Nghiên cứu giải pháp xử lý nền hệ thống kè cao xanh, thành phố hạ long, tỉnh quảng ninh

LỜI CẢM ƠN Với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy cơ, đồng nghiệp, bạn bè gia đình giúp tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Bùi Văn Trường người hướng dẫn trực tiếp vạch định hướng khoa học cho luận văn Xin cảm ơn Nhà trường, quý thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi, phòng đào tạo Đại học sau Đại học giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn cơng ty Xây dựng cơng trình 507 – Chi nhánh Quảng Ninh, công ty Cổ phần tư vấn Địa kỹ thuật Việt Cường giúp đỡ trình làm luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị em gia đình tạo điều kiện cho tác giả hồn thành q trình học tập hoàn thành luận văn này! Hà Nội, ngày .tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Văn Cường BẢN CAM KẾT Tên đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý hệ thống kè Cao Xanh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn thành tơi làm Những kết nghiên cứu không chép từ nguồn tin khác Nếu vi phạm tơi hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật nhà trường Học viên Nguyễn Văn Cường MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH KÈ LẤN BIỂN VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan cơng trình kè lấn biển 1.2 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu 1.2.1 Nhóm giải pháp cải tạo phân bố ứng suất điều kiện biến dạng đất yếu 1.2.2 Nhóm giải pháp làm tăng độ chặt đất 10 1.2.3 Nhóm giải pháp nhằm truyền tải trọng cơng trình xuống lớp đất chịu lực tốt 15 1.2.4 Nhóm giải pháp sử dụng cốt địa kỹ thuật 17 1.2.5 Nhóm giải pháp vật lý 18 1.2.6 Nhóm giải pháp dùng thiết bị nước 19 1.3 Kết luận chương 23 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN, THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YỀU 24 2.1 Giải pháp cọc cát 24 2.1.1.Trình tự tính tốn thiết kế cọc cát chi tiết 24 2.1.2 Lựa chọn hệ số rỗng đất sau nén chặt cọc cát 25 2.1.3 Xác định diện tích nén chặt 26 2.1.4 Thiết kế cọc cát 27 2.1.5 Biện pháp thi công gia cố đất yếu cọc cát 31 2.2 Cọc xi măng đất 35 2.2.1 Qui trình thiết kế, thi công trụ xi măng đất 35 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm phòng xác định sức kháng nén mẫu xi măng đất 36 2.2.3 Tính tốn tỷ lệ diện tích gia cố 38 2.2.4 Cường độ đầu cọc 38 2.2.5 Tính lún 39 2.3 Cọc bê tông cốt thép 46 2.3.1 Mô tả công nghệ 46 2.3.2 Tính tốn bố trí số lượng cọc BTCT 47 2.3.3 Xác định số lượng cọc sơ bố trí cọc 48 2.3.4 Tính lún cho móng cọc 49 2.4 Kết luận chương 50 Chương 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN HỆ THỐNG KÈ 51 3.1 Khái quát chung dự án hệ thống kè Cao Xanh 51 3.2 Điều kiện địa chất công trình hệ thống kè 51 3.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 51 3.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 52 3.2.3 Cấu trúc địa chất tuyến kè 53 3.3 Phân chia cấu trúc địa chất hệ thống kè 60 3.3.1 Mục đích phân chia cấu trúc hệ thống kè 60 3.3.2 Cơ sở, phương pháp phân chia 60 3.3.3 Phân chia cấu trúc địa chất hệ thống kè 60 3.4 Giải pháp xử lý đất yếu hệ thống kè 62 3.4.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu 62 3.4.2 Lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu cho hệ thống kè 62 3.5 Thiết kế giải pháp xử lý cho hệ thống kè 63 3.5.1 Thiết kế giải pháp xử lý cho kiểu cấu trúc 63 3.5.2 Thiết kế giải pháp xử lý cho kiểu cấu trúc 74 3.5.3 Phân tích kết tính toán 77 3.6 Kết luận chương 79 KẾT LUẬN 79 Kết luận kiến nghị 79 Một số điểm tồn 80 Hướng nghiên cứu 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình ảnh kè lấn biển Hình 1.2: Hình ảnh cảng Đình Vũ – Hải Phịng Hình 1.3: Các dạng kè biển Hình 1.4: Cơ chế phá hủy sóng tràn Hình 1.5: Sự cố vỡ kè biển Hình 1.6: Lớp đệm cát Hình 1.7: Bệ phản áp 10 Hình 1.8: Sơ đồ giếng cát 21 Hình 2.1: Biểu đồ đường cong nén lún e = f(P) 25 Hình 2.2: Bố trí cọc cát phạm vi nén chặt đất 27 Hình 2.3: Bố trí cọc cát dạng lưới tam giác 28 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí cọc cát 29 Hình 2.5: Trình tự thi cơng cọc cát 32 Hình 2.6: Mũi cọc đệm gỗ mũi cọc có lề 33 Hình 2.7: Thiết bị đóng cọc cát khơng dùng ống thép 34 Hình 2.8: Tính lún gia cố tải trọng tác dụng chưa vượt 40 Hình 2.9: Sơ đồ cơng nghệ Jet - Grounting 42 Hình 2.10: Cơng nghệ S 43 Hình 2.11: Cơng nghệ D 44 Hình 2.12: Cơng nghệ T 45 Hình 2.13: Sơ đồ thi công cọc đất xi măng theo công nghệ Jet Grouting 45 Hình 2.14: Sơ đồ bố trí cọc 48 Hình 2.15: Sơ đồ thi cơng cọc khoan nhồi 50 Hình 3.1:Mặt cắt ngang kè 51 Hình 3.2: Mặt cắt địa chất kiểu cấu trúc 61 Hình 3.3: Mặt cắt địa chất kiểu cấu trúc 62 Hình 3.4: Mặt cắt địa chất tính cọc cát 64 Hình 3.5: Mơ hình tính tốn ổn định biến dạng dùng giải pháp cọc cát 67 Hình 3.6: Hệ số ∑M sf sơ đồ cung trượt 68 Hình 3.7: Mặt cắt tính trụ xi măng đất 70 Hình 3.8: Sơ đồ bố trí cọc xi măng đất cho 5m chiều dài kè 71 Hình 3.9: Mơ hình tính tốn ổn định biến dạng dùng giải pháp cọc xi măng – đất 73 Hình 3.10: Hệ số ∑M sf sơ đồ cung trượt 73 Hình 3.11: Mặt cắt địa chất tính tốn móng cọc khoan nhồi 74 Hình 3.12: Mặt bố trí cọc cho 5m chiều dài kè 75 Hình 3.13: Mơ hình tính tốn ổn định biến dạng dùng giải pháp cọc khoan nhồi 77 Hình 3.14: Hệ số ổn định ∑M sf 77 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng2.1: Hệ số η 30 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 54 Bảng 3.2: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 55 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 56 Bảng 3.4: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 57 Bảng 3.5: Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 58 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp tiêu lý phụ lớp 7a 59 Bảng 3.7: Đặc trưng vật liệu lớp đất, giếng cát kè 65 Bảng 3.8: Kết chuyển vị theo giai đoạn 67 Bảng 3.9: Các tiêu lý đất gia cố xi măng tuổi 28 ngày 68 Bảng 3.10: Đặc trưng vật liệu cọc xi măng đất 71 Bảng 3.11: Kết chuyển vị 73 Bảng 3.12: Đặc trưng vật liệu cọc khoan nhồi 76 Bảng 3.13: Kết chuyển vị 77 Bảng 3.14: Kết ổn định biến dạng phương pháp 78 DANH MỤC KÝ HIỆU H pa La H nđ e max e e nc e0 n Wp W Wl Ip Is γw γc γs γn G σc Cv Ch K c ϕ a 1-2 Su b a Fc F nc L σz σz E0 Sc hđ St : Chiều cao bệ phản áp : Bề rộng bệ phản áp : Chiều cao đường : Hệ số rỗng lớn cát : Hệ số rỗng nhỏ cát : Hệ số rỗng nèn chặt : Hệ số rỗng tự nhiên : Độ lỗ rỗng : Độ ẩm giới hạn dẻo : Độ ẩm tự nhiên : Độ ẩm giới hạn chảy : Chỉ số dẻo đất : Độ sệt : Khối lượng thể tích tự nhiên : Khối lượng thể tích khơ : Tỷ trọng : Dung trọng nước : Độ bão hòa : Áp lực tiền cố kết : Hệ số cố kết theo phương đứng : Hệ số cố kết theo phương ngang : Hệ số thấm : Lực dính : Góc ma sát : Hệ số nén lún : Sức kháng cắt : Chiều rộng móng : Chiều dài móng : Diện tích cọc cát : Diện tích nén chặt : Chiều dài : Ứng suất phụ thêm độ sâu z : Ứng suất thân : Mô đun tổng biến dạng : Độ lún : Chiều dày tầng đệm cát : Độ lún theo thời gian Ut Wc W0 aw µ ap AP As qu Pa Q vl Rb Fb Ra Qđ u li Rtc f i tc Na Ns Ls Lc : Mức độ cố kết : Trọng lượng xi măng : Trọng lượng đất phơi khô : Tỷ lệ trộn xi măng : Tỷ lệ nước – xi măng : Tỷ diện tích gia cố : Diện tích cọc xi măng đất : Diện tích xung quanh cọc XMĐ : Cường độ cọc xi măng đất : Tổng ngoại lực thẳng đứng tác dụng vào : Sức chịu tải cọc theo vật liệu : Cường độ tính tốn bê tơng : Tiết diện bê tơng : Cường độ cốt thép : Sức chịu tải cọc theo đất : Chu vi mặt cắt ngang cọc : Chiều dày lớp đất thứ i : Cường độ tiêu chuẩn đất mũi cọc : Ma sát bên thân cọc lớp thứ i : Chỉ số SPT đất mũi cọc : Chỉ số SPT lớp đất cát bên thân cọc : Chiều dài đoạn cọc nằm đất cát : Chiều dài đoạn cọc nằm đất sét 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ môn Địa kỹ thuật (2011), Bài giảng học đất, trường đại học Thủy Lợi; Bộ mơn Địa kỹ thuật, Giáo trình “giới thiệu Địa kỹ thuật” (biên dịch từ sách “An introduction to Geotechnical Engineering” tác giả “Robert D.Horltz Wiliam D.Kovacs”), trường đại học Thủy Lợi; Công ty cổ phần tư vấn địa kỹ thuật Việt Cường (2010), Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình tuyến kè Cao Xanh, thành phố Hạ Long; Nguyễn Quang Chiêu (2014) Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam; Nguyễn Quốc Dũng (2012), Bài giảng cao học gia cố xử lý móng cơng trình thủy lợi; Đỗ Văn Đệ (2013), Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy cơng, Nhà xuất Xây dựng; Nguyễn Hữu Thái (2011) Móng cọc khoan nhồi, trường đại học Thủy Lợi; Đỗ Minh Tồn, Giáo trình đất đá xây dựng (in tái có sửa chữa, bổ xung 2007), trường đại học Mỏ - Địa Chất; Tổng công ty Xây dựng cơng trình 507 – chi nhánh Quảng Ninh (2010), Hồ sơ thiết kế sở cơng trình hệ thống tuyến kè Cao Xanh, thành phố Hạ Long; 10 Nguyễn Uyên (2009), Xử lý đất yếu xây dựng; 11 Đỗ Ngọc Viện (2014), Phần mềm Plaxis 2D phân tích động tính tốn thiết kế cơng trình xây dựng; 12 Viện khoa học Thủy lợi ,Tiêu chuẩn TCCS 05:2010; 13 Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, Nhà xuất giáo dục Phụ lục 1: Tính tốn biến dạng, ổn định áp dụng giải pháp cọc cát – gia tải thoát nước trước Phụ lục 1.1: Chuyển vị tổng thi cơng cọc cát Phụ lục 1.2: Ứng suất trung bình thi công cọc cát Phụ lục 1.3: Chuyển vị tổng thi công đắp lớp Phụ lục 1.4: Ứng suất trung bình thi cơng đắp lớp Phụ lục 1.5: Chuyển vị tổng thi công đắp lớp Phụ lục 1.6: Ứng suất trung bình thi công đắp lớp Phụ lục 1.7: Chuyển vị tổng thi công đắp lớp Phụ lục 1.8: Ứng suất trung bình thi cơng đắp lớp Phụ lục 1.9: Chuyển vị tổng thi công đắp lớp Phụ lục 1.10: Ứng suất trung bình thi công đắp lớp Phụ lục 1.11: Chuyển vị tổng thi đào lớp Phụ lục 1.12: Ứng suất trung bình thi cơng đào lớp Phụ lục 1.13: Chuyển vị tổng thi đào lớp Phụ lục 1.14: Ứng suất trung bình thi cơng đào lớp Phụ lục 1.15: Chuyển vị đứng thi công xong kè Phụ lục 1.16: Ứng suất trung bình thi cơng xong kè Phụ lục 2: Tính toán biến dạng, ổn định xử lý giải pháp cọc xi măng đất: Phụ lục 2.1: Chuyển vị tổng sau thi công cọc xi măng đất Phụ lục 2.2: Ứng suất trung bình sau thi công cọc xi măng đất Phụ lục 2.3: Chuyển vị tổng sau thi công cọc kè Phụ lục 2.4: Ứng suất trung bình sau thi cơng cọc kè Phụ lục 2.5: Chuyển vị tổng sau thi đắp đất sau lưng kè Phụ lục 2.6: Ứng suất trung bình sau đắp đất sau lưng kè Phụ lục 3: Tính tốn biến dạng, ổn định dùng giải pháp cọc khoan nhồi: Phụ lục 3.1: Chuyển vị tổng sau tạo cọc Phụ lục 3.2: Ứng suất trung bình sau tạo cọc Phụ lục 3.3: Chuyển vị tổng sau xây kè Phụ lục 3.4: Ứng suất trung bình sau xây kè Phụ lục 3.5: Chuyển vị tổng đắp đất sau lưng kè Phụ lục 3.6: Ứng suất trung bình đắp đất sau lưng kè ... tốn giải pháp xử lý đất yếu; - Giải pháp xử lý cho hệ thống kè Cao Xanh Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng, phạm vị nghiên cứu đề tài tập trung vào giải pháp xử lý đất yếu cho hệ thống kè Cao. .. địa chất hệ thống kè 60 3.4 Giải pháp xử lý đất yếu hệ thống kè 62 3.4.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu 62 3.4.2 Lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu cho hệ thống kè 62... KẾT Tên đề tài: ? ?Nghiên cứu giải pháp xử lý hệ thống kè Cao Xanh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh? ?? Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn thành tơi làm Những kết nghiên cứu không chép từ