Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu đoạn đường dẫn lên cầu cổ chiên từ km7+240 đến km9+715 thiết kế giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT  PHẠM NGỌC QUYỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN LÊN CẦU CỔ CHIÊN TỪ KM7+240 ĐẾN KM9+715 THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU PHÙ HỢP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT  PHẠM NGỌC QUYỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN LÊN CẦU CỔ CHIÊN TỪ KM7+240 ĐẾN KM9+715 THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU PHÙ HỢP Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Huy Phương Hà Nội - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Phạm Ngọc Quyền PHỤ LỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Mặt cắt ngang xử lý đất yếu thay đất Hình 1.2 Thi cơng vải địa kỹ thuật Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo đường có sử dụng phương pháp nước thẳng đứng Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ hút chân không (máy bơm nối trực tiếp với bấc thấm ngang mà mạng lưới bấc thấm thẳng đứng) Hình 1.5 Quy trình thi cơng cọc cát Hình 1.6 Tổ chức thi cơng cọc cát Hình 1.7 Thi cơng cột balát Hình 1.8 Nền đường đắp móng cứng Hình 1.9 Thi cơng cọc đất gia cố xi măng Hình 1.10 Phá hoại trượt trịn Hình 1.11 Phá hoại sụt chìm Hình 1.12 Bố trí vải địa kỹ thuật (lưới địa kỹ thuật) để tăng cường chống trượt cho thân đường Hình 2.1 Mặt cắt điển hình cấu trúc IA Hình 2.2 Mặt cắt điển hình cấu trúc IB Hình 2.3 Mặt cắt điển hình cấu trúc II Hình 2.4 Tốn đồ Pilot-Monreau Hình 2.5 Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng tác dụng lên đất yếu Hình 2.6 Thơng số đầu vào phục vụ tính ổn định mặt cắt IA-IA Hình 2.7 Kết tính tốn ổn định trượt mặt cắt IA-IA Hình 2.8 Thơng số đầu vào phục vụ tính ổn định mặt cắt IB-IB Hình 2.9 Kết tính tốn ổn định trượt mặt cắt IB-IB Hình 2.10 Sơ đồ phân bố ứng suất đất đắp Hình 3.1 Sơ đồ bố trí bấc thấm Hình 3.2 Sơ đồ bố trí giếng cát Hình 3.3 So đồ bố trí cọc cát Bảng 1-1 Cấp phối điển hình cho 1m3 bê tông xốp Bảng 2-1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp Bảng 2-2 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp Bảng 2-3 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp Bảng 2-4 Bảng tổng hợp tiêu lý phụ lớp 6a Bảng 2-5 Bảng tổng hợp tiêu cố kết lớp 6a Bảng 2-6 Bảng tổng hợp tiêu lý phụ lớp 6b Bảng 2-7 Bảng tổng hợp tiêu lý phụ lớp 7a Bảng 2-8 Bảng tổng hợp tiêu lý phụ lớp 7b Bảng 2-9 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp Bảng 2-10 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp Bảng 2-11 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 10 Bảng 2-12 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 15 Bảng 2-13 Bảng tổng hợp phân chia cấu trúc Bảng 2-14 Bảng tổng hợp tỷ lệ cấu trúc Bảng 2-15 Bảng tra độ cố kết theo nhân tố Tv Bảng 2-16 Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IA-IA với Hf=2.5m Bảng 2-17 Hf=3.43m Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IA-IA với Bảng 2-18 Hf=3.80m Bảng tổng hợp tính toán độ lún mặt cắt IA-IA với Bảng 2-19 Hf=3.92m Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IA-IA với Bảng 2-20 Hf=3.95m Bảng tổng hợp tính toán độ lún mặt cắt IA-IA với Bảng 2-21 Hf=3.97m Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IA-IA với Bảng 2-22 Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IB-IB với Hf=2.5m Bảng 2-23 Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IB-IB với Hf=2.91m Bảng 2-24 Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IB-IB với Hf=2.99m Bảng 2-25 Bảng tổng hợp tính tốn độ lún mặt cắt IB-IB với Hf=3.01m Bảng 2-26 Bảng tính lún theo thời gian mặt cắt IA-IA Bảng 2-27 Bảng tính lún theo thời gian mặt cắt IA-IA Bảng 3-1 Bảng tổng hợp thông số kỹ thuật mặt cắt điển hình Bảng 3-2 Bảng tổng hợp thơng số kỹ thuật bấc thấm Bảng 3-3 Bảng tổng hợp thông số tính tốn trường hợp bố trí bấc thấm Bảng 3-4 Bảng kết tính tốn bấc thấm Bảng 3-5 Bảng tổng kết thông số phương án xử lý bấc thấm Bảng 3-6 Bảng tổng hợp thơng số tính tốn trường hợp bố trí giếng cát Bảng 3-7 Bảng kết tính tốn giếng cát Bảng 3-8 Bảng tổng kết thông số xử lý giếng cát Bảng 3-9 Bảng tổng hợp thơng số tính tốn bố trí cọc cát Bảng 3-10 Bảng kết tính tốn cọc cát Bảng 3-11 Bảng tổng hợp thông số so sánh phương án xử lý mc IA-IA Bảng 3-12 Bảng tổng hợp thơng số tính tốn trường hợp bố trí bấc thấm Bảng 3-13 Bảng kết tính tốn bấc thấm Bảng 3-14 Bảng tổng kết thông số phương án xử lý bấc thấm Bảng 3.15 Bảng tổng hợp kết thiết kế xử lý đất yếu Bảng 3.16 Bảng tổng hợp dự toán phần xử lý đất yếu xây dựng đường Bảng 3.17 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng hạng mục xử lý đất yếu xây dựng đường PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bình đồ tổng hướng tuyến Phụ lục 2: Mặt thiết kế tuyến đường từ Km7+240 đến Km9+715 Phụ lục 3: Bình đồ bố trí lỗ khoan đoạn tuyến từ Km7+240 đến Km9+715 Phụ lục 4: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất Phụ lục 5: Mặt cắt phân chia cấu trúc MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ 1.1 Đất yếu cấu trúc đất yếu 1.1.1 Đất yếu 1.1.2 Cấu trúc đất yếu 1.2 Các giải pháp xử lý đất yếu 10 1.2.1 Giải pháp đào thay đất (xây dựng lớp đệm cát hay đệm đất) 10 1.2.2 Giải pháp gia tải trước 13 1.2.3 Giải pháp vải địa kỹ thuật 13 1.2.4 Các giải pháp xử lý thoát nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước 15 1.2.5 Giải pháp cố kết hút chân không với bấc thấm thoát nước 17 1.2.6 Giải pháp cọc cát đầm chặt 18 1.2.7 Giải pháp cọc balát (cọc đá dăm) 21 1.2.8 Giải pháp đường đắp sàn giảm tải 22 1.2.9 Giải pháp cọc đất gia cố xi măng 23 1.2.10 Giải pháp sử dụng vật liệu nhẹ bê tông xốp 25 1.2.11 Giải pháp đắp bệ phản áp 27 1.2.12 Giải pháp đất có cốt 28 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN LÊN CẦU CỔ CHIÊN 30 2.1 Đặc điểm trầm tích Đệ Tứ 30 2.2 Đặc điểm địa chất cơng trình đoạn đường dẫn lên cầu Cổ Chiên 31 2.2.1 Địa hình địa mạo 31 2.2.2 Đặc điểm địa tầng tính chất lý lớp đất 32 2.2.3 Các tượng địa chất động lực 46 2.2.4 Đặc điểm thủy văn địa chất thủy văn 46 2.3 Phân loại cấu trúc đất yếu đoạn đường dẫn lên cầu Cổ Chiên 47 2.3.1 Lựa chọn tiêu chí phân loại 47 2.3.2 Phân loại kiểu cấu trúc đất yếu đánh giá 47 2.4 Dự báo vấn đề địa chất cơng trình đoạn đường dẫn lên cầu Cổ Chiên 51 2.4.1 Kiểm toán biến dạng lún trồi (phá hủy nền) 53 2.4.2 Kiểm toán ổn định trượt theo phương pháp Bishop (trượt hỗn hợp đường đắp nền) 56 2.4.3 Tính tốn dự báo biến dạng lún đường chiều cao đắp có kể đến bù lún.60 2.4.4 Tính tốn biến dạng lún theo thời gian 83 CHƯƠNG LUẬN CHỨNG VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP 86 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN LÊN CẦU CỔ CHIÊN 86 3.1 Luận chứng chọn số phương pháp tính tốn xử lý 86 3.1.1 Cơ sở để sơ chọn phương pháp xử lý đất yếu 86 3.1.2 Luận chứng sơ chọn phương pháp để tính tốn xử lý 86 3.2 Tính tốn thiết kế cấu trúc lựa chọn giải pháp hợp lý 87 3.2.1 Thiết kế giải pháp xử lý 87 3.2.2 Tổng hợp kết tính tốn lún xử lý đất yếu cho phân đoạn 98 3.2.3 Vật liệu, tổ chức thi công quan trắc 100 3.3 Dự toán giá thành cơng trình 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) vùng châu thổ hạ lưu sông MêKơng gồm có 13 tỉnh, thành phố (Cần thơ, Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Vĩnh Long, Đồng Tháp, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, An Giang, Kiên Giang) ĐBSCL có diện tích 12% tổng diện tích tự nhiên nước, có vị trí quan trọng kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phịng Đây khu vực có sản lượng gạo cao nước với 18,5 triệu tấn/năm, chiếm 51% sản lượng 92% tổng sản lượng gạo xuất toàn quốc Ngoài gạo, mạnh lớn khác ĐBSCL sản phẩm thủy hải sản, khu vực chiếm 52% sản lượng nước Trong năm gần đây, vùng đồng sông Cửu Long có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, trung bình đạt 12%, nhiều khu công nghiệp khu đô thị hình thành, sở hạ tầng mạng lưới giao thông không đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội thực chiến lược tăng trưởng toàn diện, xóa đói giảm nghèo vùng đồng sơng Cửu Long Cầu Cổ Chiên vượt qua sông Cổ Chiên khu vực phà Cổ Chiên thuộc quốc lộ 60 kết nối tỉnh Bến Tre với tỉnh Trà Vinh Dự án đầu tư xây dựng cầu Cổ Chiên hoàn thành trước hết phục vụ việc nối thông QL60 đoạn thị xã Bến Tre, thị trấn Mỏ Cày với thị xã Trà Vinh nhằm thúc đẩy phát triển kinh tế hai trung tâm khu vực lân cận Mặt khác, cầu Cổ Chiên với cầu Hàm Luông, cầu Rạch Miễu tuyến tránh thị xã Mỏ Cày QL60 hình thành tuyến đường giao thông thuận tiện cho hướng từ Trà Vinh TP Hồ Chí Minh ngược lại, giảm áp lực giao thông ngày lớn QL1A Dự án đầu tư xây dựng cầu Cổ Chiên đường dẫn hai đầu cầu Bộ GTVT phê duyệt định số 3053/QĐ-BGTVT ngày 22/10/2010 Công tác khảo sát ĐCCT tiến hành Kết cho thấy: đoạn đường có cấu trúc đất yếu dày, địi hỏi phải xử lý thi công Để phục vụ cho việc xử lý đường đất yếu, công tác nghiên cứu làm sáng ... trúc đất yếu đoạn đường dẫn lên cầu Cổ Chiên từ Km7+240 đến Km9+715 Thiết kế giải pháp xử lý đất yếu phù hợp? ?? có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu đề tài Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc đất yếu khu vực đường. .. CHẤT  PHẠM NGỌC QUYỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN LÊN CẦU CỔ CHIÊN TỪ KM7+240 ĐẾN KM9+715 THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU PHÙ HỢP Ngành: Kỹ thuật địa chất... việc xử lý đường đất yếu, công tác nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc đoạn nghiên cứu nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý đất yếu thích hợp cần thiết Vì vậy, đề tài? ?Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc