BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐINH QUANG TRUNG ĐINH QUANG TRUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐƯỜNG TRỤC KHU ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP BẾN RỪNG ĐỀ XUẤT VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ THÍCH HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐINH QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐƯỜNG TRỤC KHU ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP BẾN RỪNG ĐỀ XUẤT VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ THÍCH HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT Mà SỐ: 60520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Bùi Đức Hải HÀ NỘI - 2014 Lêi CAM §OAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 19 tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Đinh Quang Trung Mục lục mở đầu chƯ¬ng tæng quan nghiên cứu đất yếu, đất yếu 1.1 Khái niệm đất yếu đất yếu, vấn đề cần quan tâm xây dựng công trình đất yếu 1.2 Sù phân bố tính chất vùng đất yếu Việt Nam 1.3 Các phơng pháp xử lý đất yếu Thế giới Việt Nam 1.3.1 Các phơng pháp thi công thay đổi ứng suất dới đờng đắp 1.3.2 Các phơng pháp thi công làm tăng ®é chỈt cđa ®Êt u 1.3.3 Các phơng pháp xử lý đất yếu chất kết dính vô 11 1.3.4 Các phơng pháp xử lý đất yếu thiết bị tiêu thoát nớc thẳng đứng kết hợp gia tải nén trớc kết hợp hút chân không 15 chƯ¬ng 19 §iỊu kiện địa chất công trình phân chia cấu trúc đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị c«ng nghiƯp BÕn rõng 19 2.1 Đặc điểm t nhiên khu vực Hải Phòng 19 2.1.1 VÞ trÝ ®Þa lý 19 2.1.2 Đặc điểm địa h×nh 19 2.1.3 KhÝ hËu 20 2.1.4 Sông ngòi, hải văn 20 2.1.5 D©n cư, kinh tÕ 21 2.2 Đặc điểm địa tầng đặc tính lý lớp ®Êt khu vùc nghiªn cøu 22 2.2.1 Đặc điểm địa tầng khu vực Hải Phòng 22 2.2.2 Đặc tính lý lớp đất khu vực nghiên cứu 26 2.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực khảo sát 34 2.3 Ph©n chia cÊu trúc đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 35 2.3.1 Khái niệm cấu trúc đất yếu 35 2.3.2 C¬ së phân chia cấu trúc đất yếu 36 2.3.3 Tiêu chuẩn phân chia cÊu tróc nỊn ®Êt u tun ®ưêng trơc khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 41 2.3.4 Phân chia cấu trúc đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 41 ChƯ¬ng 47 Nghiên cứu đặc điểm cố kết đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến rừng 47 3.1 B¶n chÊt trình cố kết đất yếu 47 3.2 Đặc điểm cố kết đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 50 3.3 Dự báo độ lún đất yếu khu vực tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rõng 51 ChƯ¬ng 63 đề xuất giải pháp xử lý đất yếu thích hợp 63 4.1 Luận chứng giải pháp xử lý đất yếu 63 4.2 TÝnh to¸n thiÕt kÕ biƯn ph¸p xử lý đất yếu cho kiểu cấu trúc nÒn 65 4.2.1 ThiÕt kÕ bÊc thÊm cho cÊu tróc nỊn ®Êt u kiĨu I 65 4.2.2 ThiÕt kÕ cäc c¸t cho cÊu tróc nỊn ®Êt u kiĨu II 79 4.2.3 ThiÕt kÕ vµ bè trÝ hệ thống quan trắc trình thi công đắp đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 84 KÕt luËn 86 Tµi liƯu tham kh¶o 88 Phô lôc 89 DANh mục ký hiệu chữ viết tắt Ký hiệu Đơn vị Giải thích ĐCCT Địa chất công trình CPTu Thí nghiệm xuyên đo áp lực nớc lỗ rỗng a1-2 cm2/KG Hệ số nén lún khoảng áp lùc nÐn 1-2 KG/cm2 p KG/cm2 ¸p lùc tiỊn cè kết E0 KG/cm2 Mô đun tổng biến dạng K cm/s Hệ số thấm qt KG/cm2 Sức kháng xuyên đầu mũi ( tỉng ) HƯ sè Poatxong N Bóa ChØ số xuyên tiêu chuẩn w g/cm3 Khối lợng thể tích tự nhiên đất c g/cm3 Khối lợng thể tích khô s g/cm3 Khối lợng riêng e Hệ số rỗng n % Độ lỗ rỗng Cu KG/cm2 Lực dính kết không thoát nớc u Độ Góc nội ma sát không thoát nớc C KG/cm2 Lực dính Độ Góc nội ma sát W % Độ ẩm tự nhiên Wl % Độ ẩm giới hạn chảy Wp % Độ ẩm giới hạn dẻo Ip % Chỉ số dẻo Is Độ sệt Cv cm2/s Hệ số cố kết theo phơng thẳng đứng Ch cm2/s HƯ sè cè kÕt theo phư¬ng ngang Cc U ChØ sè nÐn % §é cè kÕt Ut % Độ tiêu tán áp lực nớc lỗ rỗng U0 áp lực thủy tĩnh ban đầu u áp lực nớc lỗ rỗng DANH Mục bảng Bảng 2.1: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp đất đắp (KQ) 26 Bảng 2.2: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 27 Bảng 2.3: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 28 Bảng 2.4: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp thấu kính 29 Bảng 2.5: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 30 Bảng 2.6: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 31 Bảng 2.7: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 32 Bảng 2.8: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 33 Bảng 2.9: Giá trị tiêu chuẩn đặc trng lý lớp 34 Bảng 2.10: Phân loại đất yếu theo số tiêu đặc trng chủ yếu 36 Bảng 2.11: Phân loại kiểu cấu tróc nỊn ®Êt u (theo Bergado, Kamch) 37 B¶ng 3.1: KÕt qu¶ thÝ nghiƯm nÐn cè kÕt 50 B¶ng 3.2: Tính độ lún cố kết dới tim đờng mặt cắt hố khoan HK4 58 Bảng 3.3: Bảng tính độ lún theo thời gian lớp 61 Bảng 4.1: Các tiêu tính toán bấc thấm cấu trúc kiểu I 65 Bảng 4.2: Bảng thông số kỹ thuật loại bấc thấm Mebradrain 68 Bảng 4.3: Các tính chất học cña bÊc thÊm Mebradrain 68 Bảng 4.4: Độ cố kết đạt đợc phụ thuộc nhân tè Tv; Uv = f(Tv) 75 Bảng 4.5: Độ lún cố kết sau giai đoạn 78 B¶ng 4.5: Các thông số tính toán cọc cát cho phụ kiĨu cÊu tróc nỊn ®Êt u II 79 DANh mục hình vẽ Hình 1.1: Xử lý đất yếu đệm cát Hình 1.2: Xử lý đất yếu vải địa kỹ thuật Hình 1.3: Xử lý đất yếu b»ng cäc c¸t 10 Hình 1.4: Xử lý đất yếu b»ng bÊc thÊm 16 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc đất yÕu kiÓu I 43 Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc đất yÕu kiÓu II 44 Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc đất yÕu kiÓu III 45 Hình 3.1 : Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng đất yếu 53 Hình 3.2: Sơ đồ tính toán mặt cắt ĐCCT điển hình hố khoan HK4 57 Hình 3.3: Độ lún theo thời gian líp vµ 62 Hình 4.1: Sơ đồ tính toán bấc thÊm cÊu tróc nỊn ®Êt u kiĨu I 65 Hình 4.2 : Sơ đồ bố trí mạng lới bấc thấm hình vuông 67 Hình 4.3: Toán đồ J.Mandel (TCXD 245-2000) 70 H×nh 4.4: Sơ đồ tính toán cọc cát cấu trúc đất yÕu kiÓu II 79 mở đầu Tính cấp thiết đề tài Hải Phòng thành phố cảng phát triển đất nớc Tốc độ lu thông, vận chuyển hàng hóa ngày tăng Các khu công nghiệp đô thị ngày đợc đầu t xây dựng, mở rộng khiến cho nhu cầu xây dựng mở rộng tuyến đờng trục nhánh ngày trở nên cấp bách Tuy nhiên, đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực Hải Phòng gồm nhiều thành tạo địa chất Đệ Tứ có lớp đất yếu phân bố gần bề mặt đất với chiều dày tơng đối lớn gây nhiều khó khăn cho công tác thiết kế, tính ổn định đờng Nghiên cứu xử lý đất yếu phục vụ xây dựng đờng giao thông công việc khó khăn phức tạp, phụ thuộc nhiều vào lựa chọn biện pháp xử lý thích hợp, trình độ thi công, thời gian thi công Trong thực tế đà có nhiều trờng hợp đắp đờng đất yếu, sau bàn giao đa vào sử dụng đà xảy ổn định đờng lún nhiều, lún kéo dài theo thời gian, gây h hỏng mặt đờng Vì vậy, đề tài Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng Đề xuất thiết kế giải pháp xử lý thích hợp cần thiết, có ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn Mục đích đề tài - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng - Đánh giá, lựa chọn thiết kế giải pháp xử lý thích hợp cấu trúc đất yếu điển hình Đối tợng phạm vi nghiên cứu - Đối tợng nghiên cứu đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng - Phạm vi nghiên cứu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng Phơng pháp nghiên cứu Các phơng pháp nghiên cứu đợc áp dụng luận văn bao gồm: - Phơng pháp quan trắc đo đạc - Phơng thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu có nớc liên quan đến đề tài nghiên cứu 76 Chtb = 2.Ctbv = 11,36.10-3 (m2/ngày) Nhân tố xét đến ảnh hởng khoảng cách bố trí bấc thấm tính theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 F(n)= n2 3n ln(n) = 2,59 n2 4n Nhân tố xét đến ảnh hởng vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thÊm tÝnh theo tiªu chuÈn 22TCN 262-2000: FS = (kh/ks -1).ln(ds/dw) Theo theo tiªu chuÈn 22TCN 262-2000: lÊy kh/ks =2; ds/dw = FS = (2-1).ln2 = 0,693 Nh©n tè xét đến ảnh hởng sức cản bấc thấm Kh 2 Fr = L bt q w Kh hệ số thấm ngang đất yếu qw khả thoát nớc bấc thấm Theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 thực tế tính toán cho phÐp lÊy Kh/qw=0,001m2 Fr = 3,14.(14,2)2.0,001= 0,422 Với tính toán lựa chọn trên, có: dw = 5,2 (cm); De = 147 (cm) = 1,13 (m); n = 28,27; Cvtb = 5,68.10-3 (m2/ngµy); Chtb = 11,36.10-3 (m2/ngµy); F(n) = 2,59; F(s) = 0,693; F(r) = 0,422; Giả sử thời gian chờ giai đoạn giai đoạn t = 270 ngày, đợc: Tv 0,00568 135 0,00475 ; Tra bảng (4.4), đợc Uv = 0,086; (12,7)2 8.Th 0,01136.135 F ( n ) F ( s ) F ( r ) =0,78 Th 0,71 ; U h =1- e (1,47) Ta đợc: U= 1-(1-Uv ).(1-Uh )= 1-(1-0,086).(1-0,78) = 0,799 Nh vậy: thời gian chờ giai đoạn giai đoạn 135 ngày Thời gian chờ giai đoạn giai đoạn 77 Theo tính toán giai đoạn 1, đợc: dw = 5,2 (cm); De = 147 (cm) = 1,13 (m); n = 28,27; Cvtb = 5,68.10-3 (m2/ngµy); Chtb = 11,36.10-3 (m2/ngµy); F(n) = 2,59; F(s) = 0,693; F(r) = 0,422; Gi¶ sư thêi gian chê giai đoạn giai đoạn t = 190 ngày, đợc: Tv 0,00568 190 0,00669 ; Tra bảng (4.4), đợc Uv = 0,097; (12,7) 0,01136.190 Th 0,999 ; U h =1(1,47) e 8.Th F ( n ) F ( s ) F ( r ) = 0,886 ; Ta đợc: U (1 0,097).(1 0,886) 0,897 Nh vậy: thời gian chờ giai đoạn giai đoạn 190 ngày Thời gian chờ giai đoạn giai đoạn Theo tính toán giai đoạn 1, đợc: dw = 5,2 (cm); De = 147 (cm) = 1,13 (m); n = 28,27; Cvtb = 5,68.10-3 (m2/ngµy); Chtb = 11,36.10-3 (m2/ngµy); F(n) = 2,59; F(s) = 0,693; F(r) = 0,422; Gi¶ sư thêi gian chê giai đoạn giai đoạn t = 240 ngày, đợc: Tv 0,00568 240 0,00845 ; Tra bảng (5.4), đợc Uv = 0,108; (12,7)2 0,01136.240 Th 1,302 ; U h =1(1,47) e 8.Th F ( n ) F ( s ) F ( r ) = 0,940 ; Ta đợc: U (1 0,108).(1 0,940) 0,9465 Như vậy: thời gian chờ giai đoạn giai đoạn 240 ngày Thời gian thoả mÃn yêu cầu độ cố kết đờng Tổng thời gian thi công đắp đờng đến chiều cao 3,0m với yêu cầu ngày không đợc đắp vợt 10cm 30 ngày Nh tổng thời gian thi công xử lý đờng đất yếu cho đoạn đờng là: T = 270 + 380 + 480 + 30 = 595 (ngày) §é lón cè kÕt cđa nỊn ®Êt sau gia cè b»ng bÊc thÊm 78 Theo TCXD 245 – 2000, ®é lón cè kÕt đất đắp đất yếu đợc gia cố bấc thấm sau thời gian t đợc xác định nh sau: St = Sc.U Trong đó: +, Sc ®é lón cđa nỊn ®Êt u chưa cã bÊc thấm +, U độ cố kết đất yếu sau đà đợc gia cố bấc thấm Phần độ lún cố kết lại sau thời gian t sÏ lµ: S = (1-U).Sc Sau xư lý đất yếu bấc thấm kết hợp với nén gia tải trớc độ lún cố kết đất yếu giảm xuống đáng kể, đảm bảo tính ổn định đờng Bảng 4.5: Độ lún cố kết sau giai đoạn Độ lún cố kết Giai đoạn Thời gian (ngày) Độ cố kết lại sau thời gian t (m) 270 0.799 0.219 380 0.897 0.112 510 0.947 0.058 79 4.2.2 ThiÕt kÕ cäc cát cho cấu trúc đất yếu kiểu II 4.2.2.1 Sơ đồ tính toán điển hình 1:2 3m 24m 7.0m 4.1m Bùn sét pha lẫn vỏ sò xám nâu, xám đen Sét xám nâu, dẻo mềm Cát hạt mịn xám vàng kết cấu chặt vừa TK 3.1m 2.8m Sét xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo cứng Hình 4.4: Sơ đồ tính toán cọc cát cấu trúc đất yếu kiểu II Biện pháp xử lý ®Êt u kiÕn nghÞ ®èi víi cÊu tróc nỊn ®Êt yếu kiểu II cọc cát cấu trúc đất yếu kiểu II có lớp thấu kính cát hạt trung kết cấu chặt vừa Đối với cấu trúc đất yếu kiểu II, đoạn tuyến chọn mặt cắt ngang điển hình hố khoan HK2 (Đoạn tuyến Km 0+477 Km 0+613) có bề dày lớp đất yếu 11,2m; chiều cao đắp thiết kế 3,0m Tiến hành tính toán thiết kế cọc cát cho đoạn tuyến điển hình Km 0+477 Km 0+613 4.2.2.2 Các thông số tính toán Bảng 4.5: Các thông số tính toán cọc cát cho phụ kiểu cấu trúc đất yÕu II Thông số s n Ip Wp eo Đơn vị g/cm3 g/cm3 % % - Lớp 2,71 1,00 16,52 22,72 1,222 Lớp 2,73 1,00 20,57 21,19 1,001 4.2.2.3 Tính toán thiết kế cọc cát cho đoạn tuyến điển hình Km 0+477 a Tính toán diện tích cần xư lý 80 Trước thi cơng cọc cát cần thi công tầng đệm cát Lớp đệm cát nằm lớp đất yếu đắp nhằm tăng khả nước cố kết từ phía lớp đất yếu lên mặt đất thiên nhiên Để đơn giản tính toán, quy tải trọng đường dạng tải trọng hình băng phân bố đều, có bề rộng đường B = 24m; chiều cao đắp 3m; độ dốc 1:2 bề rộng đáy đường là: B’ = 24+2.3.2=36 (m) Khi chiều rộng trung bình đường là: b = (B+B’)/2 = (36+24)/2 = 30 (m) Để đảm bảo đất ổn định tác dụng tải trọng cơng trình, lấy chiều rộng mặt nén chặt lớn 0,2 chiều rộng móng b = 0,2 30 + 30 = 36(m) Chiều dài đoạn tuyến từ Km 0+477 ÷ Km 0+613 cần xử lý a = 136 m Vậy, diện tích cần xử lý cọc cát lấy diện tích đường: S = 136 36 = 4896 (m2) b Xác định chiều sâu xử lý Chiều sâu xử lý chiều dài cọc phụ thuộc vào cấu trúc đất yếu chiều sâu vùng hoạt động nén ép cơng trình Vì chiều dày lớp đất yếu (12,5m) nhỏ chiều sâu vùng hoạt động nén ép (15,5m) nên chọn chiều sâu xử lý chiều sâu lớp đất yếu cộng thêm khoảng 0,5m lớp đất tốt bên Vì vậy, chiều dài toàn cọc cát là: lc = 11,2+ 0,5 12m Lấy chiều dài cọc cát 12m c Tính toán đờng kính khoảng cách cọc Đường kính cọc xác định phụ thuộc vào chiều sâu cần xử lý quy mô tải trọng công trình Chiều sâu gia cố lớn đường kính cọc gia cố cần tăng lên để cọc không mảnh, đảm bảo cọc ổn định đất Ngoài ra, lựa chọn đường kính cọc cịn phụ thuộc vào khả thiết bị chế tạo cọc gia cố, phù hợp với lực thiết bị, đảm bảo thi công nhanh, đạt yêu cầu kỹ thuật, kinh tế Thông thường, 81 đường kính cọc cát cỡ nhỏ chọn 10-20cm đường kính cỡ lớn 20-40cm Cụ thể, đoạn tuyến này, lấy đường kính cọc cát = 40cm Chọn: e0 = 1,222 ( lớp bïn sÐt, bïn sÐt pha xen kĐp bïn c¸t pha - lớp đất yếu nhất) Xác định enc theo công thức: e nc s 2,71 (W p 0,5 I p) (22,72 0,5.16,52) 0,84 1.100 n.100 Khoảng cách cọc xác định tuỳ thuộc vào mạng lưới bố trí cọc Ở đây, cọc bố trí theo mạng lưới tam giác Vì vậy, khoảng cách cọc tính theo công thức: L 0, 952.dc L 0,952.0,4 eo eo enc 1,222 1,222 0,84 L = 0,92 m ( Lấy L = 1m) d Tính toán số lợng cọc Chiu di ca đoạn cần xử lý 136m; Diện tích nén chặt: Fnc=1,4b.(a+0,4b) Trong đó: a - Chiều dài đế móng Vậy Fnc=1,4.36.(136+0,4.36)= 7580,16 (m2) - Do đó, chiều rộng đường nén chặt là: Bnc Fnc 7580,16 87,06m - Tỷ lệ diện tích tiết diện cọc cát Fc diện tích đất nén chặt Fnc xác định theo công thức: Fc e e 1,222 0,84 ac nc = 0,17 Fnc eo 11,222 - Số lượng cọc xác định theo công thức: 82 n ac Fnc 0,17.7580,16 10228 (cọc) fc 0,126 Trong đó: fc - Diện tích tiết diện cọc cát dùng thi công fc = (0.4)2 /4 = 0,126 m2 dc - Đường kính cọc cát (dc=0,4m) - Xác định trọng lượng cát 1m dài Cát cọc thường có đặc tính sau: s =2,65g/cm3; Wl=12%, áp dụng công thức: G - f c. s 1 e nc (1 Wl 100 )= 0,126.2,65 12 (1 ) =0,203 0,84 100 Tổng số cọc 10228 cọc, độ dài trung bình cọc 12m tổng số mét dài cọc l 10228 x 12 = 122736m e Xác định bề dày diện tích lớp đệm cát B dy lp đệm cát lựa chọn độ lún tổng cộng cộng thêm 0,2 – 0,3m, không nhỏ 50cm Ở đây, chọn bề dày lớp đệm cát 1m Bề rộng mặt tầng đệm cát phải rộng đáy mối bên tối thiểu 0,5 – 1m Do vậy, chọn bề rộng mặt đệm cát rộng đáy bên 1m, bề rộng lớp đệm cát: b đệm cát =36 + 2.1 = 38m Lớp cát đệm dày 1m , hệ số mát dốc 1:2 Chiều rộng mặt lớp đệm cát là: bmặt đệm cát = 38+ 2.1.2 = 42m Chiều dài đệm cát chiều dài xử lý cộng thêm 2m Do vậy, chiều dài đệm cát : a đệm cát = 136+2.2=140m Vậy diện tích tầng đệm cát : Sđệm cát = a đệm cát bmặtđệm cát = 140.38 = 5320 m2 f Kiểm nghiệm sức chịu tải, độ lón nỊn ®Êt u sau gia cè b»ng cäc c¸t Kiểm nghiệm sức chịu tải đất đắp sau nén chặt cọc cát 83 +, Khi enc = 0,84, lực dính trung bình lớp tính theo cơng thức sau: Cu C1 h1 C3 h2 h1 h2 Cu 0,2.7.1 0,45.4,1 0,654(T / m ) 7,1 4,1 +, Góc nội ma sát trung bình lớp lấy φTB = 6000’, tra bảng có A = 0,10; B = 1,39; C = 3,71 Vậy áp lực tiêu chuẩn đất có cọc cát tính theo cơng thức: RTC = m[(Ab + Bh)γ + D.Cu] Trong đó: - m hệ số điều kiện làm việc, thường chọn - γ khối lượng thể tích tự nhiên trung bình lớp 2, xác định 1,77 (T/m3) - Cu lực dính khơng nước trung bình, xác định 0,654 (T/m2) - h chiều sâu đường, xác định (m) - b chiều rộng trung bình đường, xác định 30 (m) Vậy RTC = m[(Ab + Bh)γ + D.Cu] = 1.[0,1.30 + 1,39.0).1,77 + 3,71.0654 = 7.736 (T/m2) Với pgl = 7.037 (T/m2) nhỏ RTC = 7.736 (T/m2), nên phương pháp xử lý đất yếu cọc cát cho kiểu cấu trúc II hợp lý Kiểm nghiệm độ lún dự tính đất đắp sau nén chặt cọc cát Từ kết tính tốn, ứng suất gây lún cho thấy độ sâu 17,1 (m) cã z= 5,506(T/m2); bt= 29,32(T/m2) thỏa mãn điều kiện z < 0,2bt nªn chiỊu dày vùng hoạt động nén ép 17,1 (m) v tổng độ lún cuối đất theo kiểu cấu trúc đất yếu II xác định 83,12 (cm) Độ lún dự tính đất đắp sau nén chặt cọc cát xác định theo cơng thức: Sc = a0m.pgl hS Trong đó: 84 a0m hệ số nén lún tương đối trung bình lớp lớp 2, xác định 3,36.10-3 (m2/T) pgl áp lực gây lún đường, xác định 7.037 (T/m2) hS chiều sâu lớp đất yếu cần nén chặt, xác định 11,1 (m) Vậy độ lún dự tính đất đắp sau nén chặt cọc cát là: Sc = a0m.pgl hS = 3,36 10-3 7.037 11,1 = 0,263 (m) Như vậy, với độ lún Sc = 0,263 (m), đất yếu sau nén chặt cọc cát có độ lún giảm nhiều so với ∑Si = 83,12 (cm) trước gia cố 4.2.3 ThiÕt kÕ bố trí hệ thống quan trắc trình thi công đắp đất yếu tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng 4.2.3.1 Thiết kế bố trí hệ thống quan trắc lún Theo tiêu chuẩn thiết kế đờng đắp đất yếu 22TCN262-2000 (Mục II.3 Các yêu cầu thiết kế bố trí hệ thống quan trắc trình thi công đắp đất yếu-Trang 5], phân đoạn đắp đất yếu đợc thiết kế tính toán khác nhau, phân đoạn thi công riêng rẽ phải có bố trí quan trắc lún riêng (khác chiều cao đắp, loại đất yếu với tiêu khác rõ rệt chiều dày lớp ®Êt u kh¸c râ rƯt); HƯ thèng mèc cao độ dùng cho quan trắc lún phải đợc bố trí nơi không lún phải đợc cố định chắn; Bàn đo lún có kích thớc tối thiểu 5050cm có bề dày đủ cứng (>3cm) gắn với cần đo thật chắn, cần đo phải thép có đờng kính nhỏ đờng kính ống vách chắn đất đắp (không cho đất đắp tiếp xúc với cần đo): ống vách không đợc gắn với bàn đo lún Nên dùng cần đo có đờng kính >4cm Cần đo ống vách nên làm đoạn 50-100cm để tiện nối theo chiều cao đắp Bàn đo lún đợc đặt cao độ bắt đầu đắp đờng, đợc bố trí tầng đệm cát Bàn đo lún phải đợc bảo vệ chắn, lâu dài bàn giao công trình Nh vậy, với chiều dài tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng khoảng 4,4km, ta cần bố trí 44 mặt cắt quan trắc lún có cự ly 100m với số bàn đo lún 132 (theo sơ đồ bàn đo bố trí tim đờng bàn ®o bè trÝ t¹i mÐp vai nỊn ®ưêng) 85 4.2.3.2 Thiết kế bố trí hệ thống quan trắc dịch chuyển ngang Khi áp dụng giải pháp xử lý đắp đất yếu có đòi hỏi phải khống chế tốc độ đắp cần phải thiết kế hệ thống quan trắc di động ngang để theo dõi mức độ ổn định trình đắp Nh vậy, với bề rộng đờng 36m, ta cần bố trí cách chân taluy 1m dÃy cọc quan trắc di động ngang thẳng góc với tim đờng cọc có cự ly 8m Với 44 mặt cắt quan trắc lún, ta có 176 cọc quan trắc di động 4.2.3.3 Thiết kế bố trí hệ thống quan trắc áp lực nớc lỗ rỗng Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 8869:2011, hệ thống quan trắc áp lực nớc lỗ rỗng đợc bố trí đồng thời với giếng quan trắc mực nớc ngầm Trong đó, ta sử dụng hệ thống đo áp lực nớc lỗ rỗng loại hở với đầu lọc đợc đặt cao độ thiết kế Hệ thống dựa theo nguyên lý nớc có áp ống giếng giảm dần theo thời gian, từ tính đợc biến đổi áp lực nớc lỗ rỗng Với chiều dài tuyến gần 4,4 km, ta cần bố trí 44 giếng quan trắc mực nớc ngầm với 44 áp kế đo áp lực nớc lỗ rỗng 44 mặt đo lún với cự ly 100m xen kẽ 86 Kết luận Qua kết khảo sát Địa chất công trình, kết tính toán phân tích ®Ỉc trưng cè kÕt cđa nỊn ®Êt tun ®ưêng trơc khu đô thị công nghiệp Bến Rừng cho thấy: Địa tầng khu vực nghiên cứu phức tạp, phân bố lớp đất đặc tính chúng có biến đổi mạnh Đặc biệt lớp đất bùn sét, bùn sét pha xen kẹp bùn cát pha lẫn vỏ sò, có chiều dày không ổn định; lớp sét, sét pha, trạng thái dẻo mềm đến chảy, chiều dày tơng đối lớn, khả biến dạng lớn kéo dài, sức chịu tải thấp; lớp sét, sét pha trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng phân bố dới lớp 1, xen kẹp lớp 1, Ngoài ra, lớp thấu kính với thành phần cát hạt mịn xám vàng, kÕt cÊu chỈt võa cã thĨ xt hiƯn cơc bé đoạn tuyến Km 0+477 đến Km 0+163 Mặt khác với quy mô tải trọng công trình thiết kế lớn chiều sâu vùng hoạt động nén ép lớn, lên tới 18m Theo số liệu thu thập đợc từ trình khảo sát Địa chất công trình tài liệu trầm tích Đệ Tứ khu vực tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng qua cho thấy cấu trúc đất yếu phân bố toàn tuyến tơng đối phức tạp, phân kiểu cấu trúc I với đặc trng ĐCCT lớp đất yếu phân bố gần bề mặt đất, lớp đất tốt phân bố dưíi vµ phơ kiĨu cÊu tróc gåm kiĨu II với đặc trng ĐCCT lớp đất yếu phân bố gần bề mặt đất, phân bố dới thấu kính cát lớp đất tốt kiểu III với đặc trng ĐCCT lớp đất yếu phân bố gần bề mặt đất, phân bố dới lớp đất tốt lớp đất thành phần gồm sét trạng thái dẻo mềm Kết dự báo lún đất khu vực tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng qua cho thấy: Độ lún cố kết Sc lín, kÐo dµi theo thêi gian ( Sc = 1,079m; t = 140 năm để đạt độ cố kết 99% không đảm bảo mặt ổn định Theo đặc điểm quy mô tải trọng công trình đặc điểm cấu trúc đất yếu khu vực nghiên cứu, lớp đất yếu cần phải đợc cải tạo nhằm tăng nhanh trình cố kết sức chịu tải đất, phù hợp với tải trọng công trình yêu cầu tiến độ thi công 87 Tại tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng, đề xuất giải pháp xử lý ®Êt u b»ng bÊc thÊm víi chiỊu dµi thiÕt kÕ 14,5 m kết hợp với đắp theo giai đoạn đoạn tuyến có kiểu cấu trúc đất yếu kiểu I; đề xuất giải pháp cọc cát với chiều dài thiết kế 12 m đoạn tuyến có kiểu cấu trúc đất yếu kiểu II để đạt đơc ổn định bảo đảm hiệu kinh tế kỹ thuật tăng nhanh trình cố kết đất Tại tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng, dự kiến bố trí 132 bàn đo lún 44 giếng quan trắc 44 áp kế đo áp lực nớc lỗ rỗng hở 44 mặt cắt ngang 176 mốc quan trắc dịch chuyển ngang 88 Tài liệu tham khảo Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quý (1977), Cơ học đất, nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hồ Chất, Nguyễn Bá Kế, Nguyễn Thanh, Phạm Văn Tỵ, Phạm Xuân (1976), vấn đề Địa chất công trình, viện khoa học kỹ thuật xây dựng Nguyễn Quang Chiêu, Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, đờng đắp đất yếu điều kiện Việt Nam (1999), nhà xuất Xây dựng Vũ Công Ngữ, tập học đất móng (1978), nhà xuất Xây dựng Nguyễn Huy Phơng, Tạ Đức Thịnh, học đất (2002), nhà xuất Giao thông vận tải Nguyễn Văn Quảng, móng (1996), nhà xuất xây dựng Đỗ Minh Toàn, đất đá xây dựng (2006), đại học Mỏ địa chất Lê Trọng Thắng, phơng pháp nghiên cứu khảo sát Địa chất công trình (2003), nhà xuất Giao thông vận tải Lê Trọng Thắng, nghiên cứu kiểu cấu trúc đất yếu khu vực Hà Nội đánh giá khả sử dụng chúng xây dựng ( Luận án Phó Tiến sĩ Khoa học Địa lý - Địa chất) 10 Trần Văn Việt, cẩm nang dùng cho kỹ s địa kỹ thuật, nhà xuất Xây dựng 11 R.Whitlow, học đất tập (1999), nhà xuất Giáo dục 12 Sổ tay thiÕt kÕ nỊn mãng tËp 1, tËp (1974), nhµ xuất Khoa học Kỹ thuật 13 Tiêu chuẩn gia cố đất yếu bấc thấm thoát nớc TCXD 245 - 2000 14 Quy trình khảo sát thiết kế đờng ô tô đắp đất yếu Tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000 15 Quy trình khoan thăm dò Địa chất công trình - Tiêu chuẩn 22TCN 259 - 2000 16 Đờng ô tô- yêu cầu thiết kế- Tiêu chuÈn TCVN 4054-2000 89 Phô lôc Phô lôc sè 4: Bảng tổng hợp giá trị trung bình tiêu lý lớp đất tuyến đờng trục khu đô thị công nghiệp Bến Rừng TT Chỉ tiêu thí nghiệm Ký hiệu Đơn vị Lớp Lớp 5-2 2.8 0.1 2-1 0.8 0.2 1-0.5 1.9 Líp TK1 Líp Líp Líp 0.4 0.6 4.7 0.3 0.3 0.5 2.4 1.3 9.1 1.1 1.3 6.1 3.8 3.4 4.2 12.4 2.6 2.4 11.4 15.4 0.25-0.1 8.5 10.4 24.8 5.6 4.6 40.7 31.0 0.1-0.05 14.7 8.5 29.7 8.6 18.8 10.6 26.0 0.005-0.05 35.1 30.1 14.5 31.3 27.4 26.1 15.8