Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu tân thuận 2 tp hồ chí minh được xử lý bằng hệ cọc bê tông cốt thép; hệ thống giếng cát gia tải trước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o LỮ ĐÌNH VŨ ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN – TP.HCM ĐƯC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 12 NĂM 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN XUÂN THỌ Cán hướng dẫn khoa học 1: TS CHÂU NGỌC ẨN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: Cán chấm nhận xét 1: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: Cán chấm nhận xét 2: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Luận Văn Thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN Luận Văn Thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 200 THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 06 tháng 09 năm 2003 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên : LỮ ĐÌNH VŨ Ngày,tháng,năm sinh : 03/11/1980 Chuyên ngành :Cầu,tuynen công trình khác xây dựng đường ô tô đường sắt Khóa 14 (2003-2005) Phái : Nam Nơi sinh : Quảng Ngãi Mã số : 2.15.10 I TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN – TP.HCM ĐƯC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận – Tp.HCM xử lý hệ cọc bêtông cốt thép ; hệ thống giếng cát gia tải trước Nội dung: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan đất yếu biện pháp xử lý đường vào cầu đắp cao Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán cọc bêtông cốt thép giếng cát gia tải trước đường đắp cao Chương 4: Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận – Tp.HCM Chương 5: Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : …………/…………/ 2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : …………/…………/ 2005 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN XUÂN THỌ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS TRẦN XUÂN THỌ TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Sau năm, khoảng thời gian mà theo học cao học ngành xây dựng Cầu,tuynen công trình khác xây dựng đường ô tô đường sắt Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Hôm hoàn thành luận văn tốt nghiệp thạc só, luận án tốt nghiệp hoàn thành nổ lực thân nhận giúp đỡ nhiều người Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất người giúp hoàn thành luận án tốt nghiệp Đầu tiên xin chân thành cảm ơn thầy Tiến só Trần Xuân Thọ, người trực tiếp hướng dẫn bước vào đường nghiên cứu khoa học, giúp định hướng mục tiêu phương hướng nghiên cứu Tôi nhận từ thầy hướng dẫn tận tình nhiều lời góp ý kiến cần thiết để hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn tất thầy cô môn Cầu Đường, người tận tâm truyền đạt kiến thức cho năm qua Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng đào tạo sau đại học giúp đỡ suốt trình đào tạo Con xin chân thành cảm ơn bố mẹ gia đình động viên giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn Cảm ơn anh chị, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ trình làm luận văn Cảm ơn công ty Kiểm Định Xây Dựng Sài Gòn hỗ trợ giúp đỡ trình làm luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN – TP.HCM ĐƯC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC TÓM TẮT: Thành phố Hồ Chí Minh trung tâm kinh tế nước, với đà phát triển kinh tế thành phố việc phát triển mạng lưới giao thông điều tất yếu Hiện nay, có nhiều công trình cầu đã, xây dựng khu vực TP.HCM, khu vực mà đất yếu Trong vấn đề xử lý đất yếu đường vào cầu đắp cao vấn đề phức tạp Trong nội dung luận án này, tác giả chọn nghiên cứu phương án xử lý đất yếu đường vào cầu áp dụng công trình cầu Tân Thuận 2, Quận – Tp.HCM Phương án xử lý với đường dẫn vào cầu đắp sàn bê tông cốt thép đặt hệ thống móng cọc BTCT đóng xuyên qua lớp đất yếu, tựa đất cứng Và đất yếu đường hai bên hông cầu xử lý hệ thống giếng cát gia tải trước Qua luận án tác giả nghiên cứu ứng xử đất xử lý giếng cát với đất xử lý hệ cọc BTCT theo giai đoạn thi công, từ kiến nghị phương án thi công hợp lý Ổn định biến dạng xử lí kết hợp hệ sàn bê tông cốt thép – tường chắn – cọc bê tông cốt thép – giếng cát nghiên cứu phần tử hữu hạn để mô suốt trình thi công ổn định lâu dài công trình Ngoài tác giả nghiên cứu phương pháp tính khác nhau, so sánh kết tính toán với số liệu quan trắc thực tế, từ kiến nghị phương pháp tính toán hợp lý SUMMARY OF THESIS TITLE OF THESIS: STUDY OF A ACCESS - HIGH EMBANKMENT ROAD TO THE TAN THUAN BRIDGE TREATED BY REINFORCED CONCRETE PILES; VERTICAL SANDY DRAINS ABSTRACT: Ho Chi Minh city is the economic center of whole nation, with the development of economic of the city so the development of transport system is essential So far, there are many bridge projects which have been built, and will build in HCMC where soil is very weak To built access - high embankment road to the bridge over soft soil is a complicative issue In this thesis, the author studies a method to solve the problem of stability and deformation of access - high embankment road that are applying in Tan Thuan bridge, Dist 7, HCMC The main road foundation is put on reinforced concrete plate over the reinforced concrete piles – through soft soil And soft soil of bridge two - side road is treated by vertical sandy drains Through this thesis, the behaviors of soft soil foundation improved by vertical sandy drains and foundation that solved by reinforced concrete piles are analysed in every stage of process Proper methods of construction will be suggested Stability and deformation of the embankments treated by the system of reinforced concrete plate - retaining walls – reinforced concrete piles – vertical sandy drains are studied using finite element method to simulate the problem during its construction and operation Besides, author studies different method of caculating, having compared the analysed and measured results, the proper method of caculating will be proposed MỤC LỤC Chương Giới thiệu 1.1 Vấn đề tồn 1.2 Mục đích, ý nghóa luận văn 1.3 Nội dung luận văn Chương Tổng quan đất yếu biện pháp xử lý đường vào cầu đắp cao 2.1 Đất yếu vấn đề đặt thiết kế thi công đường vào cầu đắp cao đất yếu 2.1.1 Khái niệm đất yếu .3 2.1.2 Các yêu cầu thiết kế đường vào cầu đắp cao đất yếu 2.1.2.1 Chiều cao đường đất yếu 2.1.2.2 Độ dốc đường đất yếu 2.1.3 Các vấn đề ổn định 2.1.4 Caùc vấn đề biến dạng .10 2.1.5 Các vấn đề ảnh hưởng đắp cao đến mố trụ cầu công trình .11 2.2 Những biện pháp thông dụng để xử lý đường vào cầu đắp cao đất yếu hieän 12 2.2.1 Đào thay lớp đất yếu đất tốt đầm chặt kết hợp vải địa kỹ thuaät 12 2.2.2 Giếng cát gia tải trước .15 2.2.3 Bấc thấm (gia tải,bơm hút) 18 2.2.4 Cọc vật liệu rời (coät balat) .19 2.2.5 Cọc đất trộn xi măng vôi 20 2.2.6 Phuïn xịt vữa ximăng 21 2.2.7 Giải pháp cọc cừ tràm đóng đứng 21 2.2.9 Móng cọc bêtông cốt thép (BTCT) 24 Nhận xét 25 Chương Cơ sở lý thuyết tính toán móng cọc bêtông cốt thép giếng cát gia tải trước đường đắp cao 3.1 Phương pháp tính toán đắp cao hệ móng cọc bêtông cốt thép 26 3.1.1 Cọc chịu tải trọng đứng 27 3.1.1.1 Định nghóa coïc 27 3.1.1.2 Sức chịu tải dọc trục cọc theo vật liệu 28 3.1.1.3 Sức chịu tải dọc trục cọc theo đất 29 3.1.1.3.1 Tính sức chịu tải cọc theo tiêu học đất phương pháp tónh học 30 3.1.1.3.2 Ma sát âm .45 3.1.1.4 Một số phương pháp tính thông dụng khác 47 3.1.2 Cọc đứng chịu tải ngang moment .50 3.1.2.1 Đặc điểm ứng xử cọc chịu tải ngang theo Broms 50 3.1.2.2 Sức chịu tải ngang cọc tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 51 3.1.3 Xác định số lượng cọc bố trí cọc móng .54 3.1.4 Kiểm tra tải trọng tác động lên cọc móng cọc 55 3.1.5 Kiểm tra ổn định đất mũi cọc 55 3.1.6 Tính lún cọc riêng lẻ 56 3.1.7 Kiểm tra độ lún móng cọc 57 3.2 Phương pháp tính toán đắp cao xử lý hệ thống giếng cát gia tải trước 57 3.2.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng .57 3.2.2 Trình tự tính toán thiết kế giếng cát 58 3.2.2.1 Cấu tạo lớp đệm cát mặt giếng cát .58 3.2.2.2 Xác định khoảng cách giếng cát .59 3.2.2.3 Tính toán áp lực nước lỗ rỗng, độ lún theo thời gian mức độ cố kết đất 59 3.2.2.4 Xác định độ lún cuối đất dùng giếng cát 63 3.3 Phương pháp tính toán phần tử hữu hạn (PTHH) 64 3.3.1 Giới thiệu chung 64 3.3.2 Moâ hình phần tử PTHH 66 3.3.3 Lý Thuyết Biến Dạng 68 3.3.4 Lý thuyết cố kết 69 3.4 Phương pháp quan trắc biến dạng 70 3.4.1 Kiểm tra việc xây dựng đắp .70 3.4.2 Kiểm tra trạng thái công trình làm xong 71 Chương Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận –Tp.HCM 4.1 Mô tả công trình 72 4.2 Địa chất công trình 75 4.3 Kết tính toán 78 4.3.1 Kết tính toán phương pháp giải tích 78 4.3.1.1 Tính sức chịu tải cọc 78 4.3.1.2 Tính lún cho đất với tải trọng khối lượng đất đắp 79 4.3.1.3 Dự tính độ lún cố kết đất sử dụng giếng cát kết hợp gia tải trước 80 4.3.2 Kết tính toán phương pháp FEM .84 4.3.3 Kết quan trắc lún trường .103 4.4 So sánh kết 105 4.5 Phân tích nhận xét kết tính toán 107 Chương Kết luận kiến nghị 5.1 Nhận xét .110 5.1.1 Về giải pháp sử dụng giếng cát kết hợp gia tải trước hệ cọc BTCT để xử lý đất yếu đầu cầu .110 5.1.2 Veà phương pháp tính toán cho công trình 111 5.2 Kết luận 112 5.3 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp .112 Tài liệu tham khảo Tóm tắt lý lịch trích ngang Luận Văn Cao Học Chương CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Vấn đề tồn : Hiện để kịp với tốc độ phát triển kinh tế xã hội Thành phố, nhà nước đầu tư lớn vào phát triển sở hạ tầng, nhiều cầu lớn xây dựng Đa số cầu xây dựng đất yếu , với địa chất phức tạp Một vấn đề cần phải quan tâm phần lớn đường vào cầu đắp cao đất yếu, nên việc xử lý đường quan trọng Từ học thực tiễn phá hoại lún công trình cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh, Q.Bình Thạnh, TP.HCM, cho thấy từ giai đoạn thiết kế biện pháp xử lý đường vào cầu quan trọng, không tính toán xử lý để đảm bảo ổn định đường gây hậu nghiêm trọng 1.2 Mục đích ,ý nghóa luận văn : Tên đề tài :“ Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận – Tp.HCM xử lý hệ cọc bêtông cốt thép hệ thống giếng cát gia tải trước”, mục đích luận văn là: - Phân tích ổn định biến dạng theo trình thi công đất yếu đường vào cầu xử lý hệ cọc bêtông cốt thép hệ thống giếng cát gia tải trước - Phân tích ổn định biến dạng tổng thể đất yếu đường vào cầu xử lý hệ cọc bêtông cốt thép hệ thống giếng cát gia tải trước - So sánh kết tính toán với số liệu quan trắc từ thực tế, từ rút mức độ xác kết nghiên cứu Dự báo trình biến dạng xảy đường đắp cao công trình tương tự thực thông qua nghiên cứu 1.3 Nội dung luận văn : Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan đất yếu biện pháp xử lý đường vào cầu đắp cao - 2.1 Đất yếu vấn đề đặt thiết kế thi công đường vào cầu đắp cao đất yếu - 2.2 Những biện pháp thông dụng để xử lý đường vào cầu đắp cao đất yếu Lữ Đình Vũ Trang - Luận Văn Thạc Só Chương BIỂU ĐỒ 4.5b: MOMENT (M) DỌC THEO THÂN CỌC GIỮA VÀ CỌC BIÊN TH E O CH IE ÀU SÂU CỌC (m) 60 50 40 M (cọc biên ) 30 M (cọc giữa) 20 10 -40 -30 -20 -10 10 20 30 MOMENT (kNm/m) Moment lớn cọc biên -28.70 kNm/m Moment lớn cọc -1.44 kNm/m Lữ Đình Vũ Trang-106 Luận Văn Thạc Só Chương BIỂU ĐỒ 4.6: QUAN HỆ GIỮA CHUYỂN VỊ NGANG (y) - THỜI GIAN (t) TẠI VỊ TRÍ ĐỈNH TƯỜNG CHẮN CH U Y E N Å V Ò N G AN G (m) 0.060 0.050 0.040 0.030 y(m) 0.020 0.010 0.000 100 200 300 400 500 600 700 THỜI GIAN (ngày) Chuyển vị ngang tường chắn 14mm Lữ Đình Vũ Trang-107 Luận Văn Thạc Só Chương 4.3.4 Kết quan trắc lún trường Hình 4.15: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TIÊU QUAN TRẮC LÚN Lữ Đình Vũ Trang-108 Luận Văn Thạc Só Chương BIỂU ĐỒ 4.7: KẾT QUẢ QUAN TRẮC LÚN THEO THỜI GIAN 0.9 ĐỘ LÚN (m) 0.8 0.7 0.6 0.5 s(m) 0.4 0.3 Giai đoạn đắp gia tải +2.30 0.2 Giai đoạn đắp gia tải +3.30 0.1 0 50 30-09-04 100 150 200 250 30-01-05 300 31-07-05 350 400 450 30-10-05 THỜI GIAN (ngày) Lữ Đình Vũ Trang-109 Luận Văn Thạc Só Chương 4.4 So sánh kết BIỂU ĐỒ 4.8: SO SÁNH QUAN HỆ GIỮA MỨC ĐỘ CỐ KẾT (U) - THỜI GIAN (t) CỦA NỀN ĐẤT ĐƯC XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT (GIẢI TÍCH, FEM (A,B)) (Điểm A nằm giếng cát biên, điểm B nằm hai giếng cát) MỨC ĐỘ CỐ KẾT (%) 120 100 80 U(A) 60 U(B) 40 U(giải tích) 20 0 100 200 300 400 500 600 700 THỜI GIAN (ngày) Lữ Đình Vũ Trang-110 Luận Văn Thạc Só Chương BIỂU ĐỒ 4.9: SO SÁNH QUAN HỆ GIỮA ĐỘ LÚN (S) - THỜI GIAN (t) CỦA NỀN ĐẤT ĐƯC XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT (GIẢI TÍCH, FEM, QUAN TRẮC) 1.60 1.40 ĐỘ LÚN (m) 1.20 1.00 S(Fem) S(giai tich) 0.80 S(Quan trac) Kết thúc thời gian gia taûi 0.60 0.40 0.20 0.00 100 200 300 400 500 600 700 THỜI GIAN (ngày) Lữ Đình Vũ Trang-111 Luận Văn Thạc Só Chương 4.5 Phân tích nhận xét kết tính toán - Qua hình ảnh trường chuyển vị, tải đắp nhỏ chưa thi công giếng cát cọc bê tông cốt thép độ lún tương đối đồng lớn vị trí tim đường Sau thi công xong giếng cát, hệ thống móng cọc sàn giảm tải đắp cát gia tải, theo thời gian cố kết trường chuyển vị theo phương đứng chuyển dần sang hai phía đường bên hông Tốc độ lún phần đất xử lý giếng cát lớn nhiều so với phần đất không đóng giếng cát Như mức độ cố kết đất sàn giảm tải chậm, đưa công trình vào khai thác đất sàn giảm tải lún lớn, hệ thống móng cọc sàn giảm tải không lún Như theo thời gian sàn giảm tải đất sàn có khoảng hở lớn, điều ảnh hưởng lớn đến mỹ quan công trình Tác giả đề nghị chưa thi công móng cọc BTCT lúc với giếng cát, thời điểm đưa công trình vào khai thác phụ thuộc vào thời gian gia tải, thời gian thi công giếng cát gia tải , tác giả đề nghị gia tải phần đất sàn giảm tải, chờ lún Thời điểm thi công móng cọc sàn BTCT định tiến độ chung công trình - Phân tích kết độ lún chuyển vị ngang phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), ta thấy chiều cao tốc độ đắp tải ảnh hưởng đến độ lún chuyển vị ngang đường, nguyên tắc chiều cao đắp lớn có lợi tạo áp lực lỗ rỗng lớn để tăng nhanh thời gian cố kết phải phù hợp với khả chịu tải đất nền, không gây ổn định trượt sâu, qua tính toán vị trí khác xử lý giếng cát mức độ cố kết khác (xem biểu đồ 4.3a, 4.8), với toán ta thấy gia tải giai đoạn từ chiều cao đắp 3m lên 4m chuyển vị ngang đất lớn (0,628m), lúc giếng cát bị gãy ngang chuyển vị lớn Vì giai đoạn thi công khai thác, cần bố trí vị trí quan trắc lún, chuyển vị ngang để xem xét độ ổn định đường so sánh độ lún, chuyển vị ngang xảy so với dự báo, từ đưa điều chỉnh hợp lý Đề nghị thời điểm tăng tải (hay dỡ tải) định thí nghiệm trường, trường hợp tác giả đề nghị sử dụng thí nghiệm cắt cánh, phương pháp thí nghiệm cắt cánh phương pháp phù hợp để xác định sức chống cắt không thoát nước sét yếu - Dưới tác dụng tải đắp điểm K, L, M áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng theo tải đắp ( xem biểu đồ 4.3b) ( chiều cao đắp tốc độ đắp tải lớn áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng) Nền đất sau xử lý giếng cát gia tải áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng lên nhanh so với đất lúc chưa xử lý giếng cát, mặt khác điểm gần mặt đất trình thoát nước xảy nhanh hơn, trình cố kết Lữ Đình Vũ Trang-112 Luận Văn Thạc Só Chương điểm diễn nhanh so với điểm sâu bên ( xem biểu đồ 4.3a) - So sánh kết tính toán độ lún theo thời gian đất xử lý giếng cát theo phương pháp : giải tích, FEM, quan trắc trường, ta thấy có khác biệt lớn Sỡ dó có khác biệt khác kết lý thuyết, FEM số liệu đo lún thực tế trước hết đất môi trường phức tạp biến dạng lún phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có nhân tố khó xét đến thật chặt chẽ phương tiện toán học tình hình địa chất ( bao gồm tình hình phân lớp không đất, tình hình địa chất thuỷ văn v.v…) trình hóa – lý xảy thành phần đất Sự khác nói giải thích thân mô hình lý thuyết tính lún Các mô hình đàn hồi cục đàn hồi tổng quát mô hình hỗn hợp, mô hình tổng quát mô hình biến dạng tuyến tính chưa phản ánh thật thật đầy đủ tình hình biến dạng thực đất Thêm vào cần phải kể sai số gây phương pháp tính toán cụ thể chưa xét thật đắn đầy đủ nhân tố ảnh hưởng đến độ lún đất, phương pháp thiết bị thí nghiệm chưa cho phép xác định thật xác tiêu biến dạng đất Với đất xử lý giếng cát, độ lún mức độ cố kết đất phụ thuộc lớn vào hệ số thấm Với cách tính lún theo thời gian dựa sở lý thuyết dùng rộng rãi nay, thực nhiều thiếu sót định, kết tính nhiều không phù hợp với số liệu đo lún trường, thiếu sót đó, trước hết phải kể việc không xét đến ảnh hưởng yếu tố nhớt khung kết cấu làm cho đất sét thể tính từ biến rõ ràng Với phương pháp thi công người ta tạo lỗ cách dùng ống thép bịt đầu ép vào đất, phương pháp gây xáo trộn đáng kể sét yếu, hậu sức chống cắt hệ số thấm vùng đất bị xáo trộn giảm Vì trình phân tích toán cố kết thấm đối xứng trục giếng cát phải xét đến độ xáo trộn đất độ cản thấm giếng cát Kết tính toán toán theo phương pháp FEM phụ thuộc lớn vào liệu đầu vào, việc lựa chọn tỷ số hệ số thấm ngang hệ số thấm đứng định lớn vào mức độ cố kết Quá trình trầm tích đất theo lớp hệ số thấm ngang lớn hệ số thấm đứng, tỷ số kh/kv lên tới 10 Tuy nhiên, đặc điểm không đáng kể hoàn toàn biến vùng đất bị xáo trộn Vì với toán tác giả đề nghị lấy kh = kv Ở trường, phương pháp giếng cát có hiệu hay không phụ thuộc vào khả thoát nước giếng cát, khả thoát nước giếng cát phụ Lữ Đình Vũ Trang-113 Luận Văn Thạc Só Chương thuộc vào hệ số thấm cát Do cát sử dụng phải sạch, có đặc trưng thấm lọc tốt Theo kết quan trắc trường toán trên, ta thấy kết lún theo thời gian kết quan trắc thấp nhiều so với kết tính toán giải tích, FEM (xem biểu đồ 4.9), chọn mô hình tính toán theo giải giải tích, hay FEM chưa? Hay việc giếng cát trường có phát huy hiệu nó? Theo tìm hiểu tác giả thị trường Thành phố Hồ Chí Minh việc tìm cát hạt to sử dụng cho giếng cát khó khăn, giá thành lại cao nhiều so với dự toán, việc thi công giếng cát phụ thuộc lớn vào chuyên nghiệp “lương tâm” nhà thầu giếng cát bị đứt đoạn bị bùn lấp vào đầu giếng rút ống thép lên thi công bất cẩn dẫn đến không bảo đảm vai trò thoát nước giếng cát để đảm bảo thi công giếng cát với thiết kế phải có giám sát chặt chẽ từ khâu thí nghiệm vật liệu đến việc thi công trường Như với toán trên, giếng cát chưa phát huy hiệu nó, độ lún lại theo thực tế lớn Do định thời điểm dỡ tải thi công kết cấu áo đường cần phải có thí nghiệm trường Đề nghị cát sử dụng cho giếng cát phải cát hạt to với hệ số thấm ≥ 5m/ngày đêm, cát đắp tầng đệm phải cát hạt trung, có yêu cầu sau: tỷ lệ hữu ≤ 5%; hệ số thấm cát ≥ 3m/ ngày đêm; hạt lớn 0.25mm ≥ 50% - Qua kết tính lún móng cọc theo phương pháp FEM (xem biểu đồ 4.4) , giai đoạn chưa có tải sàn BTCT cọc lún ảnh hưởng lún đất tải trọng đất đắp bên, nhiên độ lún không lớn (5,6cm) Tuy nhiên xét lực nén cọc lực nén lớn cọc biên ≥ lần lực nén lớn cọc (xem biểu đồ 4.5), phần đất xử lý giếng cát tiếp giáp với cọc biên có tốc độ lún lớn chuyển vị cọc, gây lực ma sát âm tác dụng lên cọc biên Đề nghị tính toán móng cọc sàn giảm tải, cọc biên phải kể đến lực ma sát âm, theo tác giả đề nghị đắp tải, chờ lún phần đất xử lý giếng cát đắp tải phần đất sàn giảm tải, móng cọc sàn giảm tải thi công sau dỡ tải thi công đường hai bên hông - Độ lún móng cọc sàn giảm tải biến đổi không lớn sau thi công phần đường (xem biểu đồ 4.4) (5,4cm) độ lún lại 2,6cm, tác giả đề nghị phần đường sàn giảm tải thi công giai đoạn tức thi công phần kết cấu áo đường bê tông nhựa, phần đường hai bên hông cầu thi công xong kết cấu đá 0x4 láng nhựa mặt đường chờ lún - Theo kết tính toán theo phương pháp FEM, chuyển vị tường chắn 14mm, qua tham khảo tài liệu độ chuyển vị cho phép tường chắn 1.5inch = 38mm Như tường chắn sử dụng mô hình ổn định Lữ Đình Vũ Trang-114 Luận Văn Thạc Só Chương CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Nhận xét 5.1.1 Về giải pháp sử dụng giếng cát kết hợp gia tải trước hệ cọc BTCT để xử lý đất yếu đầu cầu - Giải pháp dùng giếng cát kết hợp gia tải trước: Giảm thời gian lún cố kết độ lún trình sử dụng công trình Cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình Tuy nhiên thời gian thi công kéo dài gia tải phụ khó kiểm tra chất lượng giếng cát sâu Mặc khác giếng cát phát huy hiệu cát sử dụng phải sạch, có đặc trưng thấm lọc tốt, cát sử dụng cho giếng cát nên cát hạt to, có hệ số thấm ≥ 5m/ngày đêm để đảm bảo thoát nước tốt, cát dùng cho lớp đệm cát thỏa mãn yêu cầu sau: tỷ lệ hữu ≤ 5%; hệ số thấm cát ≥ 3m/ngày đêm; hạt lớn 0.25mm ≥ 50% Giải pháp thích hợp áp dụng khi: + Các giải pháp khác không đảm bảo tiêu chuẩn độ lún cố kết lại theo quy định công trình; + Chiều dày đất yếu lớn (chiều sâu đất yếu vượt bề rộng đáy đường); + Nền đường đất đắp cao > 4,0 mét - Giải pháp hệ cọc sàn BTCT kết hợp tường chắn: hệ móng cọc tựa đất cứng giải triệt để vấn đề lún đường đầu cầu, sử dụng tường chắn để giải chênh cao hai đường với cote khu dân cư hợp lý Phương pháp có ưu điểm đường có độ ổn định cao, thời gian đưa công trình vào sử dụng nhanh, nhiên giá thành cao - Việc sử dụng hai phương pháp công trình không hợp lý mặt thời gian kinh phí, thi công xong phần đường sàn giảm tải chưa đưa vào khai thác công trình phụ thuộc vào thời gian gia tải phần đất xử lý giếng cát Như thay phần đất xử lý hệ cọc BTCT hệ thống giếng cát kết hợp gia tải trước tiết kiệm lớn chi phí Tuy nhiên, điều kiện kinh phí cho phép giải pháp móng cọc BTCT giải pháp tốt an toàn cao - Trình tự thi công ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình, thi công móng cọc sàn giảm tải lúc với giếng cát gia tải đường hai bên hông lún nhanh gây ma sát âm tác dụng lên cọc Để giảm ma sát âm tác dụng lên cọc , ta nên thi công móng cọc sau dỡ tải phần đường hai bên hông - Chiều cao tốc độ đắp tải ảnh hưởng đến độ lún đường, nên đắp với chiều cao đắp tải lớn có thể, thời gian lần gia tải phải Lữ Đình Vũ Trang - 115 Luận Văn Thạc Só Chương xác định thật xác, để tăng tải tiếp theo, với chiều cao đắp tải lớn không gây trượt đường Đề nghị thực thí nghiệm cắt cánh trường để xác định thông số sức chống cắt đất, từ ước tính việc tăng tải 5.1.2 Về phương pháp tính toán cho công trình - Để giải toán cố kết thấm đối xứng trục cho mô hình khối đất hình trụ tròn có giếng cát, giả thiết hệ số thấm giếng đủ lớn không gây cản trở đáng kể cho trình thoát nước trình thi công giếng thấm không làm cho đất xung quanh giếng bị xáo trộn, lời giải không xét đến độ cản trở giếng độ xáo trộn đất Theo phương pháp thi công thực tế dùng ống thép bị đầu, qua hệ thống búa rung để đưa ống thép đến độ sâu thiết kế sau nhồi cát vào, rung rút ống lên Quá trình thi công làm cho đất xunh quanh giếng bị xáo trộn hệ số thấm vùng xáo trộn giảm cách đáng kể Vì trình phân tích toán cố kết thấm đối xứng trục giếng cát phải xét đến độ xáo trộn đất độ cản thấm giếng cát - Xác định sức chịu tải cọc có xét đến tượng ma sát âm: Sức chịu tải cọc trường hợp có ảnh hưởng ma sát âm giảm thành phần ma sát hông Qs bị giảm, chiều dài cọc chịu ma sát dương ngắn lại, phần cọc bị ảnh hưởng ma sát âm Giá trị Qs nhỏ trường hợp cọc không bị ảnh hưởng ma sát âm Vì tính toán móng cọc ta cần xem xét cụ thể xem cọc có bị ảnh hưởng ma sát âm hay không để từ tính sức chịu tải cọc cho xác Tuy nhiên giá trị ma sát âm giảm đáng kể sau đất cố kết giếng cát thoát nước 5.2 Kết luận Các kết nghiên cứu từ chương đến chương cho phép rút kết luận sau: - Đối với đường đầu cầu Tân Thuận phía Quận 7: + Trình tự thi công không hợp lý, cần phải thi công phần đất yếu xử lý giếng cát, đắp tải chờ lún trước, sau dỡ tải thi công phần đất yếu xử lý hệ cọc bê tông cốt thép + Phần xử lý đất yếu hệ thống giếng cát, theo kết giải phương pháp phần tử hữu hạn sau dỡ tải thi công đường mức độ cố kết 98%, độ lún ổn định 1.66m theo kết quan trắc thực tế độ lún sau dỡ tải 0.89m nên dự báo độ lún lại lớn Do thi công mặt đường giai đoạn chờ lún tiếp tục quan trắc Lữ Đình Vũ Trang - 116 Luận Văn Thạc Só Chương + Độ lún hệ cọc BTCT – sàn trình thi công 5.4cm, độ lún lại 2.6cm, chuyển vị tường chắn 14mm + Phần đường xử lý hệ cọc – sàn – tường chắn hợp lý : thứ tiết kiệm diện tích xây dựng, thứ hai độ ổn định cao, giải triệt để vấn đề lún đường đầu cầu - Để xây dựng đường vào cầu đắp cao đất yếu (chiều dày lớp đất yếu lớn), phạm vi khu vực dân cư giải pháp móng cọc – sàn – tường chắn hợp lý Tiết diện, chiều dài cọc xác định tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất đặc điểm tải trọng cộng trình Sàn, tường chắn cấu tạo bê tông cốt thép liên kết cứng với hệ cọc - Giải pháp xử lý đường đầu cầu Tân Thuận nên áp dụng cho công trình tương tự, nhiên phải lựa chọn phương án thi công phù hợp phải giám sát chặt chẽ trình thi công giếng cát 5.3 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp - Những toán phức tạp cần phải có thông số thí nghiệm đại, cần tìm hiểu phương pháp thí nghiệm để hạn chế số liệu đầu vào toán Bên cạnh đó, cần tìm cách đẩy mạnh công tác nghiên cứu thực nghiệm, khâu quan trọng cải tiến phương pháp thiết bị đo lường cho phép xác định đắn thay đổi đặc tính vật lý, học, biến dạng ứng suất đất - Xử lý đất yếu đường giếng cát cần đầu tư mức mở rộng ứng dụng thi công đại trà - Đất yếu công trình đường vào cầu sau gia cố giếng cát, nói chuyển sang “một loại đất khác, có độ bền vững tính chất lý cao hơn” so với đất cũ Vấn đề lại chỗ, tính c ϕ trung bình loại đất nào, vấn đề phải cần nghiên cứu - Khi xây dựng công trình cần ý thời gian thi công đắp thời gian bắt đầu thi công móng cọc để xác định độ lún theo thời gian đất để xác định thời đoạn ảnh hưởng ma sát âm cọc xem xét cọc có bị ảnh hưởng ma sát âm hay không - Cần tiến hành thí nghiệm tính toán ổn định với sức kháng cắt không thoát nước Su thí nghiệm cắt cánh (vane shear) tính toán với số liệu thí nghiệm cắt phẳng c,ϕ nhiều để có kết luận cụ thể - Độ xác phương pháp phần tử hữu hạn phụ thuộc nhiều vào đắn mô hình sử dụng xác thông số đưa vào mô hình Do cần phải có phân tích chặt chẽ liệu nhập vào mô hình cần sử dụng Lữ Đình Vũ Trang - 117 Luận Văn Thạc Só Chương - Tiếp tục nghiên cứu giải pháp theo hướng khác xem xét ảnh hưởng công trình công trình phụ cận đồng thời xem xét giải pháp cọc vôi gia cố xi măng … Lữ Đình Vũ Trang - 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc n (2002): Nền móng, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM Chu Quốc Thắng (1997): Phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật D.T Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam: Những Biện Pháp Kỹ Thuật Mới Cải Tạo Đất Yếu Trong Xây Dựng Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải(1973):Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu, Nhà Xuất Bản Khoa Học & Kỹ Thuật Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quỳ(1995): Cơ Học Đất, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Nguyễn Quang Chiêu(2004): Thiết kế thi công đắp đất yếu, Nhà Xuất Bản Xây Dựng Pierre Laréral, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục (1989): Công Trình Trên Đất Yếu Trong Điều Kiện Việt Nam Phạm Quang Tuấn (Luận văn thạc só 2003), Nghiên cứu giải pháp cấu tạo tính toán ổn định công trình đường có cấp kỹ thuật 60 đất yếu chịu ngập lũ sâu đồng sông cửu long R Whitlow: Cơ học đất tập tập hai 10 Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205-1998: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 11 Vũ Công Ngữ – Nguyễn Văn Dũng (2000): Cơ học đất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 12 Vũ Công Ngữ – Nguyễn Văn Thông (2000): Bài tập học đất, Nhà xuất giáo dục 13 22TCN 262 – 2000, Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu – tiêu chuẩn thiết kế 14 Báo cáo địa chất , công trình: Xây dựng cầu Tân Thuận 15 Báo cáo kết quan trắc lún , công trình: Xây dựng cầu Tân Thuận TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên Sinh ngày Nơi sinh Địa liên lạc Nơi công tác Điện thoại liên lạc : LỮ ĐÌNH VŨ : 03 – 11 – 1980 : Quảng Ngãi : 117 lôF, cc Bàu Cát 2, F10, Q.Tân Bình,Tp.HCM : Công Ty Kiểm Định Xây Dựng Sài Gòn (S.C.Q.C) : 08 - 8483567 (Cơ quan) 08 - 9711604 (Nhà riêng) 0908392860 (Di động) QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1998-2002 : Sinh Viên Trường Đại Học Bách Khoa-Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng 2003-2005 : Học Viên Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa-Ngành cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2003 – đến : Công Tác Tại Công Ty Công Ty Kiểm Định Xây Dựng Sài Gòn (S.C.Q.C) ... TÂN THUẬN – TP. HCM ĐƯC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận – Tp. HCM xử lý hệ. .. TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN – TP. HCM ĐƯC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC TÓM TẮT: Thành phố Hồ Chí Minh trung tâm... nghiêm trọng 1 .2 Mục đích ,ý nghóa luận văn : Tên đề tài :“ Phân tích ứng xử tính toán đường vào cầu Tân Thuận – Tp. HCM xử lý hệ cọc b? ?tông cốt thép hệ thống giếng cát gia tải trước? ??, mục đích