Nghiên cứu giải pháp xử lý nền bằng trụ đất xi măng cho công trình nhà từ 3 đến 4 tầng trên nền đất yếu ở thị xã gò công, tỉnh tiền giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG CHO CƠNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở THỊ XÃ GỊ CƠNG, TỈNH TIỀN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8.58.02.01 LONG AN, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở THỊ XÃ GỊ CƠNG, TỈNH TIỀN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8.58.02.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC THẮNG LONG AN, NĂM 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố tạp chí khoa học cơng trình khác Các thông tin số liệu luận văn có nguồn gốc ghi rõ ràng./ Tác giả Nguyễn Trung Hiếu ii LỜI CÁM ƠN Để hồn thành khóa học đề tài luận văn thạc sĩ bên cạnh nỗ lực thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình Quý Thầy (Cô) ủng hộ giúp đỡ gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt thời gian học tập Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý Thầy (Cô) trường Đại học Kinh tế Cơng nghiệp Long An tận tình giảng dạy, trang bị kiến thức tảng cho tơi q trình học tập trường Với kiến thức giúp tơi dễ dàng việc tiếp cận phân tích luồng thơng tin, lựa chọn thơng tin hợp lý để thực hồn thành luận văn Với tất tình cảm mình, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Ngọc Thắng người tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đơn vị công tác, gia đình bạn bè khóa học chia khó khăn giúp đỡ để thân hoàn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Trung Hiếu iii NỘI DUNG TÓM TẮT Cơng trình dân dụng xây dựng đất yếu thường phải đối mặt với nhiều vấn đề lún ổn định khả chịu tải Theo cơng nghệ móng cọc nhồi, cọc cát, cọc ép khai thác sử dụng triệt để đến kéo theo hạ giảm giá thành thi cơng xây dựng giá nguyên vật liệu tiếp tục tăng với tốc độ chóng mặt làm cho nhà thầu chủ đầu tư chịu nhiều tổn thất Không công nghệ cọc ép, cọc nhồi có sức chịu tải lớn bên cạnh bộc lộ nhược điểm lớn, có nhiều chi phí tốn phụ theo, giá thành cao, nhiều thời gian thi công, gây ô nhiễm môi trường, sinh thái xung quanh, dễ xảy cố q trình thi cơng Chính mà công nghệ nghiên cứu áp dụng rộng rãi nhiều nơi giới Đó cơng nghệ trụ đất xi măng Mặc dù công nghệ gia cố đất trụ đất xi măng ngày hoàn thiện, trình hình thành trụ đất xi măng q trình lý hóa phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nên trụ đất xi măng tạo có tính chất lý cường độ phân tán, tính tốn thường phải làm thực nghiệm, áp dụng công thức kinh nghiệm kèm theo nhiều quan điểm tính khác Thực đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý trụ đất xi măng cho cơng trình nhà từ đến tầng đất yếu thị xã Gị Cơng, tỉnh Tiền Giang” để rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo mặt kinh tế đầu tư xây dựng cơng trình địa bàn iv ABSTRACT Civil works built on soft ground often face many problems such as stable settlement and load capacity Accordingly, the technologies of the foundation of bored piles, sand piles, and pressing piles have been exploited to the point where there is a decrease in construction cost while the price of raw materials continues to increase at the speed Dizziness makes contractors and investors suffer many losses Not only that, although the technology of pile piles, bored piles has a great load capacity, but besides that it also reveals great disadvantages, there are many additional costs, high cost, takes a lot of time construction, causing environmental pollution, surrounding ecology, and easy to happen during construction That is why a new technology has been researched and is being widely applied in many parts of the world That is the technology of cement ground Although the technology of soil reinforcement with cement pillars is increasingly being completed, the process of forming cement ground pillars is a complex physical and chemical process and depends on many factors has mechanical properties and dispersion intensity, so in current calculations, it is often necessary to experiments, or apply empirical formulas accompanied by many different calculation views Implementation of the project "Research on solutions to treat ground with cement pillars for houses from to floors on soft ground in Go Cong town, Tien Giang province" to shorten construction time, ensure economically when investing in building projects in the area v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii NỘI DUNG TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT xi PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận án CHƯƠNG XI MĂNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN BẰNG TRỤ ĐẤT 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Lịch sử phát triển trụ đất xi măng 1.1.2 Khả ứng dụng trụ đất xi măng gia cố đất yếu 1.2 Các đặc tính vật liệu trụ đất xi măng 1.2.1 Vật liệu trụ đất xi măng 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành cường độ trụ đất xi măng 14 1.2.3 Sự thay đổi cường độ trụ đất xi măng theo thời gian 16 1.2.4 Kinh nghiệm gia cố số loại đất yếu 17 1.3 Công nghệ thi công trụ đất xi măng 19 1.3.1 Công nghệ trộn khô 21 1.3.2 Công nghệ trộn ướt 22 1.4 Kết luận chương 23 vi CHƯƠNG MĂNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐỐI VỚI TRỤ ĐẤT XI 24 2.1 Giới thiệu 24 2.2 Các quan điểm tính tốn trụ đất xi măng gia cố đất yếu 25 2.2.1 Quan điểm trụ đất xi măng làm việc cọc 25 2.2.2 Quan điểm tính tốn đất hỗn hợp 25 2.2.3 Quan điểm tính toán kết hợp 27 2.3 Thiết kế trụ đất xi măng 29 2.3.1 Nguyên lý thiết kế 29 2.3.2 Tính toán thiết kế 31 2.3.3 Kiểm toán lún đất 32 2.4 Kết luận chương 37 CHƯƠNG TÍNH TỐN GIA CỐ NỀN CHO CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG TỪ ĐẾN TẦNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 38 3.1 Giới thiệu công trình thị xã Gị Cơng, tỉnh Tiền Giang 38 3.1.1 Cấu tạo cơng trình 38 3.1.2 Điều kiện địa chất cơng trình 41 3.2 Giới thiệu phần mềm Plaxis 3D Foundation 44 3.2.1 Mơ hình hình học (Geometry) 45 3.2.2 Hố khoan (Boreholds) 45 3.2.3 Mặt phẳng làm việc (Work planes) 45 3.2.4 Điểm (points) 46 3.2.5 Đoạn thẳng (lines) 46 3.2.6 Vùng (Clusters) 46 3.2.7 Phần tử (Elements) 46 3.2.8 Nút (Nodes) 46 3.2.9 Điểm ứng suất (Stress poínt) 46 3.2.10 Dầm ngang (Horizontal Beams) 47 3.2.11 Dầm đứng (Vertical Beams) 47 3.2.12 Sàn (Floors) 47 3.2.13 Tường (Walls) 47 vii 3.2.14 Cọc (Files) 48 3.2.15 Lò xo (Springs) 48 3.2.16 Các bước thiết lập toán Plaxis 3D Foundation 48 3.3 Tính toán thiết kế 49 3.3.1 Mơ hình tốn 49 3.3.2 Tính chất đất trụ đất xi măng 51 3.3.3 Q trình tính tốn 53 3.3.4 Kết mô phân tích kết 55 3.4 Thi công trụ đất xi măng 59 3.4.1 Yêu cầu vật liệu thiết bị thi công 59 3.4.2 Trộn mẫu thử phịng thí nghiệm 61 3.4.3 Thi công thử trụ đất xi măng 61 3.4.4 Thi công đại trà trụ đất xi măng 62 3.4.5 Xử lý kỹ thuật thi công 64 3.4.6 Kiểm tra chất lượng nghiệm thu trụ đất xi măng 65 3.5 Kết luận chương 67 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 viii DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 Mặt số phương pháp gia cố trụ đất xi măng Hình 1.2 Mặt số phương pháp gia cố trụ đất xi măng Hình 1.3 Mối quan hệ cường độ yêu cầu Fcf phần thân trụ kết thí nghiệm nén trục trụ đất xi măng 11 Hình 1.4 Quan hệ cường độ yêu cầu Fcp phần mũi trụ kết thí nghiệm nén trục trụ đất xi măng 14 Hình 1.5 Cường độ kháng nén khơng nước theo thời gian (Saitoh,1988) 16 Hình 1.6 Tỉ lệ qu/qu28 số mẫu đất theo thời gian (Saitoh,1988) 16 Hình 1.7 Cường độ trụ đất xi măng “Yokohama, Fuckuyama, Imary” tăng theo hàm logarit (Terashi, 1977) 17 Hình 1.8 Nguyên tắc thực dự án thi công trộn sâu 20 Hình 1.9 Dây chuyền thiết bị thi cơng theo công nghệ trộn khô 22 Hình 1.10 Dây chuyền thiết bị thi cơng cơng nghệ trộn ướt 23 Hình 2.1 Dạng phá hoại trụ đất xi măng 24 Hình 2.2 Ứng dụng vòng tròn Mohr với khối hỗn hợp (Đất + đất xi măng) 26 Hình 2.3 Cách thức truyền tải qua hỗn hợp 27 Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế trụ đất xi măng 30 Hình 3.1 Cơng trình Dãy lớp học trường Trung học sở Bình Đơng 38 Hình 3.2 Mặt cơng trình 39 Hình 3.3 Mặt cắt cơng trình 40 Hình 3.4 Hình trụ hố khoan HK1 42 Hình 3.5 Mặt cắt ngang móng 43 Hình 3.6 Mặt móng đất gia cố trụ đất xi măng 44 Hình 3.7 Thiết lập tổng thể 49 Hình 3.8 Cửa sổ mặt làm việc, lỗ khoan 49 Hình 3.9 Mơ hình PTHH Plaxis 3D Foundation 50 Hình 3.10 Lưới PTHH 50 Hình 3.11 Giai đoại - Thi cơng trụ đất xi măng 53 57 Hình 3.19 Chuyển vị đỉnh mũi trụ đất xi măng 3.3.4.2 Sự phân bố ứng suất hệ móng Hình 3.20 Sự phân bố ứng suất gia cố 58 Hình 3.21 Sự phân bố ứng suất trụ đất xi măng 59 Hình 3.23 Sự phân bố ứng suất mũi trụ đất xi măng 3.4 Thi công trụ đất xi măng 3.4.1 Yêu cầu vật liệu thiết bị thi công 3.4.1.1 Xi măng Xi măng dùng thi công thử trụ đất xi măng phải đạt mác PCB40 theo tiêu chuẩn TCVN 6260-1997 Chất lượng xi măng phải thí nghiệm kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 6016-1995, TCVN 679-1989 Kết thí nghiệm phải đạt yêu cầu kỹ thuật đánh giá theo tiêu sau: Cường độ chịu nén (TCVN 6016-1995) không nhỏ 400kg/cm2 (R28 ngày); Thời gian đông kết: TCVN 6017-1995 (ISO 9597-1989): Bắt đầu đông kết: không 45 phút; Kết thúc đông kết: không 170 phút; Độ ổn định thể tích đo theo phương pháp LeChatelier