Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới đường vào cấu cấp 60 đắp cao ở huyện nhà bè và vùng phụ cận

Đaiï Hoc ï Quoc Gia Tp Hồ Chí Minh TR Ư Ơ N Ø G ĐAIÏ HOC Ï BAC Ù H KHO A - NGUYEN Ã ĐƯC Ù HON À G VAN Â NGHIEN Â CÖU Ù ON Å Đ Ị N H V À BI EN Á D AN Ï G CUA Û N EN À ÑAT Á Y EU Á DƯƠIÙ ĐƯƠN Ø G V AO Ø C AU À C AP Á 60 Ä NHAØ BÈ VÀ VUN Ø G PHỤ CAN Ä Đ AP É CAO Ở HUYEN Chuyen â ngan ø h : C ON Â G T RÌ N H T RE N Â NE N À Ñ AT Á Y EU Á Mã số ngan ø h : 31 10 02 LUAN Ä VAN Ê THAC Ï SÓ ù g nam ê 2005 TP HỒ CHÍ MINH , than C ON Â G T RÌ N H Đ Ö Ô C Ï H O AN Ø T H AN Ø H TAIÏ Ï BAC Ù H K HOA T RƯ Ơ N Ø G ĐAIÏ HOC ĐAIÏ HOC Ï QUOC Á G IA T P H O À C H Í M IN H Cán hướng dẫn khoa học : GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS LÊ BÁ VINH Cán chấm nhận xét : Caùn chấm nhận xét : Luận văn Thạc só bảo vệ HOIÄ ĐON À G CHA M Á BAO Û V EÄ LUAN Ä V AN Ê tháng năm 2005 THA C Ï SĨ TRƯƠN Ø G ĐAIÏ HOC Ï BAC Ù H KHOA ngày TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN ĐỨC HỒNG VÂN Phái : NỮ Ngày tháng năm sinh : 09/9/1964 Nơi sinh : SÀI GÒN Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU MSHV : 00903238 I TÊN ĐỀ TÀI : NGHIEN Â CƯU Ù ON Å ĐỊNH VÀ BIEN Á DAN Ï G CUA Û NEN À ĐAT Á YEU Á DƯƠIÙ ĐƯƠN Ø G VA O Ø CAU À CAP Á 60 ÑAP É CAO Ở HUYEN Ä NHÀ BÈ VÀ VUN Ø G PHỤ CAN Ä II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : NHIỆM VỤ : Nghiên cứu ổn định biến dạng đất yếu đường vào cầu cấp 60 đắp cao huyện Nhà Bè vùng phụ cận NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU : PHẦN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1.- Nghiên cứu tổng quan công trình đường vào cầu đắp cao đất yếu PHẦN II : NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2.- Nghiên cứu đất yếu vùng đồng sông Cửu Long khu vực ven sông huyện NhàBè Chương 3.- Nghiên cứu cấu tạo công trình đường vào cầu đắp cao đất yếu Chương 4.- Nghiên cứu tính toán ổn định công trình đường vào cầu cấp 60 đắp cao đất yếu Chương 5.- Nghiên cứu tính toán biến dạng công trình đường vào cầu cấp 60 đắp cao đất yếu Chương 6.- Nghiên cứu mở rộng toán xác định mức độ cố kết đất yếu xử lý hệ thống giếng cát huyện Nhà Bè vùng lân cận PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 7.- Các nhận xét, kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG : : : 20 – 01 – 2005 30 – 09 – 2005 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS LÊ BÁ VINH CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS VÕ PHÁN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ BÁ VINH Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày ……… tháng …… năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CÁM ƠN Được giảng dạy hướng dẫn tận tình thầy cô phụ trách lớp Cao học – Công Trình Trên Nền Đất Yếu – Khóa 14 , hoàn thành Luận văn Thạc só sau thời gian hai năm học tập nghiên cứu trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh – 2003 ÷ 2005 Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn tất thầy cô hết lòng truyền đạt kiến thức quý báu thời gian qua cho thân cho anh chị em lớp Cao học Khóa14 Đặc biệt, muốn gửi lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư Tiến só Khoa học Lê Bá Lương – Người nhiệt tình hướng dẫn không ngừng động viên, giúp đỡ trình thực Luận văn Bên cạnh đó, lời khuyên góp ý chân thành Tiến só Lê Bá Vinh giúp tìm hướng đạt hiệu cao việc nghiên cứu vấn đề khoa học Luận văn Tôi xin trân trọng nhắc đến khuyến khích quan tâm giúp đỡ Giáo sư Tiến só Khoa học Nguyễn Văn Thơ, Phó Giáo Sư Tiến Só Trần Thị Thanh - Những kiến thức sâu rộng kinh nghiệm quý báu trình nghiên cứu khoa học thực nghiệm Giáo sư giúp chọn bước đắn trình thực Luận văn Tôi xin chân thành cám ơn Tiến só Châu Ngọc Ẩn , người tận tình truyền đạt kiến thức khoa học cần thiết tạo điều kiện thuận lợi để hoàn tất chương trình Cao học Cuối cùng, xin tỏ lòng biết ơn nhiệt tình tích cực đơn vị, phòng, ban giúp đở thực thành công Luận văn : Bộ môn Địa – Nền Móng, phòng Đào tạo Sau Đại Học, Công ty NAGECCO, Công ty Hồng Đức, Công ty Cầu Phà – Sở Giao Thông Công Chánh Tp Hồ Chí Minh, … TOM Ù T AT É LUAN Ä V AN Ê Kết quan trắc lún nhiều công trình đường đắp cao đất yếu cho thấy độ lún theo thời gian đất có nhiều khác biệt so với kết tính toán Điều dẫn đến lúng túng nhà đầu tư đơn vị thi công việc lập tiến độ thi công Khá nhiều cố lún sụt gây nứt nẻ chí phá hoại kết cấu mặt đường xảy phán đoán sai lầm diễn biến cố kết đất Để giải vấn đề này, luận văn sâu nghiên cứu trình cố kết đất yếu xử lý hệ thống giếng cát không hoàn chỉnh Căn vào kết nghiên cứu thực nghiệm độ lún theo thời gian hoạt động áp lực nước lỗ rỗng đất yếu khu vực huyện Nhà Bè vùng lân cận, tác giả phân tích kiến nghị : tỉ số hệ số cố kết theo phương ngang hệ số cố kết theo phương đứng Ch ~ Cv, giải pháp cho toán xác định mức độ cố kết đất yếu xử lý hệ thống giếng cát không hoàn chỉnh ABSTRACT Settlement-time observations in the embankment projects in soft soil show differences between practical settlement and settlement resulting from onedimentional consolidation problem For this reason, it is difficult for investor and contractors to control progress of the project Faulty prediction of consolidation of soft soil can cause several problems in executing The problems with settlement can crack the structure of the surface of the roads or even destroy them To solve this problem, the consolidation of soft soil which is reinforced uncompleted sand drain well systems is presented in this MA.Thesis Based on experimental research into settlement-time and activation of pore pressure in soft soil in Nha Be district and neighbouring areas, the author analysed results and proposed : the ratio of the horizontal coefficient of consolidation and the vertical coefficient of consolidation Ch ~ Cv, ; the solution to consolidation problem of soft soil reinforced uncompleted sand drain well systems MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn Thạc Sỹ Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Thạc Sỹ / Abstract PHẦN MỞ ĐẦU I- Đặt vấn đề nghiên cứu II- Giới hạn đề tài III- Phương hướng nghiên cứu đề tài PHẦN I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.1.- Những phương pháp cải tạo đất yếu 1.2.- Các cố điển hình công trình đường đắp cao 1.2.1/ Đường vào cầu số 1.2.2/ Đường vào cầu Mương Chuối 1.2.3/ Đường vào cầu An Nghóa 1.2.4/ Đường vào cầu Phú Xuân 1.2.5/ Đường vào cầu Cống Dinh 1.3.- Các dạng xử lý đường vào cầu đắp cao đất yếu 1.3.1/ Đường vào cầu Phú Xuân 1.3.1/ Đường vào cầu Hiệp Phước 10 1.3.1/ Đường vào cầu Kênh Tẻ 11 1.3.1/ Đường vào cầu Hà Thanh 11 1.4.- Nhận xét 12 PHẦN II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ KHU VỰC VEN SÔNG HUYỆN NHÀ BÈ 2.1.- Đất yếu vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 14 2.1.1/ Cấu trúc địa chất 14 2.1.2/ Phân bố đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 14 2.2.- Đất yếu khu vực ven sông Huyện Nhà Bè vùng lân cận 15 2.2.1/ Đặc điểm 15 2.2.2/ Xaùc định tiêu lý 17 2.2.3/ Thoáng kê tiêu lý đất 17 2.3.- Nhaän xeùt 18 Chương NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CÔNG TRÌNH ĐỪƠNG VÀO CẦU CẤP 60 ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 3.1.- Cấu tạo chung công trình đường đất yếu 22 3.2.- Thieát keá mặt cắt ngang công trình đường đất yếu 22 3.2.1/ Điều kiện xác định cao độ thiết kế tối thiểu 23 3.2.2/ Chieàu cao đường đắp dẫn vào cầu 23 3.2.3/ Độ dốc taluy đường đắp dẫn vào cầu 26 3.2.4/ Chọn loại đất đắp thích hợp 26 3.2.5/ Độ chặt đất đắp đừơng 27 3.3.- Một số biện pháp cải tạo đất yeáu 27 3.3.1/ Khái niệm 27 3.3.2/ Xử lý đất yếu phương pháp đệm caùt 28 3.3.3/ Xử lý đất yếu phương pháp bệ phản aùp 30 3.3.4/ Xử lý đất yếu phương pháp gia tải trước 31 3.3.5/ Xử lý đất yếu phương pháp giếng cát 33 3.3.6/ Xử lý đất yếu phương pháp bấc thấm 35 3.3.7/ Xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân không 37 3.4.- Các biện pháp xử lý đường vào cầu có Huyện Nhà Bè 38 3.5.- Phương hướng nghiên cứu đề tài 40 Chương NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU CẤP 60 ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 4.1.- Mục đích việc tính ổn định 42 4.1.1/ Những vấn ñeà chung 42 4.1.2/ Mục đích tính ổn định đất yếu công trình đường 43 4.1.3/ Mục đích tính ổn định đường đất yếu 45 4.2.- Tính toán ổn định đất yếu dứơi công trình đường 45 4.2.1/ Khái niệm 45 4.2.2/ Nghiên cứu ổn định đất yếu đường theo lý thuyết cân giới hạn 46 4.2.3/ Nghiên cứu ổn định đất yếu đường theo lý thuyết biền dạng tuyến tính 51 4.2.4/ Phương pháp tính ổn định đất yếu đường dùng cho công trình khu vực nghiên cứu 53 4.3.- Tính toán ổn định đường đất yếu 55 4.3.1/ Cơ sở tính toán 55 4.3.2/ Bài toán phương pháp mặt trượt trụ tròn 56 4.3.3/ Phương pháp Fellenius W 58 4.3.4/ Phương pháp A.W.Bishop 59 4.3.5/ Phương pháp Fp cuûa N.N.Maslov 60 4.3.6/ Phương pháp tính toán thường đựơc sử dụng 63 4.4.- Nhận xét, kết luận kiến nghị 64 Chương NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU CẤP 60 ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 5.1.- Những vấn đề chung tính toán biến dạng công trình đường 66 5.2.- Sự phân bố ứng suất đất công trình 69 5.2.1/ Sự phân bố ứng suất trọng lượng thân đất 69 5.2.1/ Sự phân bố ứng suất tải trọng ngoaøi 70 5.3.- Tính độ lún ổn định đất yeáu 70 5.3.1/ Xác định chiều dày vùng hoạt động chịu nén 70 5.3.2/ Độ lún cố kết đất yếu 71 5.3.3/ Độ lún tổng cộng độ lún tức thời 75 5.3.4/ Xác định chiều cao phòng lún 76 5.4.- Tính độ lún theo thời gian 76 5.4.1/ Độ cố kết đất yếu tự nhiên công trình đường 76 5.4.2/ Độ cố kết đất yếu sử dụng giếng cát 79 5.4.3/ Định hướng nghiên cứu thực nghiệm trường 83 Chương NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CỐ KẾT CỦA ĐẤT NỀN ĐƯC XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT Ở HUYỆN NHÀ BÈ VÀ VÙNG LÂN CẬN 6.1.- Nghiên cứu mối quan hệ Cv ~ Ch 84 6.1.1/ Đặt vấn đề 84 6.1.2/ Phương pháp A.Asaoka 86 6.1.3/ Nghiên cứu quan hệ Cv ~ Ch phương pháp A.Asaoka 88 Công trình đường cấp 60 dẫn vào cầu Cống Dinh 89 Công trình đường cấp 60 dẫn vào cầu Rạch Lá 101 6.1.4/ Kết quả, nhận xét kết luận 113 6.2.- Nghiên cứu mức độ cố kết đất khu vực có bố trí hệ thống giếng cát Huyện Nhà Bè 115 6.2.1/ Đặt vấn đề 115 6.2.2/ Sự vận động nước lỗ rỗng đất đến hệ thống giếng cát 119 6.2.3/ Nghiên cứu mức độ cố kết đất yếu phương pháp đo áp lực nước lỗ rỗng (Pneumatic Piezometer) 125 Chương CÁC NHẬN XÉT – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1.- Các nhận xét kết luận 150 7.2.- Định hướng nghiên cứu 153 Phuï lục Tài liệu tham khảo Tóm tắt lý lịch học vieân Date z = -3m z = -7m z = -10m z = -14m z = -16m 14/06 46.400 45.310 41.728 21.080 2.103 17/06 47.000 46.700 42.190 21.250 2.132 20/06 47.600 47.800 42.652 21.680 2.161 23/06 47.800 48.700 42.806 21.900 2.189 26/06 50.590 48.760 44.954 22.030 2.217 29/06 51.432 49.070 45.603 22.000 2.245 08/07 53.865 52.300 47.476 22.750 2.325 11/07 53.954 53.400 47.544 22.900 2.352 14/07 54.150 54.300 47.696 23.050 2.378 17/07 54.750 54.800 48.158 23.300 2.403 20/07 56.450 54.700 49.467 23.750 2.429 23/07 58.050 55.200 50.699 23.700 2.454 26/07 58.350 56.000 50.930 23.770 2.479 29/07 58.570 56.300 51.099 23.800 2.504 Phụ lục - 35 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH CẦU CỐNG DINH – HUYỆN NHÀ BÈ Hình PL5.1.- Cầu Cống Dinh hữu tình trạng đường đầu cầu bị nứt biến dạng lún Hình PL5.2.- Vị trí xây dựng cầu bên cạnh cầu cũ Phụ lục - 36 Hình PL5.3.- Đắp bờ bao chuẩn bị san lấp mặt Hình PL5.4.- San lấp mặt thi công đường đầu cầu Phụ lục - 37 Hình PL5.5.- Thiết bị thi công giếng cát Hình PL5.6.- Kiểm tra thông số kỹ thuật thiết bị Phụ lục - 38 Hình PL5.7.- Thi công giếng cát Hình PL5.8.- Khoan lỗ đặt thiết bị quan trắc lún theo chiều sâu phần đường đầu cầu Phụ lục - 39 Hình PL5.9.- Khoan lỗ lắp đặt thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Hình PL5.10.- Kiểm tra độ sâu lỗ khoan (z = -16m) Phụ lục - 40 Hình PL5.11.- Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Hình PL5.12.- Kiểm tra đầu đo trước lắp đặt Phụ lục - 41 Hình PL5.13.- Đặt đầu đo vào lỗ khoan đến độ sâu yêu cầu Hình PL5.14.- Đắp cát đến cao độ thiết kế Phụ lục - 42 Hình PL5.15.- Quan trắc lún theo thời gian Hình PL5.16.- Kiểm tra số liệu đo lún Phụ lục - 43 Hình PL5.17.- Chuẩn bị đo áp lực nước lỗ rỗng – Lắp ống bơm khí Nitrogen Hình PL5.18.- Ngưng cung cấp khí Nitrogen có dấu hiệu dòng khí thoát ngược trở lại Phụ lục - 44 Hình PL5.19.- Mặt bố trí điểm đo áp lực nước lỗ rỗng Hình PL5.20.- Thi công cọc trụ cầu Phụ lục - 45 Hình PL5.21.- Lắp đặt cốt thép phần đài cọc Hình PL5.22.- Lắp dựng coffa đài cọc Phụ lục - 46 Hình PL5.23.- Đổ béton đài cọc Hình PL5.24.- Lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống dầm dọc phần trụ cầu Phụ lục - 47 Hình PL5.25.- Mố cầu Phụ lục - 48 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : NGUYỄN ĐỨC HỒNG VÂN Sinh ngày : 09/9/1964 Saigon Địa liên lạc : 221B Trần Huy Liệu – Phường – Quận Phú Nhuận Nơi công tác : Công ty TNHH TVXD Lê Đình Điện thoại liên lạc : 08.8 443 915 - 08.9 972 275 - 090 854 292 Quá trình đào tạo : 1982 – 1987 : Học Đại Học Bách Khoa – TP Hồ Chí Minh, Khoa Công Trình Thủy – Chuyên ngành Thủy Lợi Tổng Hợp 1991 – 1993 : Học Đại Học Bách Khoa – TP Hồ Chí Minh, Khoa Xây Dựng – Chuyên ngành Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp 2003 – 2005 : Học viên Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa – TP Hồ Chí Minh – Chuyên ngành Công Trình Trên Nền Đất Yếu Quá trình công tác : 1988 – 1995 : Công tác Ban Quản Lý Công Trình – Sở GTCC Tp Hồ Chí Minh 1995 – 2000 : Công tác Ban Quản Lý DA ĐTXD – Sở GTCC Tp Hồ Chí Minh 2000 – 2003 : Công tác Ban Quản Lý Công Trình Cấp Thoát Nước – Sở GTCC Tp Hồ Chí Minh 2003 – : Công tác Công ty TNHH TVXD Lê Đình ... VỤ VÀ NỘI DUNG : NHIỆM VỤ : Nghiên cứu ổn định biến dạng đất yếu đường vào cầu cấp 60 đắp cao huyện Nhà Bè vùng phụ cận NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU : PHẦN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1.- Nghiên. .. 3.- Nghiên cứu cấu tạo công trình đường vào cầu đắp cao đất yếu Chương 4.- Nghiên cứu tính toán ổn định công trình đường vào cầu cấp 60 đắp cao đất yếu Chương 5.- Nghiên cứu tính toán biến dạng. .. biệt, giá thành cao 3.4- CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ ĐƯỜNG VÀO CẦU CẤP 60 ĐẮP CAO TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ĐÃ CÓ Ở HUYỆN NHÀ BÈ VÀ VÙNG PHỤ CẬN: 3.4.1/ Xử lý đường vào cầu đắp cao đất yếu bệ phản áp : Đường đầu cầu