Đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) xử lý nền đất yếu đường đầu cầu trần thị lý thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN THỊNH C C ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI R L T ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TRẦN THỊ LÝ - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG U D LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN THỊNH ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU C C CẦU TRẦN THỊ LÝ - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG R L T U D Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GVC.TS ĐỖ HỮU ĐẠO Đà Nẵng – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật với đề tài: “Đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) xử lý đất yếu đường đầu cầu Trần Thị Lý- Thành phố Đà Nẵng” Lời tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đỗ Hữu Đạo giúp đỡ hướng dẫn tơi thực hồn thành Luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Cô, Thầy Khoa Xây dựng Cầu đường, Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng tận tình giảng dạy giúp đỡ tác giả suốt trình học tập trường Tác giả muốn bày tỏ biết ơn tới tập thể cán quan nơi tác giả công tác tạo điều kiện giúp đỡ cho tác giả hồn thành khóa học Luận văn Và tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn, kính trọng sâu sắc tới người thân gia đình bạn bè, người ln động viên, hỗ trợ tác giả suốt tháng ngày học tập thực Luận văn Tác giả Luận văn C C U D R L T Nguyễn Văn Thịnh LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung, số liệu tham khảo từ nghiên cứu trích dẫn nguồn rõ ràng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả Luận văn Nguyễn Văn Thịnh C C U D R L T ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TRẦN THỊ LÝ – THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: NGUYỄN VĂN THỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.02.05 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắc: Lún đường đắp sau mố vấn đề phổ biến cơng trình cầu nước ta mà nước phát triển Vấn đề gây hậu nghiêm trọng q trình thi cơng khai thác sau Hiện tượng lún đường đắp cao, khơng xuất q trình thi cơng mà xuất q trình khai thác, gây khó chịu cho người tham gia giao thơng chí gây an tồn giao thơng làm gián đoạn trình khai thác sử dụng, để giải C C lún đường đầu cầu, số công trình áp dụng biện pháp để xử lý R L T đất yếu đường đầu cầu Từ khóa: Cọc xi măng đất, cọc xi măng đất kết hợp vải địa kỹ thuật U D Summary: Subsidence of embankment embankment is a common problem for bridges not only in our country but also in developed countries This problem has caused serious consequences during the construction process as well as later exploitation Subsidence of embankment embankment not only appears in the construction process but also appears during the exploitation process, causing annoyance to road users and causing unsafe traffic and disruptions during the process exploitation and use, to settle the settlement of the bridgehead embankment, some works apply measures to deal with the soft ground of the bridgehead Keyword: Soil cement piles, soil cement piles combined with geotextile MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài .3 Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU C C 1.1 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu R L T 1.1.1 Giải pháp thay đất (dùng bề dày lớp đất yếu mỏng) 1.1.2 Giải pháp bệ phản áp 1.1.3 Giải pháp vải địa kỹ thuật 1.1.4 Giải pháp bấc thấm 1.1.5 Giải pháp cọc đất xi măng U D 1.2 Tổng quan giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) 11 1.2.1 Cọc đất xi măng 11 1.2.2 Vải địa kỹ thuật 14 1.2.3 Hệ cọc kết hợp vải địa kỹ thuật (GPRS) 15 1.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) 17 1.3.1 Cơ sở lý thuyết 17 1.3.2 Nội dung tính tốn 18 1.3.2.1 Xác định khoảng cách cọc 18 1.3.2.2 Phạm vi bố trí cọc 18 1.3.2.3 Tải trọng thẳng đứng phân bố mũ cọc .19 1.3.2.4 Lực kéo cốt 21 1.3.2.5 Ổn định tổng thể đắp đặt cọc .23 1.3.2.6 Các trạng thái giới hạn sử dụng 24 1.4 Công nghệ thi công hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) 25 1.4.1 Đặc điểm công nghệ 25 1.4.2 Phương pháp trộn khô 26 1.4.3 Phương pháp trộn ướt 26 1.4.5 Thi công nghiệm thu vải địa kỹ thuật 27 1.4.5.1 Thi Công 27 1.4.5.2 Nối vải 28 1.4.5.3 Kiểm tra nghiệm thu 28 1.5 Kết luận chương .29 Chƣơng ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƢỜNG, KẾT QUẢ QUAN TRẮC VỚI GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU C C ĐƢỜNG ĐẦU CẦU .31 R L T 2.1 Lựa chọn vật liệu cọc đất xi măng 31 2.1.1 Vật liệu đất 31 2.1.2 Vật liệu cọc đất xi măng 31 U D 2.1.3 Nước 31 2.1.4 Cường độ yêu cầu vật liệu cọc đất xi măng 32 2.1.5 Điều kiện cấp phối 32 2.2 Thiết kế cọc đất xi măng 33 2.2.1 Nguyên lý thiết kế 33 2.2.2 Phương pháp thiết kế 34 2.2.3 Kiểm toán sức chịu tải cọc vữa 40 2.3 Đánh giá giải pháp cọc xi măng đất, phân tích kết thí nghiệm cọc xi măng đất GRPS (cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng) 45 2.3.1 Giới thiệu chung 45 2.3.2 Giải pháp thiết kế móng đường đầu cầu .45 2.3.3 Thí nghiệm cọc đất xi măng 47 2.4 Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn nhóm cọc đất xi măng 49 2.4.1 Số lượng cọc 49 2.4.2 Đặc điểm cọc thí nghiệm .49 2.5 Quan trắc lún đường đầu cầu xử lý đất yếu giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật GRPS (cầu Trần Thị Lý giai đoạn 2013-2019) 55 2.5.1 Mục đích quan trắc lún 55 2.5.2 Các nội dung cần quan trắc 55 2.5.3 Kết quan trắc lún đường đầu cầu phía Tây giai đoạn 2013-2019 .56 2.6 Kết luận chương 66 Chƣơng PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VỚI MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁC 67 3.1 Đặt vấn đề .67 3.2 Ứng dụng phần mềm Plaxis tính tốn lún đường giải pháp 67 3.2.1 Thông số kỹ thuật thiết kế 69 C C 3.2.2 Giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật 71 R L T 3.2.3 Giải pháp cọc đất xi măng kết hợp sàn giảm tải 75 3.2.4 Giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước 77 3.3 Phân tích, đánh giá so sánh hiệu kinh tế, kỹ thuật giải pháp 81 U D 3.3.1 So sánh hiệu kỹ thuật giải pháp 81 3.3.2 So sánh hiệu kinh tế giải pháp 82 3.4 Kết luận chương 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH MỤC HÌNH Hình Lún chỗ tiếp giáp cầu đường Cầu Mỹ Thủy (quận 2TP.HCM) .1 Hình Tình trạng sụp lún hai đầu cầu Kh Đơng .1 Hình Đường dẫn lên hai đầu cầu Cẩm Lệ bị lún Hình 1.1 Sụt lún cầu Tân Phong – Báo giao thông Hình 1.2 Lún đường dẫn hầm chui Sài Gòn Hình 1.3 Tình trạng sụp lún hai đầu cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật Hình 1.4 Bù lún đường đầu cầu đường Cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi .5 Hình 1.5 Tình trạng sụp lún hai đầu cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật Hình 1.6 Đường dẫn lên hai đầu cầu vượt bắc qua vòng xoay Mỹ Thủy Hình 1.7 Tình trạng sụp lún hai đầu cầu Kh Đơng Hình 1.8 Đường dẫn lên hai đầu cầu C C Cẩm Lệ bị lún Hình 1.9 Sơ đồ điển hình mặt cắt ngang thiết kế thay đất .6 R L T Hình 1.10a Bệ phản áp cấp Hình 1.10b Bệ phản áp cấp U D Hình 1.11 Rải vải địa kỹ thuật thi công đường Hình 1.12 Giải pháp sử dụng bấc thấm cầu vượt qua đường QL 14B (thuộc Dự án Tuyến vành đai phía Tây) Hình 1.13 Giải pháp gia cố đất yếu cọc đất xi măng 10 Hình 1.14 Giải pháp cọc đất xi măng trường 11 Hình 1.15 Thi cơng cọc xi măng đất Khu cơng nghệ cao Láng - Hồ Lạc .13 Hình 1.16 Thi cơng cọc xi măng đất sân bay Cát Bi - Hải Phòng phương pháp trộn ướt Khu công nghệ 13 Hình 1.17 Thi cơng cọc xi măng đất cơng trình cầu Trần Thị Lý (Đà Nẵng) 13 Hình 1.18 Nhà máy Nhiệt Điện 14 Hình 1.19 Dự án 04 tuyến đường chính………………………………………… .13 Hình 1.20 Vải địa kỹ thuật 15 Hình 1.21 Giải pháp cọc kết hợp cốt địa kỹ thuật 16 Hình 1.22 Sự truyền tải lên đầu cọc đất 16 Hình 1.23 Trạng thái giới hạn cường độ 17 Hình 1.24 Trạng thái giới hạn sử dụng 18 Hình 1.25 Giới hạn ngồi mũ cọc 18 Hình 1.26 Giải pháp cọc chống cọc treo 19 Hình 1.27 Giả thiết vòm đất tiêu chuẩn BS 8006 – 1995 19 Hình 1.28 Phân bố tải trọng theo lý thuyết vòm đất Marston 20 Hình 1.29 Sơ đồ tính Tds trượt ngang khối đắp cốt ĐKT 22 Hình 1.30 Mơ tả phương pháp thi công cọc đất xi măng .26 Hình 1.31 Mơ tả phương pháp trộn ướt (WJM) 26 Hình 1.32 Hình ảnh phương pháp trộn ướt (WJM) 27 Hình 2.1 Biểu đồ hàm lượng xi măng cọc xi măng đất 33 Hình 2.2 Các thành phần liên quan đến tải trọng thiết kế 35 Hình 2.3 Mơ hình phân tích khả chịu áp lực thẳng đứng 37 Hình 2.4 Cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng (ảnh: Google) 45 Hình 2.5 Mặt gia cố cọc xi măng đất phía Đơng 46 Hình 2.6 1/2 Mặt gia cố cọc xi măng đất phía Đơng 46 Hình 2.7 Mặt gia cố cọc xi măng đất phía Tây 47 C C Hình 2.8 1/2 Mặt gia cố cọc xi măng đất phía Tây .47 R L T Hình 2.9 Kết nén mẫu cọc thử xi măng – đất bờ đông bờ Tây 48 Hình 2.10 Kết nén mẫu cọc đại trà xi măng – đất bờ đông bờ Tây .49 U D Hình 2.11 Sơ đồ vị trí cọc D606; D618 50 Hình 2.12 Sơ đồ vị trí TN3 50 Hình 2.13 Sơ đồ vị trí cọc T1007, T1618 .50 Hình 2.14 Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN1 - Bờ đông 52 Hình 2.15 Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN2 - Bờ đơng 52 Hình 2.16 Biểu đồ quan hệ P-S cọc Nhóm cọc - Bờ đơng 53 Hình 2.17.Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN4 - Bờ Tây .53 Hình 2.18 Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN5 - Bờ Tây 54 Hình 2.19 Sơ đồ vị trí cọc T1007, T1618 .55 Hình 2.20 Kết quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 13/03/2013 so với cao độ thiết kế .57 Hình 2.21 Kết quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 20/03/2013 so với cao độ thiết kế .59 Hình 2.22 Kết quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 27/03/2013 so với cao độ thiết kế .60 Hình 2.23 Kết quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 14/5/2013 so với cao độ thiết kế 62 Hình 2.24 Kết quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 15/5/2014 so với cao độ thiết kế 63 [18] Nguyen Minh Hai, Do Huu Dao Non-Conventional Pile Loading Tests in Vietnam Proceedings of the 18th ICSMGE, Paris 2013 No I [19] Hồ sơ hoàn thiết kế, hoàn cơng cơng trình đường dẫn đường đầu cầu Trần Thị Lý [20] Đoàn Thế Mạnh, sử dụng vải địa kỹ thuật lưới địa kỹ thuật gia cố ổn định móng, Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng Hải số 23-8/2010 [21] Phạm Anh Tuấn, Đỗ Hữu Đạo, Nghiên cứu sơ đồ hợp lý cho hệ cọc đất xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật đường đắp cao Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc Đà Nẵng, 03-05/08/2015 [22] TCVN 9844 : 2013 Yêu cầu thiết kế, thi công nghiệm thu vải địa kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu [23] Căn Quyết định số 9073/QĐ-UBND ngày 29/12/2016 UBND thành phố Đà Nẵng công bố đơn giá xây dựng – Phần xây dựng địa bàn thành phố Đà Nẵng [24] Plaxis 3D Foundation Material Model and Scientific Manual, Plaxis bv PO box 572, 2600 an Delft Neitherland [25] Báo cáo kết thí nghiệm nén tĩnh cọc Xi măng đất [26] Kitazume, M (2008) „Stability of group column type DM improved ground under embankment [27].Worldwide Applications of Geosynthetics Reinforced Walls for Soil C C R L T U D Reinforcement [28] Geosynthetics and Reinforced Soil Structures PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết độ lún tính tốn giải pháp cọc đất xi măng kết hợp VĐKT Thời gian (ngày) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Độ lún (cm) 0,00 -0,30 -0,60 -0,90 -1,10 -1,19 -1,40 -1,50 -1,58 -1,68 -1,78 -1,85 -1,95 -2,10 -2,20 -2,27 -2,37 -2,47 -2,60 2,67 -2,68 -2,71 -2,74 -2,76 -2,78 -2,81 -2,82 -2,83 -2,84 -2,84 -2,85 Thời gian (ngày) 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 C C U D R L T Độ lún (cm) -2,86 -2,87 -2,88 -2,88 -2,89 -2,90 -2,91 -2,92 -2,92 -2,93 -2,94 -2,95 -2,96 -2,96 -2,97 -2,98 -2,99 -3,00 -3,00 -3,01 -3,02 -3,03 -3,04 -3,05 -3,05 -3,06 -3,07 -3,08 -3,10 -3,10 Phụ lục 2: Kết độ lún tính tốn giải pháp cọc đất xi măng kết hợp sàn giảm tải Thời gian (ngày) Độ lún (cm) 0,00 -0,21 -0,41 -0,58 -0,70 -0,75 -0,79 Thời gian (ngày) 31 32 33 34 35 36 37 Độ lún (cm) -1,62 -1,62 -1,63 -1,63 -1,63 -1,64 -1,64 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 -0,84 -0,88 -0,93 -0,97 -1,02 -1,06 -1,15 -1,20 -1,25 -1,29 -1,34 -1,38 -1,43 -1,48 -1,51 -1,54 -1,56 -1,58 -1,59 -1,60 -1,60 -1,61 -1,61 -1,61 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 U D R L T C C -1,64 -1,65 -1,65 -1,65 -1,66 -1,66 -1,66 -1,67 -1,67 -1,68 -1,68 -1,68 -1,69 -1,70 -1,70 -1,70 -1,71 -1,71 -1,71 -1,72 -1,72 -1,73 -1,73 Phụ lục 3:.Kết độ lún tính tốn giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước Thời gian (ngày) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Độ lún (cm) 0,00 -0,35 -0,72 -1,10 -1,30 -1,50 -1,80 -2,10 -2,28 -2,37 -2,46 -2,55 -2,70 -2,80 -2,90 -2,99 -3,08 -3,17 -3,24 -3,26 -3,27 -3,28 -3,29 -3,30 -3,31 -3,32 -3,33 -3,34 -3,35 -3,35 -3,36 Thời gian (ngày) 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 U D R L T C C Độ lún (cm) -3,37 -3,38 -3,39 -3,39 -3,40 -3,41 -3,42 -3,43 -3,43 -3,44 -3,45 -3,46 -3,47 -3,47 -3,48 -3,49 -3,50 -3,51 -3,51 -3,52 -3,53 -3,54 -3,55 -3,56 -3,56 -3,57 -3,58 -3,59 -3,60 -3,60 Phụ lục 4: Cao độ thiết kế từ hồ sơ C C U D R L T Phụ lục 5: Kết quan trắc lún năm 2014 C C U D R L T Phụ lục 6: Kết quan trắc ún năm 2015 C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T ...ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN THỊNH ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU C C CẦU TRẦN THỊ LÝ - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG R... tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật với đề tài: ? ?Đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) xử lý đất yếu đường đầu cầu Trần Thị Lý- Thành phố Đà Nẵng? ?? Lời tác... QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU C C 1.1 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu R L T 1.1.1 Giải pháp thay đất (dùng