01 66 3.5.2.1 Xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn 66 3.5.2.2 Chương trình tính Plaxis Caculation 69 3.5.2.3 Chương trình Plaxis Output 70 3.5.3 Mơ cho trường hợp tính tốn 02 72 3.6 Kiểm tra sức chịu tải cọc thực tế sau thi cơng thí nghiệm nén tĩnh 75 3.6.1 Những vấn đề chung 75 3.6.2 Mục đích thí nghiệm 75 3.6.3 Đặc điểm cọc thí nghiệm 75 3.6.3.1 Số hiệu cọc thí nghiệm: 75 3.6.3.2 Loại cọc thí nghiệm 75 3.6.3.3 Tải trọng thiết kế, tải trọng thí nghiệm 75 3.6.4 Phương pháp thiết bị thí nghiệm 75 3.6.4.1 Phương pháp thí nghiệm 75 vi 3.6.4.2 Thiết bị thí nghiệm 76 3.6.4.3 Chế độ quan trắc 77 3.6.5 Quy trình thí nghiệm 77 3.6.6 Báo cáo kết thí nghiệm 79 3.6.6.1 Kết thí nghiệm 79 3.6.6.2 Đánh giá chung làm việc cọc q trình thí nghiệm 80 3.6.6.3 Kết luận 80 3.7 Kết luận chương 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .82 Kết luận 82 Kiến nghị .82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 PHỤ LỤC A: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỌC PCC CHO HỐ KHOAN ĐỊA CHẤT CLDX - 01 84 PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CỌC PCC CHO HỐ KHOAN ĐỊA CHẤT CLDX - 11 99 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tổng qt phương án xây dựng cơng trình đất yếu Hình 1.2: Cọc PCC thi cơng cho dự án đường sắt đô thị Cát Linh – Hà Đơng 10 Hình 2.1 Sơ đồ tính lực kéo lưới địa kỹ thuật 18 Hình 2.2 Máy thi cơng cọc PCC 21 Hình 2.3: Cọc PCC sau thi cơng 21 Hình 2.4: Trình tự cơng nghệ thi cơng cọc PCC 22 Hình 2.5 Hình ảnh minh họa thi cơng lớp đệm đá dăm lưới Địa kỹ thuật 26 Hình 3.1 Bản đồ vị trí khu Depot 34 Hình 3.2 Mương tưới Depot 36 Hình 3.3 Hiện trạng khu Depot chưa thi công 37 Hình 3.4 Sơ đồ mặt cắt dọc địa chất điển hình 39 Hình 3.5 Sơ đồ cao trình tự nhiên, san lấp hồn thiện khu vực 42 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý hiệu ứng vòm 49 Hình 3.7 Mặt cắt ngang điển hình loại 65 Hình 3.8 Mặt cắt ngang điển hình loại 65 Hình 3.9 Mơ hình hình học trường hợp tính tốn 66 Hình 3.10 Khai báo vật liệu gán vật liệu vào mơ hình 67 Hình 3.11 Tạo lưới phần tử hữu hạn 67 Hình 3.12 Thiết lập áp suất lỗ rộng 68 Hình 3.13 Thiết lập cấu hình hình học ban đầu tạo ứng suất ban đầu 68 Hình 3.14 Các giai đoạn tính tốn 69 Hình 3.15 Lưới chuyển vị 70 Hình 3.16 Chuyển vị theo phương thẳng đứng 70 Hình 3.17 Kết ứng suất tổng 71 Hình 3.18 Kết ứng suất mũi cọc 71 Hình 3.19 Lưới chuyển vị chuyển vị 72 Hình 3.20 Lưới chuyển vị chuyển vị 73 Hình 3.21 Kết ứng suất tổng 74 Hình 3.22 Kết ứng suất mũi cọc 74 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Hệ số triết giảm sức chịu tải đất cọc 17 Bảng 2.2: Các yêu cầu kiểm tra chất lượng cọc PCC trình thi công .28 Bảng 3.1: Các tiêu lý mặt cắt ngang địa chất 01 số hiệu hố khoan CLDX – 01 40 Bảng 3.2: Các tiêu lý mặt cắt ngang địa chất 02 CLDX – 11 41 Bảng 3.3 Các thông số thiết kế cọc PCC 44 Bảng 3.4 Các phương án so sánh hố khoan CLDX – 01 45 Bảng 3.5 Các phương án so sánh hố khoan CLDX – 11 45 Bảng 3.6 Chiều dài cọc khoảng cách cọc tính tốn điển hình 46 Bảng 3.7 Số liệu tải trọng .46 Bảng 3.8 Vật liệu cọc lưới Địa kỹ thuật 46 Bảng 3.9 Thông số chung cọc .47 Bảng 3.10 Bảng tra q sik q pk theo độ sâu lớp đất hố khoan CLDX-01 47 Bảng 3.11 Sức chịu tải sau gia cố cọc 51 Bảng 3.12 Độ lún liên hợp cọc đất .53 Bảng 3.13 Kết tính lún đất mũi cọc 53 Bảng 3.14 Số liệu tải trọng 54 Bảng 3.15 Thông số thiết kế cọc 54 Bảng 3.16 Vật liệu cọc lưới Địa kỹ thuật 54 Bảng 3.17 Bảng tra q sik q pk theo độ sâu lớp đất hố khoan CLDX-11 55 Bảng 3.18 Sức chịu tải sau gia cố cọc 59 Bảng 3.19 Độ lún liên hợp cọc đất .60 Bảng 3.20 Kết tính lún đất mũi cọc 60 Bảng 3.21 Thống kê phương án thỏa mãn yêu cầu dự án 62 Bảng 3.22 Thống kê khối lượng phương án 63 Bảng 3.23 Bảng kê khai phương án chọn .66 Bảng 3.24 Quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc PCC .79 ix ... ĐẤT YẾU BẰNG CỌC PCC CHO ĐƯỜNG THỬ TÀU, DEPOT – HÀ ĐÔNG 33 3.1 Giới thiệu cơng trình đường thử tàu tàu, Depot Hà Đông 33 3.1.1 Khái quát chung dự án 33 3.1.2 Địa lý môi... pháp xử lý đất yếu bấc thấm .8 1.2 Xử lý cọc PCC .8 1.2.1 Tổng quan xử lý cọc PCC 1.2.2 Các cơng trình nước giới sử dụng cọc PCC để xử lý 1.2.3 Q trình thi cơng cọc PCC. .. cho người làm Địa kỹ thuật có thêm phương pháp để đánh giá so sánh xử lý cho cơng trình yếu, chịu tải trọng đứng lớn 32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC PCC CHO ĐƯỜNG THỬ TÀU, DEPOT