Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền khu vực xây dựng cảng thanh phước, tây ninh và lựa chọn giải pháp nền móng thích hợp cho các hạng mục công trình cảng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN KHU VỰC XÂY DỰNG CẢNG THANH PHƯỚC, TÂY NINH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MĨNG THÍCH HỢP CHO CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH CẢNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN KHU VỰC XÂY DỰNG CẢNG THANH PHƯỚC, TÂY NINH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MĨNG THÍCH HỢP CHO CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH CẢNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TÔ XUÂN VU HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Tấn Cường MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRÚC NỀN VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH 1.1 Khái niệm chung cấu trúc 1.2 Các yếu tố cấu trúc ảnh hưởng chúng tới hoạt động xây dựng cơng trình 1.3 Các giải pháp xử lý đất yếu 10 1.3.1 Đệm cát 10 1.3.2 Cọc cát 11 1.3.3 Cọc xi măng đất 12 1.3.4 Phụt dung dịch xi măng 14 1.3.5 Gia tải nén trước 15 1.3.6 Gia tải trước kết hợp với thoát nước thẳng đứng 15 1.3.7 Bơm hút chân không 16 1.4 Các giải pháp móng cơng trình 19 1.4.1 Móng nơng 20 1.4.2 Móng sâu 21 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH KHU XÂY DỰNG CẢNG THANH PHƯỚC 28 2.1 Vị trí địa lý 28 2.2 Địa tầng trầm tích đệ tứ khu vực cảng Thanh Phước 30 2.3 Điều kiện địa chất cơng trình khu xây dựng cảng Thanh Phước 31 2.3.1 Địa hình, địa mạo 31 2.3.2 Đặc điểm phân bố tính chất lý lớp đất 31 2.3.3 Nước đất 43 2.3.4 Địa chất thủy văn 44 2.3.5 Các tượng địa chất động lực 44 CHƯƠNG PHÂN CHIA CẤU TRÚC NỀN KHU XÂY DỰNG CẢNG THANH PHƯỚC 45 3.1 Cơ sở phân chia cấu trúc 45 3.2 Nguyên tắc phân chia 47 3.3 Các kiểu cấu trúc đặc điểm chúng 47 3.4 Đánh giá ổn định công trình 53 3.4.1 Cơ sở lý thuyết 55 3.4.2 Đối với khu bãi container có hàng 65 3.4.3 Đối với khu bãi chứa hàng 66 3.4.4 Đối với đường giao thông 67 3.4.5 Đánh giá ổn định khu thương mại dịch vụ 70 3.5 Nhận xét 72 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP NỀN MĨNG THÍCH HỢP CHO CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH 74 4.1 Lựa chọn giải pháp móng thích hợp, 74 4.2 Thiết kế xử lý cho hạng mục bãi chứa hàng 76 4.2.1 Nguyên tắc chung tính tốn thiết kế bấc thấm 76 4.2.2 Kết thiết kế bấc thấm kiểm toán ổn định sau xử lý 82 4.3 Thiết kế xử lý cho hạng mục bãi chứa container có hàng 86 4.3.1 Nguyên tắc chung tính tốn thiết kế cọc cát 86 4.3.2 Tính tốn thiết kế cọc cát 89 4.3.3 Thiết kế xử lý bấc thấm 91 4.4 Thiết kế xử lý cho hạng mục đường nội 93 4.4.1 Thiết kế xử lý đệm cát khu vực cấu trúc kiểu I 93 4.4.2 Thiết kế xử lý bấc thấm khu vực cấu trúc kiểu II 94 4.4.3 Thiết kế xử lý bấc thấm khu vực cấu trúc kiểu III 95 KẾT LUẬN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị ĐCCT - a1-2 cm2/kG σc kG/ cm2 Áp lực tiền cố kết Eo kG/cm2 Mô đun tổng biến dạng Ro kG/cm2 Sức chịu tải quy ước Δ g/cm3 Khối lượng riêng đất γc g/cm3 Khối lượng thể tích khơ đất γw g/cm3 Khối lượng thể tích tự nhiên đất E - Hệ số rỗng N % Độ lỗ rỗng Cu T/m2 φu Độ C T/m2 φ' Độ Góc nội ma sát W % Độ ẩm tự nhiên Wch % Độ ẩm giới hạn chảy Wd % Độ ẩm giới hạn dẻo Ip % Chỉ số dẻo B - Độ sệt Cv cm2/s Hệ số cố kết theo phương đứng Ch cm2/s Hệ số cố kết theo phương ngang Cc - Chỉ số nén Cr - Chỉ số nén lại U % Độ cố kết K cm2/s Giải thích Địa chất cơng trình Hệ số nén lún đất khoảng áp lực nén từ 1- cm2/kG Lực dính kết khơng nước Góc nội ma sát khơng nước Lực dính Hệ số thấm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp D 32 Bảng 2.2: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 34 Bảng 2.3: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 35 Bảng 2.4: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 37 Bảng 2.5: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 38 Bảng 2.6: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 40 Bảng 2.7: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp 41 Bảng 2.8: Giá trị đặc trưng tiêu lý lớp thấu kính 42 Bảng 3.1: Dạng cấu trúc kiểu I 48 Bảng 3.2: Dạng cấu trúc kiểu II 50 Bảng 3.3: Dạng cấu trúc kiểu III 52 Bảng 3.4: Trị số  tùy thuộc vào số dẻo Ip 57 Bảng 3.5: Độ cố kết đạt tùy thuộc vào nhân tố Tv; Uv=f(T) 61 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 62 Bảng 3.7: Bảng tổng hợp đánh giá ổn định hạng mục đường giao thông 69 Bảng 3.8: Bảng tổng hợp kết đánh giá ổn định hạng mục cơng trình 72 Bảng 4.1: Kết tính tốn bấc thấm hạng mục bãi chứa hàng 84 Bảng 4.2: Bảng tiêu lý lớp 90 Bảng 4.3: Kết tính tốn bấc thấm hạng mục bãi chứa container có hàng92 Bảng 4.4: Kết tính tốn bấc thấm hạng mục đường nội - cấu trúc kiểu II 94 Bảng 4.5: Kết tính tốn bấc thấm hạng mục đường nội - cấu trúc kiểu III 96 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Cột địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc I 49 Hình 3.2: Cột địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc II 51 Hình 3.3: Cột địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc III 53 Hình 3.4: Sơ đồ vị trí khu chức cảng Thanh Phước 54 Hình 3.5: Toán đồ J.Mandel (TCXD 245-2000) 56 Hình 4.1: Sơ đồ biểu thị tăng thêm sức chống cắt đất 78 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cơng trình hạ tầng kỹ thuật khu cảng Thanh phước, tỉnh Tây Ninh Công ty Cổ phần đầu tư Sài Gịn VRG làm chủ đầu tư có diện tích đất tự nhiên khu vực quy hoạch 54,96 ha, gồm có hạng mục cơng trình với chức sau: + Khu thương mại dịch vụ cơng cộng văn phịng điều hành cảng: Nằm dọc bên đường vào khu có cảng gồm hai khu cao ốc với chức khu cao ốc, dịch vụ, thương mại, bên cạnh cịn có khu vui chơi, câu lạc thể thao Khu dịch vụ khách dọc đường : văn phòng điều hành cảng + Bãi chứa container có hàng: khu bãi chia thành lơ đất bố trí để chứa container xếp thành hàng, với chiều cao tối đa tầng xếp container + Bãi hàng rời, đóng rút container chứa container rỗng: bãi chứa hàng hóa dạng mở, bãi bố trí xe nâng chuyển hàng + Đường giao thơng nội bộ: mạng lưới đường quy hoạch đảm bảo liên hệ thuận tiện đường giao thơng bên ngồi với khu thương mại dịch vụ công cộng Đảm bảo kết nối tốt bãi chứa container , bãi hàng rời đóng rút container với khu văn phịng điều hành cảng Mạng lưới đường nội khu kho cảng, bố trí theo kiểu vạch sơn sử dụng chung loại kết cấu toàn đường, sân bãi Bề rộng đường nội khu kho cảng 15m (đảm bảo đủ xe chạy), bán kính cong điểm giao cắt 15m đảm bảo cho xe container 20 feet xe container 40 feet quay đầu 95 * Tính độ lún cố kết 5, 2.104.450.24.60.60 Tv= =0,0413 7002 tra bảng ta có U v = 0,228 13.104.450.24.60.60 Th= =1,791 1682 U v = 0,975 + Độ cố kết tổng: U = - (1 - Uv).(1 - Uh) = - (1 - 0,228).(1 - 0,975) = 0,98 = 98% + Độ lún cố kết lại sau thời gian t = 15 tháng là: S = (1-U).Sc = (1 - 0,98).1,19 = 0,023m = 2,3 cm Theo quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đấp đất yếu (22TCN 262-2000) cơng trình đường giao thông đoạn đường đấp thông thường độ lún lại cho phép trục tim đường sau hồn thành cơng trình 40cm Kết tính tốn cho thấy độ lún đất đảm bảo yêu cầu độ lún 4.4.3 Thiết kế xử lý bấc thấm khu vực cấu trúc kiểu III - Chiều cao đấp gia tải: H=3,5+1,62+1/1,7=5,71 m - Chiều sâu cắm bấc thấm đến hết chiều sâu phân bố đất yếu L= 12m - Khoảng cách bấc thấm: lựa chọn khoảng cách bấc thấm L=1,6m - Mạng lưới bấc thấm theo dạng tam giác D=1,05.1,6=1,68m - Tương tự ta có kết tính tốn chiều cao đấp thời gian đấp giai đoạn bảng 4.3: 96 Bảng 4.5: Kết tính tốn bấc thấm hạng mục đường nội cấu trúc kiểu III Giai đoạn thi công Chiều cao đấp Kat   (m) Cu1 Cu2 t (T/m2) (T/m2) (ngày) U (%) Giai đoạn 1,5 2,01 3o55’ 5o55’ 0,537 0,671 90 54 Giai đoạn 2,3 1,58 5o55’ 7o55’ 0,671 0,951 90 54 Giai đoạn 3,2 1,61 7o55’ 9o55’ 0,951 0,144 90 54 Giai đoạn 4,8 1,63 9o55’ 11o55’ 0,144 0,234 90 54 Giai đoạn 5,71 2,23 11o55’ 13o55’ 0,234 0,361 90 54 * Tính độ lún cố kết 5, 2.104.450.24.60.60 Tv= =0,014 12002 tra bảng ta có Uv = 0,134 13.104.450.24.60.60 Th= =1,791 1682 Uv = 0,975 + Độ cố kết tổng: U = - (1 - Uv).(1 - Uh) = - (1 - 0,134).(1 - 0,975) = 0,974 = 97,4% + Độ lún cố kết lại sau thời gian t = 15 tháng là: S = (1-U).Sc = (1 - 0,974).1,62 = 0,042m = 4,2 cm Theo quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đấp đất yếu (22TCN 262-2000) cơng trình đường giao thơng đoạn đường đấp thơng thường độ lún cịn lại cho phép trục tim đường sau hồn thành cơng trình 40cm Kết tính toán cho thấy độ lún đất đảm bảo yêu cầu độ lún 97 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu đề tài rút số kết luận sau: Điều kiện địa chất cơng trình khu xây dựng Cảng Thanh Phước – Tây Ninh phức tạp không thuận lợi cho xây dựng hạng mục cơng trình cảng Địa tầng gồm nhiều lớp đất với khả chịu tải khác nhau, chiều dày biến đổi tương đối mạnh Đáng ý tồn lớp đất yếu với khả chịu tải nhỏ, phân bố mặt có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định cơng trình Căn vào đặc điểm cấu trúc đất yếu, khu xây dựng cảng chia thành kiểu cấu trúc nền, bao gồm: - Cấu trúc kiểu I: đặc trưng xuất lớp đất (lớp bùn sét hữu cơ) có chiều dày nhỏ 5m bên lớp: lớp (sét trạng trái dẻo cứng); lớp xuất lớp đất lớp (sét pha, trạng trái dẻo cứng), lớp (cát pha; trạng thái dẻo) - Cấu trúc kiểu II: đặc trưng xuất lớp đất (lớp bùn sét hữu cơ) có chiều dày từ 5m đến 10m, bên lớp: lớp (sét trạng trái dẻo cứng); lớp xuất lớp đất lớp (sét pha, trạng trái dẻo mềm), lớp (cát pha; trạng thái dẻo) - Cấu trúc kiểu III: đặc trưng xuất lớp đất (lớp bùn sét hữu cơ) có chiều dày lớn 10m, bên lớp: lớp (sét trạng trái dẻo cứng); lớp xuất lớp đất lớp (sét pha, trạng trái dẻo mềm), lớp (cát pha; trạng thái dẻo) Kết dự báo ổn định biến dạng cho thấy độ lún đất khu xây dựng cảng Thanh Phước lớn Lớp đất yếu có mặt tồn khu vực dự kiến xây dựng hạng mục cơng trình cảng qua kết đánh giá ổn định lớp đất không đảm bảo khả chịu lực (xảy tình trạng lún trồi tác dụng tải trọng đất san lắp tải trọng cơng trình) Vì vậy, đất cần xử lý trước thi công cơng trình, nhằm đảm bảo tính ổn định xây 98 dựng sử dụng cơng trình Giải pháp móng phù hợp với mổi hạng mục cảng xác định sau: Đối với hạng mục bãi chứa hàng: bên khu vực kiếu cấu trúc III có chiều dày lớp đất yếu lớn 10m, không đảm bảo cường độ chịu tải độ lún xây dựng cơng trình Do cần áp dụng giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải trước Đối với hạng mục bãi chứa container có hàng: bên khu vực kiếu cấu trúc II có chiều dày lớp đất yếu từ đến 10m, không đảm bảo cường độ chịu tải độ lún xây dựng cơng trình Do lớp đất có hệ số rỗng lớn nên áp dụng phương pháp xử lý cọc cát đất chưa đạt yêu cầu cường độ độ lún công trình Vì việc áp dụng giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải trước đưa vào tính tốn kết tính tốn cho thấy việc áp dụng giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải trước đảm bảo cường độ chịu tải, độ lún thời gian thi cơng Đối với hạng mục cơng trình đường giao thơng nội bộ: tính chất có hạng mục cơng trình có phân bố rộng tồn mặt khu cảng nên bên đường xuất tất kiểu cấu trúc Do với kiểu cấu trúc cần có giải pháp xử lý thích hợp Cụ thể với cấu trúc kiểu I có chiều dày lớp đất yếu bình qn 3,5m, giải pháp đệm cát phù hợp, với cấu trúc kiểu II III việc áp dụng giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải trước đảm bảo cường độ chịu tải, độ lún thời gian thi công Đối với hạng mục khu nhà thương mại: hạng mục công trình có tải trọng lớn, cần áp dụng giải pháp móng sâu Các kết tính tốn cho thấy phương pháp chọn đáp ứng u cầu kỹ thuật cơng trình thời gian xử lý cho hạng mục công trình 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ giao thơng vận tải, 22 TCN 262 – 2000, Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu Nguyễn Quang Chiêu, Plere Lareal, Nguyễn Thành Long, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương (1998), Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam, nhà xuất Giao thông vận tải – Hà Nội Công ty Cổ phần tư vấn đầu tư xây dựng Nam Phú Lộc, Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình Hạ tầng kỹ thuật khu cảng Thanh Phước, Tây Ninh Lê Trọng Thắng (1995), “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 Lê Trọng Thắng (2003), Các phương pháp nghiên cứu khảo sát Địa chất cơng trình, nhà xuất Giao thơng vận tải Nguyễn Thanh (1984), “Về việc phân loại thành lập đồ cấu trúc cơng trình xây dựng Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Địa kỹ thuật toàn quốc lần thứ 11, Hà Nội Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương (2002), Cơ học đất, nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10304: 2014, Móng cọc tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 245: 2000, Gia cố đất yếu bấc thấm nước PHỤ LỤC SƠ HỌA VỊ TRÍ LỖ KHOAN CÔNG TRÌNH: KHU CẢNG THANH PHƯỚC TỶ LỆ 1/500 X = 1224208.16 Y = 583884.55 CỎ ÀM GV SÔN OÁC RAÏCH G OÁC RAÏCH G MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CễNG TRèNH MặT CắT Đ ịA CHấT CÔ NG TRìNH L: 1/200-1/2000 1/200 1/2000 TỷTLệ: MT CTĐ A CHTCÔ CễNG TRèNH Mặ T CắT ịA CHấT NG TRì NH Tỷ Lệ:1/200 1/200-1/2000 T L: 1/2000 MT CT CHTCÔCễNG TRèNH Mặ T CắT Đ ịA A CHấT NG TRì NH TûTỈLÖ: LỆ: 1/200-1/2000 1/200 – 1/2000 MẶT CẮT ĐỊA CHT TRèNH Mặ T CắT Đ ịA CHấT CÔCễNG NG TR× NH LỆ:1/200-1/2000 1/200 – 1/2000 TûTỈLƯ: ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN KHU VỰC XÂY DỰNG CẢNG THANH PHƯỚC, TÂY NINH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MĨNG THÍCH HỢP CHO CÁC HẠNG MỤC... cơng trình cảng Thanh Phước; - Lựa chọn thiết kế giải pháp móng thích hợp cho hạng mục cơng trình cảng Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Đặc điểm cấu trúc giải pháp móng hạng mục. .. cấu trúc Dự báo vấn đề địa chất công trình xây dựng cơng trình kiển cấu trúc Lựa chọn giải pháp móng thích hợp với hạng mục cơng trình Tính tốn thiết kế giải pháp móng cho hạng mục cơng trình