Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng đại HọC Mỏ - địa chất Hong Quốc Bảo nghiên cứu cấu trúc đất yếu khu vực xà cần đăng Huyện Châu Thnh - Tỉnh An Giang v thiết kế giảI pháp xử lý NềN cọc đất - Xi măng phục vụ cho xây dựng sân bay An Giang Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà Nội - 2013 Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng đại Học Mỏ - địa chất Hong Quốc Bảo nghiên cứu cấu trúc đất yếu khu vực xà cần đăng Huyện Châu Thnh - Tỉnh An Giang v thiết kế giảI pháp xử lý NềN cọc đất - Xi măng phục vụ cho x©y dùng s©n bay An Giang Nghành: Kỹ thuật địa cht Mó s: 60520501 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Huy Phơng Hà Néi - 2013 Lêi cam §oan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn thật chưa công bố cơng trình khác Các số liệu khảo sát địa chất cơng trình trình bày luận văn tác giả trực tiếp thực Tác giả Hồng Quốc Bảo Mơc lơc Trang Më đầu 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phơng pháp nghiên cứu ý nghĩa khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu luận văn Cấu trúc luận văn Chơng 1: Tổng quan nghiên cứu cấu trúc v giải pháp xử lý đất yếu 1.1 Định nghĩa khái niệm 1.2 Cấu tróc nỊn ®Êt u 1.3 Các giải pháp xử lý nn y yu Chơng 2: Điều kiện địa lý tự nhiên v đặc điểm 43 địa tầng 2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên - Dân c - Kinh tế - Giao thông 2.2 Đặc điểm địa tầng Ch−¬ng 3: PHÂN CHIA ĐẤT NỀN VÀ DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ 43 52 69 ĐỊA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH 3.1 Phân chia đất khu vực nghiên cứu 69 3.2 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 75 3.3 D báo vấn đề địa kỹ thuật cơng trình 75 Ch−¬ng 4: LUẬN CHỨNG LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT - XI MĂNG CHO DỰ ÁN 81 4.1 Phân tích sơ đồ tổng thể, phân chia hạng mục 81 4.2 Luận chứng lựa chọn thiết kế giải pháp gia cè nỊn ®Êt u 81 b»ng cäc ®Êt - xi măng Kết luận 109 Ti liệu tham khảo 111 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Ký hiệu Tiêu đề bảng bảng Trang 1.1 Hệ số η 21 2.1 Một số đặc tính khí tượng thủy văn tỉnh An Giang 45 3.1 Khối lợng công tác khảo sát địa chất công trình 69 3.2 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 70 3.3 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 72 3.4 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 73 3.5 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 75 3.6 Tổng hợp kết qủa tính toán độ lún đắp 79 4.1 Giá trị trung bình Cờng độ chịu nén trục nở hông 83 lớp đất đợc gia cố, Mô đun đàn hồi E50 kết thí nghiệm thêm 4.2 Các tiêu lý đất gia cố xi măng tuổi 28 ngày 83 4.3 Kt qu tính tốn Enền theo khoảng cách cọc đất gia cố 84 4.4 Bảng kiểm tra độ lún tổng cộng độ lún lại biện 86 pháp gia cố cọc đất xi măng 4.5 Độ lún khối đất gia cố HK1 88 4.6 Tính độ lún cố kết khối đất gia cố HK1 theo thời gian 88 thi công 4.7 Tính độ lún cố kết khối đất gia cố HK1 theo thời gian 89 khai thác 4.8 Bảng tổng hợp phơng án tính toán xử lý đất yếu 90 4.9 Bảng tổng hợp khối lợng phơng án xử lý nÒn khu bay 92 4.10 Bảng tổng hợp đánh gia kết phương pháp (tại HK1) 108 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Ký hiệu Tiêu đề hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Biểu đồ đường cong nén lún e = f(P) 16 1.2 Bố trí cọc cát phạm vi nén chặt đất 18 1.3 Bố trí cọc cát dạng lưới tam giác 19 1.4 Sơ đồ bố trí cọc cát 20 1.5 Trình tự thi công cọc cát 22 1.6 Mũi cọc đệm gỗ( a)và mũi cọc có lề (b) 23 1.7 Thiết bị đóng cọc cát khơng dùng ống thép 25 1.8 Tóm tắt sơ đồ trình tự thiết kế cọc đất ximăng để xử lý 32 đất yếu 1.9 Sơ đồ thi công cọc xi măng đất theo cơng nghệ Jet 33 Grouting 1.10 Tính lún gia cố tải trọng tác dụng chưa vượt 36 sức chịu tải cho phép vật liệu trụ 1.11 Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm phịng, thiết kế 40 chức năng, thử trường thiết kế cơng nghệ 4.1 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý cọc đất 94 gia cố xi măng khu vực đường cất hạ cánh 4.2 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý cọc đất 95 gia cố xi măng khu vực đường lăn 4.3 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý cọc đất 96 gia cố xi măng khu vực sân đỗ 4.4 Sơ đồ bố trí cọc đất gia cố xi măng 97 4.5 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý giếng cát 98 khu vực đường cất hạ cánh 4.6 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý giếng cát 99 Ký hiệu Tiêu đề hình vẽ Trang Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý giếng cát 100 hình vẽ khu vực đường lăn 4.7 khu vực sân đỗ 4.8 Sơ đồ bố trí giếng cát 101 4.9 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý bấc thấm 102 khu vực đường cất hạ cánh 4.10 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý bấc thấm 103 khu vực đường lăn 4.11 Mặt cắt ngang điển hình giải pháp xử lý bấc thấm 104 khu vực sân đỗ 4.12 Sơ đồ bố trí bấc thấm 105 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Sõn bay An Giang nằm mạng sân bay quân toàn quốc, xác định sân bay dự bị cụm Nam hướng chiến lược miền Nam Nhiệm vụ hàng đầu sân bay phục vụ loại máy bay tiêm kích qn xuất phát nhanh, đảm bảo cho tác chiến biên giới Tây Nam Tổ quốc Cịn thời bình, sân bay An Giang làm nhiệm vụ dự bị cho hoạt động bay sân bay khu vực, số nhiệm vụ khác có yêu cầu Đồng thời, sân bay dân dụng phục vụ cho hoạt động bay dịch vụ, bay hàng khơng chung, bay phục vụ cơng tác tìm kiếm cứu nạn, phát triển bay khai thác thường lệ… Sân bay An Giang đáp ứng nhu cầu di chuyển nhanh doanh nghiệp đến An Giang tìm hiểu hội đầu tư, khách du lịch nước quốc tế nhu cầu lại người dân - Quy mô sân bay An Giang Với tổng diện tích đất xây dựng 238.04 ha, sân bay An Giang có vốn đầu tư 3.417 tỷ đồng, chia làm giai đoạn đầu tư Giai đoạn từ đến năm 2020 xây dựng đường cất hạ cánh kích thước 1.850 x 45m, đảm bảo khai thác máy bay ATR72 tương đương Giai đoạn sau năm 2020 nâng cấp, đảm bảo khai thác máy bay A321 Dự kiến đến năm 2030, sân bay vận chuyển 120 hành khách/giờ cao điểm khoảng 100.000 hành khách năm Sau đưa vào hoạt động, sân bay An Giang khai thác tuyến bay đến nơi, gồm: huyện đảo Phú Quốc (Kiên Giang), TP HCM, Đà Lạt (Lâm Đồng), Nha Trang (Khánh Hòa), Đà Nẵng, Hải Phịng Siêm Riệp (Campuchia) Trong đó, chuyến bay đến Siêm Riệp nhằm đáp ứng nhu cầu lượng lớn khách quốc tế muốn du lịch trực tiếp đến An Giang phát huy tổng hợp nguồn lực xây dựng phát triển ngành du lịch trở thành ngành kinh tế mũi nhọn tỉnh nước, cách liên kết với du lịch quốc tế vùng khác nước Năm 2010, tỉnh thu hút 5,1 triệu lượt du khách, doanh thu đạt 2.600 tỷ đồng, có gần 50.000 lượt khách quốc tế Mục tiêu đến năm 2020, lượng khách du lịch đến An Giang tăng gấp 1,3 lần năm 2010, doanh thu 10.800 tỷ đồng Với đặc thù có nhiều địa danh du lịch tiếng, nhiều lễ hội văn hóa cấp quốc gia, kết hợp đa dạng loại hình du lịch An Giang xem tỉnh có lượng khách du lịch lớn vùng ĐBSCL Nếu có sân bay, An Giang thu hút lượng lớn khách quốc tế đến du lịch trực tiếp, nhờ rút ngắn thời gian di chuyển, góp phần tăng lượng khách lưu trú, phát triển loại hình dịch vụ chỗ Cùng với hệ thống đường bộ, đường thủy đầu tư, có đường hàng khơng góp phần quan trọng thúc đẩy kinh tế An Giang phát triển bền vững Do yêu cầu kỹ thuật an toàn sân bay cao, địi hỏi cơng trình phục vụ khai thác bay cần phải đảm bảo tính ổn định bền vững Vì cơng tác khảo sát thiết kế xây dựng đòi hỏi phải theo quy định ngành Khu đất dự kiến xây dựng sân bay có cấu trúc đất yếu, lớp đất yếu phân bố tồn diện tích mặt độ sâu khoảng 12m-15m cần xử lý trước xây dựng, đặc biệt hạng mục đường lăn(ĐL), đường hạ cất cánh(HCC) sân đỗ(SĐ) máy bay Có nhiều giải pháp xử lý, giải pháp cọc đất – xi măng(Đ-XM) có tính khả thi đáp ng c yờu cu k thut Đối tợng phạm vi nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu: - Sự phân bố quy mô hạng mục công trình sân ay An Giang; - Các địa tầng khu vực nghiên cứu; - Các vấn đề địa kỹ thuật công trình; Bảng kiểm tra độ lún tổng cộng v độ lún lại biện pháp gia cố cọc đất xi măng HK1 Chiều cao đắp Mặt cắt có độ lún tổng cộng đất dới đắp lớn cha GC Sc Độ lún đất dới đắp thời gian khai thác 10 năm (tuổi thọ mặt đờng) I Vị trí tính toán kiểm tra = = = 385.0 cm 110.3 cm 65.6 cm II Thông số thiết kế cọc đất xi măng Gia cố nỊn §−êng kÝnh cäc thiÕt kÕ B−íc cäc thiÕt kÕ DiÖn tÝch tiÕt diÖn cäc D=800mm Tû sè tû lÖ gia cố Mô đuyn biến dạng cọc D c A a=A/c2 III Thông số tải trọng mặt cắt tính toán - Phần kết cấu mặt đờng dày TB 75cm - Tải trọng gây lún tiêu chuẩn = = = = 0.8 m 1.5 m 0.502 m2 0.223 202 kg/cm2 Xem hồ sơ địa chất HK1 Bê tông nhựa = 20 cm Trọng lợng thể tích = 2.4 T/m3 Đá gia cố XM = 40 cm Trọng lợng thể tích = 2.35 T/m3 Cấp phối đá dăm = 15 cm Trọng lợng thể tích = 2.25 T/m3 Nền cát đắp = 310.0 cm Trọng lợng thể tÝch = 1.82 T/m3 p = 7.400 T/m2 IV TÝnh độ lún thân khối đất gia cố : - Chiều sâu gia cố cọc đất tính từ dới mặt phẳng san 40cm - Độ lún khối đất gia cố đợc tính theo công thức: S1 = ∑ Htt = Chän Htk = 15.00 m 15.00 m Δh.q a E coc + (1 − a ) E õt h Chiều dày phân tố tính lún (m) Ecọc Mô đuyn biến dạng cọc Eđất Mô đuyn biến dạng đất q áp lực gây lún trung bình phạm vi phân tố tính lún, lấy không đổi = - Độ lún khối đất gia cố HK1: STT Líp ®Êt (m) q (T/m2) E®Êt (T/m2) Ecäc (T/m2) Líp ®Êt 15 7.400 190 2020 Céng ®é lón S1 khèi ®Êt gia cè (m) - TÝnh ®é lón cè kÕt cđa khèi ®Êt gia cè t¹i HK1 theo thêi gian: f(n) U Thêi gian t ( th¸ng ) STT c=1.5m 2.859 0.46 2.859 0.71 2.859 0.84 2.859 0.91 2.859 0.95 2.859 0.97 2.859 0.99 7.400 §é lón S1i (m) 0.185 0.185 S1 (cm) S1 t (cm) 18.5 18.5 18.5 18.5 18.5 18.5 18.5 8.5 13.1 15.6 16.9 17.7 18.1 18.3 Nh sau tháng thi công xong lớp móng mặt đờng tắt lún phần đợc gia cố cọc đất xi măng Tính toán biến dạng lún hỗn hợp - Độ lún S công trình bao gồm độ lún khối gia cố S1 độ lún phần đất bên dới mũi cọc S2 S = S1 + S2 = 25.0 cm T/m2 - Độ lún phần đất bên dới mũi cọc S2 - Xác định biểu tính lún phần không đợc gia cè x(m=1.0) T¹i HK1: S2 (cm) = 6.4 S1 = 18.5 cm - Độ lún khối đất đợc gia cố cố kết sau tháng thi công : S01 = 1.2 cm - Độ lún sau 01 năm đầu thi công S2 = 6.4 cm Nh tổng độ lún d lại cuối vị trí tính toán HK1 sau gia cố là: - Tính ®é lón cè kÕt cđa khèi ®Êt tù nhiªn bªn dới cọc đất xi măng theo thời gian U = f (Tv) 2.119 Tv = Cv T / H.H Cv = m2/năm Chiều sâu tính toán ảnh hởng mặt cắt gia cố H (m) = 8.8 m Độ lún d thi gian khai thác Thời gian(năm) S(t) 20năm Tv U St sau gia cố (10 năm 20 năm) Năm đầu thi công 0.0274 0.1867 1.2 0.0547 0.2633 1.7 0.49 0.0821 0.3225 2.1 0.38 0.1095 0.3729 2.4 0.32 0.1368 0.4165 2.7 0.28 0.1642 0.4569 2.9 0.26 0.1916 0.4930 3.2 0.23 0.2189 0.5260 3.4 0.21 0.2463 0.5577 3.6 0.20 10 0.2737 0.5947 3.8 0.24 11 0.3010 0.6316 4.1 0.24 2.9 cm 12 0.3284 0.6463 4.1 0.09 13 0.3558 0.6626 4.2 0.10 14 0.3831 0.6845 4.4 0.14 15 0.4105 0.7049 4.5 0.13 16 0.4379 0.7230 4.6 0.12 3.4 cm 17 0.4652 0.7411 4.8 0.12 18 0.4926 0.7591 4.9 0.12 19 0.5200 0.7744 5.0 0.10 0.5473 0.7886 5.1 0.09 20 0.5747 0.8028 5.1 0.09 4.0 21 - Nh− vËy tæng độ lún lại phần đất tự nhiên bên dới khối gia cố sau 10 năm tuổi thọ khai thác mặt đờng : 2.9 cm