Nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất gia cố nền công trình xây dựng trên địa bàn thành phố hội an quảng nam

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Chữ ký Trần Văn Long i LỜI CÁM ƠN Trước tiên cho gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Thủy Lợi, Quý Thầy Cô Bộ mơn Địa Kỹ thuật khơng quản ngại khó khăn tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tơi bạn học viên khác lớp cao học 25C11 kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn vô quý báu suốt thời gian tham gia học tập Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồng Việt Hùng, TS Phạm Quang Đông, người Thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi thời gian học tập trình thực luận văn tốt nghiệp khóa học Trong q trình thực luận văn, Quý Thầy hỗ trợ nhiều việc cung cấp, bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tài liệu quan tâm quý báu, giúp đỡ tơi việc nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy, Cơ, Anh, Chị nhân viên Phịng Đào tạo Đại học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi, đồng nghiệp quan,người thân bạn bè lớp 25C11 giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực luận văn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CÁM ƠN ii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài .2 III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu IV Kết đạt luận văn V Nội dung luận văn .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 1.1 Khái niệm đất yếu xây dựng cơng trình 1.1.1 Khái niệm đất yếu 1.1.2 Một số giải pháp xử lý đất yếu .5 1.2 Tổng quan cọc xi măng đất .7 1.2.1 Giới thiệu cọc xi măng đất 1.2.2 Một số ứng dụng cọc xi măng đất 1.2.3 Ưu, nhược điểm cọc xi măng đất 12 1.2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất gia cố cơng trình xây dựng nước ta .13 1.3 Kết luận chương 14 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC XI MĂNG ĐẤT GIA CỐ NỀN 16 2.1 Đặc điểm, tính chất cọc xi măng đất 16 2.1.1 Vật liệu cọc xi măng đất 16 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành cường độ cọc xi măng đất 17 2.1.3 Sự thay đổi cường độ cọc xi măng đất theo thời gian .18 2.1.4 Kinh nghiệm gia cố số loại đất yếu 19 2.2 Các quan điểm tính tốn cọc xi măng đất gia cố đất yếu .22 2.2.1 Quan điểm cọc xi măng đất làm việc “cọc” .22 2.2.2 Quan điểm tính tốn đất hỗn hợp 24 2.2.3 Quan điểm tính tốn kết hợp .28 2.3 Công nghệ thi công cọc xi măng đất 37 2.3.1 Giới thiệu công nghệ trộn sâu 37 2.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XI MĂNG XỬ LÝ NỀN CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG THÀNH PHỐ HỘI AN – QUẢNG NAM 44 3.1 Giới thiệu chung khu vực thành phố Hội An .44 iii 3.1.1 Giới thiệu chung 44 3.1.2 Đặc điểm trầm tích đệ tứ Hội An khu vực lân cận 44 3.1.3 Phân vùng địa chất cơng trình khu vực thành phố Hội An [9] 48 3.2 Về thực trạng cơng trình xây dựng giải pháp móng 59 3.2.1 Sơ lựa chọn giải pháp móng cơng trình 60 3.2.2 Nhận xét 62 3.3 Mơ hình tốn ứng dụng 63 3.3.1 Giới thiệu phần mềm dùng tính tốn 63 3.3.2 Mơ tốn móng cơng trình dân dụng khu vực II 68 3.4 Phân tích, so sánh với giải pháp xử lý khác 76 3.5 Phân tích biện pháp thi cơng 77 3.5.1 Các yêu cầu chung 78 3.5.2 Công bố phương pháp 79 3.5.3 Các công việc chuẩn bị 80 3.5.4 Công tác khoan 80 3.5.5 Công tác vữa 81 3.5.6 Dòng trào ngược 81 3.6 Kết luận chương 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các đặc trưng lý loại đất yếu Bảng 3.1 Các tiêu lý lớp đất 49 Bảng 3.2 Các tiêu lý lớp đất 49 Bảng 3.3 Các tiêu lý lớp đất 50 Bảng 3.4 Các tiêu lý lớp đất 51 Bảng 3.5 Các tiêu lý lớp đất 52 Bảng 3.6 Các tiêu lý lớp đất 53 Bảng 3.7 Các tiêu lý lớp đất 54 Bảng 3.8 Các tiêu lý lớp đất 55 Bảng 3.9 Các tiêu lý lớp đất 55 Bảng 3.10 Các tiêu lý lớp đất 57 Bảng 3.11 Các tiêu lý lớp đất 58 Bảng 3.12 Các tiêu lý lớp đất 58 Bảng 3.5 Các tiêu lý lớp đất 68 Bảng 3.6 Xác định hệ số chuyển đổi modul biến dạng mk 70 Bảng 3.7 Các tiêu lý lớp đất 74 Bảng 3.8 Các thơng số dung tính tốn 75 Bảng 3.10 Các nội dung công việc cần thực thiết kế thi công thi công Jet Grouting 77 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Gia cố cọc xi măng đất sân bay Cần Thơ 11 Hình 1.2 Gia cố cọc xi măng đất móng bồn dầu Cần Thơ 11 Hình 1.3 Gia cố cọc xi măng đất Cảng dầu khí Vũng Tàu 11 Hình 1.4 Cống D10 Hà Nam - 2005 12 Hình 1.5 Cống Trại - Nghệ An - 2005 12 Hình 2.6 Sơ đồ phá hoại đất dính gia cố cọc xi măng đất 30 Hình 2.6 Quan hệ ứng suất- biến dạng vật liệu xi măng- đất 31 Hình 2.8 Phá hoại khối phá hoại cắt cục 31 Hình 2.7 Sơ đồ tính tốn biến dạng 33 Hình 2.10 Các ứng dụng công nghệ trộn sâu 38 Hình 2.11 Sơ đồ thi công trộn khô 39 Hình 2.12 Bố trí trụ trộn khô 39 Hình 2.13 Bố trí trụ trùng theo khối 39 Hình 2.14 Bố trí trụ trộn ướt mặt đất 40 Hình 2.15 Bố trí trụ trùng theo công nghệ trộn ướt 40 Hình 2.16 Sơ đồ thi cơng trộn ướt 40 Hình 2.17 Ổn định khối kiểu A 41 Hình 2.18 Ổn định khối kiểu B 41 Hình 2.19 Cơng nghệ Jet Grouting 42 Hình 3.1 Phân vùng địa chất khu vực thành phố Hội An – Quảng Nam 48 Hình 3.2 Hình trụ hố khoan địa chất thuộc khu vực I 52 Hình 3.3 Hình trụ hố khoan địa chất thuộc khu vực II 56 Hình 3.4 Hình trụ hố khoan địa chất thuộc khu vực III 59 Hình 3.5 Giao diện lựa chọn phương pháp phân tích 65 Hình 3.6 Giao diện lựa chọn mơ hình hóa tốn phân tích 66 Hình 3.7 Giao diện lựa chọn mơ hình hóa vật liệu 67 Hình 3.8 Giao diện lựa chọn mơ hình hóa móng cọc kết cấu cứng gia cường 67 Hình 3.9 Các bước mơ cấu kiện cứng 68 Hình 3.10 Trụ địa chất cơng trình thuộc khu vực II 69 Hình 3.11 Điều kiện biên toán gia cố cọc đất-xi măng 72 Hình 3.12 Phổ chuyển vị đứng gia cố cọc đất–xi măng 75 vi MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Trong cơng tác xây dựng, vấn đề chọn giải pháp xử lý móng cho cơng trình vấn đề quan trọng, yếu tố đảm bảo bền vững cho cơng trình suốt q trình sử dụng Nhiều giải pháp móng hợp lý ứng dụng rộng rãi cho loại cơng trình, khu vực địa chất khác Hiện nay, tình hình hoạt động xây dựng địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam vấn đề xử lý gia cố cho công dân dụng chưa quan tâm nghiên cứu sâu, chưa nghiên cứu đưa giải pháp xử lý để lựa chọn cách tối ưu nhất, phần lớn cơng trình thường sử dụng giải pháp đóng cọc tre để gia cố sử dụng móng cọc bê tông đổ chổ, cọc bê tông dự ứng lực Trên địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam, khu vùng trũng “Cẩm Phô, Minh An ven sông Hội An” khu “vùng Cẩm Châu, Cẩm Thanh ven sơng Cổ Cị” đặc điểm địa chất cơng trình phức tạp Phần lớn đất yếu có chiều dày lớn, khả chịu tải trạng thái tự nhiên thấp, đất biến dạng lớn Việc áp dụng giải pháp sử dụng móng cho cơng trình xây dựng cịn nhiều vấn đề xảy ra, giải pháp móng chưa phù hợp với quy mơ cấp cơng trình sức chịu tải móng lớn nhiều so với thực tế, nhiều cơng trình có độ lún vượt q giới hạn cho phép làm hư hỏng, an toàn trình sử dụng, gây thiệt hại mặt kinh tế, gây lãng phí vốn đầu tư xây dựng cơng trình Vì vậy, việc nghiên cứu, tính tốn để tìm giải pháp móng hợp lý sử dụng cho cơng trình xây dựng địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam cần thiết Để ứng dụng rộng rãi cọc đất xi măng xây dựng dân dụng, đặc biệt điều kiện xây chen khu đô thị Đề tài luận văn:”Nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất gia cố cơng trình xây dựng địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam” có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn II Mục đích đề tài Đề tài có mục đích nghiên cứu, phân tích nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến làm việc cọc xi măng đất sử dụng xử lý đất yếu Phân tích sở lý thuyết tính tốn cơng trình dân dụng gia cố cọc xi măng đất, nghiên cứu vai trò ảnh hưởng cọc xi măng đất III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Thu thập tài liệu nghiên cứu lý thuyết: Tiêu chuẩn thiết kế nước, tài liệu, báo cáo khoa học, giáo trình hướng dẫn tính tốn thiết kế xử lý đất cọc xi măng đất Thu thập phân tích số liệu kết thí nghiệm thi cơng dự án đầu tư xây dựng có sử dụng giải pháp cọc xi măng đất gia cố đất yếu triển khai Mơ tốn cố kết đất yếu xử lý cọc xi măng đất theo phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm GEO-STUDIO-2007 để phân tích ứng suất biến dạng đất Đề tài tập trung nghiên cứu áp dụng tính tốn cho cơng trình xây dựng dân dụng đất yếu thành phố Hội An – Quảng Nam IV Kết đạt luận văn Phân tích nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến làm việc cọc xi măng đất xử lý đất yếu như: chiều sâu cắm cọc, đường kính cọc, khoảng cách cọc, hàm lượng xi măng/m3 Đề xuất giải pháp thiết kế hiệu sử dụng cọc xi măng đất xử lý cơng trình xây dựng dân dụng thành phố Hội An – Quảng Nam V Nội dung luận văn Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất Chương 2: sở lý thuyết tính toán cọc đất xi măng gia cố Chương 3: ứng dụng cọc đất xi măng xử lý cho cơng trình xây dựng thành phố hội an – quảng nam Kết luận kết nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 1.1 Khái niệm đất yếu xây dựng cơng trình 1.1.1 Khái niệm đất yếu Đất yếu có khả chịu tải nhỏ (0,51 daN/cm2); Tính nén lún lớn (a > 0,1 cm2/kg), hệ số rỗng lớn (e > 1); Mô đun biến dạng thấp (E0 < 50 daN/cm2); Khả chống cắt bé (, c bé); khả thấm nước bé; hàm lượng nước đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8 dung trọng bé Đất yếu đất sét yếu, đất cát yếu, bùn, than bùn đất hữu cơ, đất thải,…Đất yếu tạo thành lục địa (tàn tích, sườn tích, gió, …), vùng vịnh (cửa sông, tam giác châu, vịnh biển) biển (khu vực nước nông) Chiều dày lớp đất yếu thay đổi từ vài mét đến 35  40 m Các đặc trưng địa kỹ thuật đất yếu định thành phần khống vật sét cấu tạo đất cấu trúc nguyên tử đất Các đặc trưng lý đất yếu tham khảo Bảng 1.1 (Nguyễn Quang Chiêu Nguyễn Xuân Đào, 2004) [1] Các đặc trưng Bảng 1.1 Các đặc trưng lý loại đất yếu Than bùn Đất hữu Bùn Đất sét mềm Hàm lượng nước  (%) 200 1000 100  200 60 150 30 100 Hệ số rỗng  3,0 10,0 2,0 3,0 1,5 3,0 1,2 2,0 Độ rỗng n 0,75 0,9 0,7 0,8 0,6 0,75 0,55 0,7 Độ nén lún Cc/(1+) 0,4 0,8 0,20,35 0,25 0,4 0,15 0,3 Hệ số thấm k (m/s) 10-4 10-9 10-6 10-9 10-7 10-9 10-9 10-11 Hệ số cố kết Cv (m2/s) 10-6 10-7 10-6 10-8 10-7 10-8 10-7 10-9 10 50 10 50 10 50 10 50 0,5 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,5 1,0 0,7 1,5 1,0 1,6 Lực dính khơng nước Cu (kPa) Suất biến đổi Cu =Cu/’ Khối lượng thể tích khơ 0,1 0,5 Tính Rtc theo TCXD 9362-2012 [5]: Rtc  m  Ab  Bh    Dc   98,1 (kN/m2) Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc, m=0,8 b: Bề rộng cạnh móng nhỏ (giả định) (m), b=1m h: Độ sâu chôn móng dự kiến (m), h=3,5m  : Trọng lượng riêng trung bình đất nằm đáy móng,  = 16,7 (kN/m2) c: Lực dính đơn vị đất nằm đáy móng, c= 9,9 (kN/m2)  tc : Góc nội ma sát tiêu chuẩn,  tc = 6,50 A, B, D: Hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát lớp đất nằm đáy móng Với  tc = 6,50, A= 0,11; B= 1,43; D= 3,77  = 190 (kN/m2) > Rtc = 98,1 (kN/m2) Đất đáy móng khơng đảm bảo an tồn Khi gia cố cọc tre với chiều dài cọc 2,5m, đường kính cọc 0,06m, cường độ đất chưa đảm bảo u cầu chịu tải trọng cơng trình Vì cần phải phân tích thêm phương án xử lý khác để đối chứng 3.3.2.2 Phương án xử lý cọc đất - xi măng Các tiêu mô đun biến dạng cọc thông số tương đương tham khảo [16], từ Tiêu chuẩn TCVN 9906-2014 Cơng trình Thủy lợi - Cọc đất - xi măng thi công theo phương pháp Jet-Grouting luận văn nghiên cứu tiêu lý cọc đất - xi măng tác giả Thái Hồng Sơn Hàm lượng xi măng 300 kg/m3 Cường độ kháng nén trục qu=7 kg/cm2 71 T¶i träng p = 190 kN/m2 -2 §XM1 -4 §XM2 líp líp -6 Cao Do (m) -8 líp -10 -12 -14 -16 líp -18 -20 -22 -24 líp -26 -28 -30 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Khoang Cach (m) Hình 3.11 Điều kiện biên toán gia cố cọc đất-xi măng Tải trọng cơng trình tác dụng lên đáy móng p = 190 (kN/m2) Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 1m Chiều dài cọc đất-xi măng dài 4m, đường kính cọc 0,6m hàm lượng 300kg/m3 cắm xuống lớp Cường độ tính tốn thiết kế tuổi 28 ngày Khi gia cố móng cơng trình, cọc đất xi măng làm việc coi tương đương có tiêu lý cải thiên, nâng cao khả làm việc Các tiêu lý cọc đất xi măng xác định từ tài liệu với thông số chủ yếu sau Gọi a tỷ số diện tích thay cọc khối gia cố (cọc bố trí theo lưới vng), ta có biểu thức xác định as sau: Acol   d     as = Asoil  s  72 tđ=as.soil + (1-as)soil Ctđ = Ccol.as + (1 - as).Csoil tđ = col.as + - as).soil Etđ = Ecol.as + (1 – as).Esoil Trong đó: D: Đường kính cọc ĐXM, d= 0,6m S: Khoảng cách cọc, s=0,6m tđ: Trọng lượng riêng tương đương khối gia cố col: Trọng lượng riêng vật liệu cọc soil: Trọng lượng riêng đất Csoil: Sức kháng cắt đất Ctđ: Cường độ kháng cắt tương đương khối gia cố col: Góc ma sát vật liệu cọc soil: Góc ma sát đất tđ: Góc ma sát tương đương Etđ: Mô đun biến dạng tương đương khối gia cố Ecol: Mô đun biến dạng vật liệu cọc Esoil: Mô đun biến dạng đất Các kết tính tốn kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn: - Trạng thái giới hạn I: Kiểm tra điều kiện sức chịu tải - Trạng thái giới hạn II: Kiểm tra điều kiện biến dạng (tổng độ lún S) 73 - Sau gia cố, đất tương đương có tiêu thể bảng 3.7 Bảng 3.7 Các tiêu lý lớp đất Tên lớp Cọc đất-xi măng Đất tự nhiên Lớp Lớp Lớp Lớp Nền tương đương Ecol= 135000 kN/m2 Esoil= 5630 kN/m2 Etđ= 107237 kN/m2 col= 19 kN/m3 soil= 16,9 kN/m3 tđ= 18,5 kN/m3 col= 300 soil= 140 tđ= 26,570 ccol= 250 kN/m2 csoil= 7,1 kN/m2 ctđ= 197,9 kN/m2 Ecol= 135000 kN/m2 Esoil= 2459 kN/m2 Etđ= 106557 kN/m2 col= 19 kN/m3 soil= 16,7 kN/m3 tđ= 18,5 kN/m3 col= 300 soil= 6,50 tđ= 24,960 ccol= 250 kN/m2 csoil= 9,9 kN/m2 ctđ= 198,5 kN/m2 Ecol= 135000 kN/m2 Esoil= 2389 kN/m2 Etđ= 106541 kN/m2 col= 19 kN/m3 soil= 15,6 kN/m3 tđ= 18,3 kN/m3 col= 300 soil= 6,50 tđ= 24,960 ccol= 250 kN/m2 csoil= 1,2 kN/m2 ctđ= 196,6 kN/m2 Ecol= 135000 kN/m2 Esoil= 9200 kN/m2 Etđ= 108003 kN/m2 col= 19 kN/m3 soil= 17,2 kN/m3 tđ= 18,6 kN/m3 col= 300 soil= 310 tđ= 30,210 ccol= 250 kN/m2 csoil= 1,1 kN/m2 ctđ= 196,5 kN/m2 Kiểm tra sức chịu tải a Cường độ chịu tải bề mặt khối xử lý Cường độ chịu tải đất yếu xung quanh cọc đất xi măng: Tính Rtc theo TCXD 9362-2012 [5]: Rtc  m  Ab  Bh    Dc   1194, (kN/m2) Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc, m=0,8 b: Bề rộng cạnh móng nhỏ (giả định) (m), b=1m h: Độ sâu chơn móng dự kiến (m), h=1m : Trọng lượng riêng tương đương khối gia cố,  = 18,5 (kN/m2) 74 C: Lực dính tương đương khối gia cố, c= 197,9 kN/m2 : Góc ma sát tương đương khối gia cố, =26,570 A, B, D: Hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát lớp đất nằm đáy móng Với =26,570, A= 0,88; B= 4,52; D= 7,04  = 190 (kN/m2) < Rtc = 1194,2 (kN/m2) Đất đáy móng đảm bảo an tồn Việc kiểm tra biến dạng cơng trình mơ mơ hình số Sử dụng phần mềm Geostudio 2007 với thơng số tính tốn cho bảng 3.8 Bảng 3.8 Các thơng số dung tính tốn E( kN/m2)  (kN/m3) µ Lớp 5630 16,9 0,3 Lớp 2459 16,7 0,3 Lớp 2389 15,6 0,3 Lớp 7500 17,2 0,32 Lớp 12000 17,1 0,35 Gia cố ĐXM1 107237 18,5 0,28 Gia cố ĐXM2 106557 18,5 0,28 Móng 2,4x107 25 0,2 Lớp đất T¶i träng p = 190 kN/m2 -2 §XM1 -4 §XM2 0.05 -6 líp 0.05 -8 0.0 -10 45 0.0 líp 0.03 -14 -16 0.01 15 -12 0.0 líp 0.005 Cao Do (m) líp -18 -20 -22 -24 líp -26 -28 -30 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Khoang Cach (m) Hình 3.12 Phổ chuyển vị đứng gia cố cọc đất–xi măng 75 3.0 Hình 3.12 thể kết chuyển vị sau gia cố cọc đất-xi măng, cọc gia cố có chiều dài 4m, đường kính cọc d = 60 cm Cho thấy chuyển vị đứng lớn đáy móng 5,5cm Trị số độ lún nhỏ độ lún giới hạn [S]= 8cm Như vậy, với tải trọng cơng trình dân dụng mức p=190 kN/m2 (tương đương nhà dân sinh tầng) sau gia cố cọc đất-xi măng, cọc gia cố có chiều dài 4m, đường kính cọc d = 60 cm đảm bảo yêu cầu lún Vậy với cơng trình nhà tầng đến tầng, dùng cọc đất-xi măng có đường kính 60cm, chiều dài cọc 4,0 m Hàm lượng xi măng 300 kG/m3 phù hợp 3.4 Phân tích, so sánh với giải pháp xử lý khác Đối với cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp thấp tầng (dưới tầng) đô thị nay, thường áp dụng chủ yếu biện pháp sau - Thay đất yếu đệm cát - Gia cố cọc tre - Cải tạo đất cọc cát - Móng cọc bê tơng cốt thép Việc sử dụng biện pháp nói đơi khơng thực Vì sử dụng phương án cải tạo đệm cát điều kiện xây chen thị, lớp đệm cát dày từ đến m, đào sâu q khó khăn thi cơng Nếu sử dụng cọc tre, cải tạo lớp đất dày từ 2,5 m đến 3,0 m Mức độ cải thiện thêm nhỏ nên nhiều cơng trình khơng đảm bảo mặt kỹ thuật Cải tạo cọc xi măng cát có ưu điểm chiều dày lớp xử lý lớn hơn, nhiên cọc xi măng cát lại có hạn chế định định mức dự tốn, quy trình thi cơng quản lý chất lượng cịn nhiều hạn chế, chiều dài cọc thường nhỏ 6m, mức độ cải thiện không cao [16] Ở địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam, phương án cải tạo cọc xi măng cát, cọc tre, đệm cát cho cơng trình dân dụng thường sử dụng nên địa phương thường dùng móng cọc dẫn đến giá thành xây dựng tăng lên 76 Phương pháp gia cố cọc đất-xi măng có ưu điểm có khả xử lý sâu (đến 20 m), thích hợp với loại đất yếu, thi công điều kiện ngập sâu nước điều kiện trường chật hẹp Sở Xây dựng tỉnh Hải Dương tiến hành nghiên cứu thực nghiệm kết nén tĩnh cọc đất-xi măng theo công nghệ Jet-Grouting thi cơng vùng đất yếu có kết luận là: Đối với công trình quy mơ tải trọng từ tầng đến tầng xây dựng đất yếu, phương án thiết kế gia cố đất yếu cọc đất-xi măng tiết kiệm kinh phí lớn (khoảng 50%) chi phí xây dựng móng so với phương án móng cọc bê tơng cốt thép Đối với cơng trình xây dựng tầng, chi phí cho phương án gia cố cọc đất xi măng chi phí cao khoảng 30% so với phương án xử lý truyền thống đệm cát, cọc tre việc thiết kế thi công xử lý cọc đât-xi măng có ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống là: Có sở lý thuyết thực nghiệm để kiểm chứng, không bị ảnh hưởng mực nước ngầm cao, thời gian thi công nhanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường so với phương pháp khác tận dụng lượng xi măng dư thừa 3.5 Phân tích biện pháp thi công Thiết kế thi công thi công cọc xi măng đất công nghệ Jet Grouting phải bao gồm công việc liệt kê bảng 3.10: Bảng 3.10 Các nội dung công việc cần thực thiết kế thi công thi công Jet Grouting STT Công việc Thiết kế sơ phần kết cấu xử lý xác lập sở địa kỹ thuật cho kết cấu Xem xét khâu chuẩn bị cơng trình tạm phục vụ thi cơng Đánh giá lại liệu địa hình, địa chất, so sánh giả thiết đặt để thiết kế thi cơng Đánh giá tính khả thi thiết kế Thi công cọc thử (nếu cần) tiến hành thí nghiệm cọc thử Phân tích đánh giá kết thí nghiệm cọc thử Đánh giá phương pháp lựa chọn thiết lập quy trình thi cơng 77 Xác định kích thước, vị trí định hướng cho phần tử cọc Lập trình tự thi cơng 10 Tiến hành thi cơng theo trình tự lập 11 Thơng báo cho bên liên quan tiêu chi thiết kế chủ yếu để bên xem xét, đóng góp ý kiến Thiết lập quy định việc quan trắc tác động công tác thi công 12 Jet Grouting cơng trình lân cận (loại thiết bị, độ xác, tần suất đo đạc) xử lý kết quan trắc 13 14 15 16 17 Quy định giới hạn cho phép tác động thi công cọc đất ximăng gây cơng trình lân cận Tiến hành thi cơng cọc đất ximăng, đồng thời theo dõi kiểm tra, kiểm soát thông số thiết kế Giám sát thi công, thiết lập yêu cầu chất lượng Quan trắc tác động lên cơng trình lân cận q trình thi cơng gây Kiểm sốt chất lượng thi công (chất lượng sản phẩm) Cần phải ý loại bỏ hạt to vật liệu chúng làm tắc lỗ 3.5.1 Các yêu cầu chung Thi cơng Jet Grouting địi hỏi phải có kiến thức kinh nghiệm riêng lĩnh vực Chú ý: áp lực cao sinh trình nhằm làm rời đất phạm vi cọc không phá rộng sang phạm vi xung quanh Các bước thi cơng cọc đất ximăng xử lý nói chung xử lý cơng trình đường nói riêng thơng thường gồm có: - Khoan tạo lỗ tới độ sâu thiết kế - Sau khoan tạo lỗ, đưa đầu khoan tới đáy lỗ - Phụt vữa đồng thời vừa xoay vừa rút cần khoan theo tốc độ xoay, tốc độ rút áp lực lưu lượng bơm định trước 78 3.5.2 Công bố phương pháp Trước bắt đầu thi công, phải nộp công bố phương pháp sử dụng Bản công bố phải bao gồm tối thiểu thông tin sau: - Phạm vi mục đích kết cấu cọc đất ximăng - Mơ tả địa chất - Hình dạng cọc đất ximăng yêu cầu - Hệ thống (dây chuyền) thiết bị sử dụng - Khoan, phụt, trình tự thi cơng, quy trình làm việc - Các thông số thi công - Vật liệu (cho khoan phụt) - Các ý nhằm tránh tượng lún trương nở bất lợi, đặc biệt đất sét sét mịn - Bố trí cơng trường khu vực thi cơng - Máy móc thiết bị - Phương pháp xử lý dung dịch trào ngược - Quy trình kiểm tra chất lượng hợp đồng đòi hỏi - Các biện pháp đảm bảo tính xác khoan - Quy trình đối phó gián đoạn - Các biện pháp đảm bảo cao trình đỉnh cọc ximăng đất giữ nguyên giai đoạn sơ ninh vật liệu - Các sửa đổi thơng số xảy q trình thi cơng - Các phương pháp thí nghiệm - Các văn bản, vẽ thiết kế 79 3.5.3 Các công việc chuẩn bị - Cần chuẩn bị mặt làm việc ổn định khô - Vị trí xác lỗ khoan phải xác định đánh dấu - Cần chuẩn bị hệ thống thu gom thải đổ dòng trào ngược - Các giả thiết thiết kế tình trạng kết cấu hình dạng cơng trình lân cận cần phải xác nhận lại chắn trước tiến hành thi công 3.5.4 Công tác khoan Thiết bị Jet Grouting phải thực quy trình thiết kế thơng qua: - Chuyển động xoay trịn tịnh tiến đầu theo tốc độ định trước - Cung cấp vữa từ trạm trộn theo áp lực lưu lượng định trước Chiều dài đường dẫn vữa phụt, chiều cao đầu xoay không ngắn chiều dài thiết kế cọc đất xi măng Nếu chiều sâu lớn hạn chế đường vào công trường, đường dẫn nên hạn chế số đoạn để hạn chế ảnh hưởng đến vận hành Cơng tác khoan thực sử dụng khí, nước, dung dịch sét, vữa bọt để xối hố khoan khoan Nếu cần thiết phải dùng đến ống lồng Khi hố khoan không ổn định dung dịch khoan bị tổn thất nhiều điều kiện địa chất có xu hướng cản trở dịng trào ngược, cần phải có biện pháp xử lý thích hợp Sự sai lệch vị trí thực tế vị trí lý thuyết khơng vượt q 50mm, trừ có thiết kế định khác Sự sai lệch so với trục khoan lý thuyết không vượt 2% chiều sâu khoan không vượt 20m Dung sai lớn chấp nhận độ sâu khoan lớn Khoảng cách vách hố khoan cần khoan phải đủ để dịng trào di chuyển lên miệng hố 80 Nếu gặp vật cản khơng biết trước nằm lịng hố khoan, cần phải có biện pháp xử lý để tránh ảnh hưởng xấu đến giai đoạn 3.5.5 Công tác vữa Công tác vữa phải thực giám sát người có chun mơn phù hợp Cần phải trì tầng phản áp (lớp đất nằm lỗ vữa nằm cao mặt đất) đủ dày để tránh hiệu ứng rạn nứt cục thủy lực Chiều dày tầng phản áp thay đổi từ 0,5 m hố khoan đứng 2,0 m hố khoan ngang giảm xuống có biện pháp thích hợp (ví dụ: dùng bê tơng tường dày đè lên) Nếu công tác vữa phần tử bị gián đoạn lý thực lại phải thực đầy đủ bước giống làm lại từ đầu để bảo đảm liên tục phần tử 3.5.6 Dịng trào ngược Trong suốt q trình khoan phụt, ln ln phải có người quan sát đặc điểm dịng trào ngược Một số biện pháp, giải pháp thi công đề dựa kết phân tích số tiêu lý hố dịng trào ngược Nếu q trình thi cơng có tượng khác thường dịng trào ngược cần phải xem xét lại thông số phương pháp thi cơng Khi dịng trào ngược bị giảm khơng rõ nguyên nhân phải kiểm tra xử lý ngay, xem có phải khe hở dọc ống bị bịt kín hay khơng Các biện pháp xử lý dịng trào ngược gồm: - Thu gom dòng trào ngược miệng hố khoan - Tích trữ tạm thời ngồi cơng trường - Xử lý phương pháp phù hợp: Dòng trào ngược sử dụng lại thải vị trí xác định để giảm thiểu tác động xấu môi trường 81 3.6 Kết luận chương Trong chương 3, luận văn tổng hợp tài liệu địa chất khu vực thành phố Hội An – Quảng Nam thấy cơng trình thường có tầng đất yếu dày, với cơng trình nhà dân dụng khoảng tầng, tầng cần có biện pháp xử lý Phân tích thử dần toán gia cố cọc đất-xi măng với chiều dài cọc, chọn chiều dài cọc gia cố đảm không lún vượt mức cho phép Với nhà dân dụng có tầng đến tầng, gia cố cọc đất- xi măng có chiều dài 6,0 m, đường kính cọc 0,6 m Hàm lượng xi măng 300 kg/m3 đạt yêu cầu Các nghiên cứu gia cố cọc đất-xi măng cho thấy hiệu biện pháp so với giải pháp truyền thống khác Vậy kết luận cọc đất- xi măng phù hợp để gia cố cơng trình xây dựng dân dụng địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết đạt luận văn Luận văn tổng hợp kiến thức đất yếu đất yếu, tổng hợp biện pháp xử lý nền, điều kiện áp dụng biện pháp, hiệu tính tốn ứng dụng giải pháp Các số liệu tổng hợp này, giúp học viên dễ dàng so sánh, đối chứng phân tích lựa chọn phương án xử lý cho hiệu quả, tối ưu Các tính tốn thiết kế, thi cơng cơng nghệ cọc đất-xi măng tổng hợp chương luận văn phần sở lý thuyết để áp dụng cơng nghệ Cọc đất-xi măng có sở lý thuyết rõ ràng, nghiên cứu thực nghiệm cho kết tin cậy, khẳng định giải pháp cọc đất xi măng giải pháp có sở khoa học thực tiễn Phân tính tốn ứng dụng phân tích thử dần tốn gia cố cọc đất-xi măng với chiều dài cọc cho toán đất yếu khu vực thành phố Hội An – Quảng Nam Luận văn chọn chiều dài cọc gia cố đảm không lún vượt mức cho phép Với nhà dân dụng có tầng đến tầng, gia cố cọc đất- xi măng có chiều dài 4,0 m, đường kính cọc 0,6 m Hàm lượng xi măng 300 kg/m3 đạt yêu cầu Kiến nghị Vấn đề mặt thi công cọc đất-xi măng vấn đề khó khăn nhất, áp dụng giải pháp khu vực nội thị có mật độ xây dựng cao Đề nghị sử dụng giải pháp cọc xi măng đất thi công công nghệ khoan vữa cao áp cho cơng trình có u cầu xử lý tốt giải pháp kỹ thuật yêu cầu tiến độ thi cơng nhanh, q trình thi cơng đảm bảo khơng bị ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, đồng thời cơng trình hữu tiếp tục sử dụng q trình thi cơng khắc phục cố việc thi công không sử dụng nhiều mặt Hướng nghiên cứu Nghiên cứu tính chất vật liệu ximăng đất thi cơng vùng địa lý khác nhau, đặc biệt vùng đất chua phèn mặn; Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết kế, thi công, kiểm tra chất lượng cọc xi măng đất cho mục đích khác 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt [1] Châu Ngọc Ẩn (2010), “Cơ học đất”, NXB Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Uyên, (2008), Xử lý đất yếu xây dựng, Nxb Xây dựng, Hà Nội [3] Nguyễn Quốc Dũng (chủ biên), Phùng Vĩnh An, Nguyễn Quốc Huy (2005), “Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu”, Nhà xuất nông nghiệp [4] TCXDVN 9403-2012-Gia cố đất yếu phương pháp trụ đất xi măng [5] TCVN-9362-2012 Tiêu chuẩn nhà cơng trình [6] TCVN 10304-2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế [7] Phịng Văn hóa Thơng Tin Hội An (2001), “ Tổng quan Hội An” , Hội An [8] Đài Khí tượng - Thủy văn Đà Nẵng (1994), “Tình hình địa mạo - địa chất khu vực hạ lưu sông Thu Bồn”, Đà Nẵng [9] Các tài liệu địa chất cơng trình khảo sát Hội An từ năm 1996 - 2006 Chủ nhiệm cơng trình: Nguyễn Văn Định - Trường Cao đẳng Cơng nghệ, Kinh tế Thủy lợi miền Trung [10] Trần Quang Hộ (2008), “Cơng trình đất yếu”, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [11] Cao Văn Chí, “Bài giảng Nền Móng Nâng Cao” [12] Nguyễn Ngọc Bích (2010) “Các phương pháp cải tạo đất yếu xây dựng”, NXB Xây dựng [13] Nguyễn Quốc Dũng (2011), “Application cases and successful experience of Jet Grouting method in Viet Nam”, Geotec Ha Noi 2011 84 [14] Tiêu chuẩn thực hành, “Đất vật liệu đắp khác có gia cường (có cốt), Tiêu chuẩn Anh BS 8006: 1995 [15] TCVN 4200-2012 Đất xây dựng - phương pháp xác định tính nén lún phịng thí nghiệm [16] Nguyễn Quốc Dũng (2014)- Hướng dẫn thiết kế thi công cọc đất-xi măng theo công nghệ Jet-Grouting-Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2014 85 ... ứng dụng cọc đất xi măng xử lý cho cơng trình xây dựng thành phố hội an – quảng nam Kết luận kết nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 1.1 Khái niệm đất yếu xây. .. địa bàn thành phố Hội An – Quảng Nam cần thiết Để ứng dụng rộng rãi cọc đất xi măng xây dựng dân dụng, đặc biệt điều kiện xây chen khu đô thị Đề tài luận văn:? ?Nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất. .. dân dụng thành phố Hội An – Quảng Nam V Nội dung luận văn Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất Chương 2: sở lý thuyết tính tốn cọc đất xi măng gia cố Chương