Nghiên cứu công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc cát xi măng tro bay xây dựng cơ sở hạ tầng. Tổng hợp, phân tích, tính toán và kết hợp phương pháp chuyên gia để đánh giá các yếu tố liên quan đến hiệu quả sử dụng phương pháp lý thuyết dựa trên các tài liệu tham khảo, phương pháp của các chuyên gia có kiến thức trong sử lý nền đất yếu đặc biệt là phương pháp sử dụng cọc cát xi măngtro bay, phương pháp thí nghiệm trong phòng thí nghiệm tại Việt Nam.
1 MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: Tính cấp thiết đề tài : Đối tượng nghiên cứu Phạm vị nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Kết cấu báo cáo: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ CÁC BIỆN PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU 11 Đất yếu phương pháp phân loại 11 1.1 Đất yếu 11 1.2 Phân loại đất Việt Nam 12 Sơ lược đất yếu Việt Nam 13 2.1 Sự phân bố vùng đất yếu Việt Nam .13 2.2 Các loại đất yếu thường gặp 15 Một số biện pháp xử lý đất yếu 17 3.1 Phương pháp xử lý cọc vôi cọc đất – xi măng 19 3.2 Phương pháp xử lý đệm cát 20 3.3 Phương pháp dùng bấc thấm 21 3.4 Phương pháp dùng cọc cát .23 3.5 Xử lý đất yếu giếng cát 24 Kết luận 25 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ HÓA CỦA VẬT LIỆU CỌC CÁT – XI MĂNG – TRO BAY 26 Các đặc tính vật lý đất .26 1.1 Các thành phần chủ yếu đất 27 1.2 Kết cấu đất .29 Phân tích q trình nén chặt học đất gia cố cọc cát -xi măng-tro bay 30 2.1 Đặc điểm trình nén chặt đất 30 2.2 Quá trình nén chặt đất gia cố cọc cát-xi măng-tro bay 31 2.3 Vai trò xi măng tro bay trình nén chặt đất gia cố cọc cát – xi măng – tro bay 34 Kết luận 36 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT XI MĂNG - TRO BAY 37 Đặt vấn đề .37 Quá trình gia tăng cường độ cọc cát - xi măng 40 2.1 Quá trình nén chặt học 40 2.2 Quá trình cố kết thấm .41 2.3 Quá trình gia tăng cường độ cọc gia cố sức kháng cắt đất 42 2.4 Tính tốn sức chịu tải biến dạng đất sau gia cố 43 Quá trình gia tăng cường độ cọc cát-xi măng đất yếu xung quanh cọc .47 3.1 Vai trò cường độ cọc cát-xi măng-tro bay việc gia tăng sức chịu tải giảm độ lún 47 3.2 Cơ sở lý luận khoa học gia tăng cường độ cọc cát -xi măng-tro bay đất xung quanh cọc 48 Kết luận 49 PHẦN KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Văn Tân nhiều người khác Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu, 1997 Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [2] Tạ Đức Thinh Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu khả gia cố đất yếu cọc cát-xi măng-vôi” Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội, 2002 [3] Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, 2002 Cơ học đất Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [4] Bergado, D.T, Chai, J.C, Alfaro, M.C, Balasumbramaniam, A.S, 1994 Những biện pháp kỹ thuật cải tạo đất yếu xây dựng Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [5] Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng, 2009 Nền móng cơng trình Nhà xuất xây dựng, Hà Nội DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ vùng đất yếu thuộc đồng Bắc Hình 1.2 Sơ đồ vùng đất yếu thuộc đồng Nam Hình 1.3 Cần cải tạo tính chịu lực đất trước xây dựng Hình 1.4 Mơ hình xử lý Hình 1.5 Đệm cát Hình 1.6 Thi cơng bấc thấm Hình 1.7 Biện pháp thi công xử lý với bấc thấm Hình 1.8 Xử lý đất yếu cọc cát Hình 1.9 Xử lý đất yếu giếng cát Hình 2.1 Đường kính trung bình hạt đất Hình 2.2 Các mơ hình hạt đất Hình 2.3 Hình ảnh SEM mẫu đá xi măng-cát-tro bay ngày tuổi Hình 3.1 Máy khoan thi cơng cọc cát Hình 3.2 Cọc cát xi măng sau thi cơng xong Hình 3.3 Bãi cọc sau thi cơng xong Hình 3.4 Thân cọc cát xi măng LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học này, nhóm viên chúng em xin chân thành cảm ơn nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn thầy cô giáo, giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp Đặc biệt học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn, PGS.TS HỒ ANH CƯƠNG tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cụ thể, tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hoàn thành nhiệm vụ đề tài nghiên cứu khoa học đề Nhóm viên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Cơng trình Giao thơng Cơng Mơi trường - khoa Cơng trình - Trường Đại học Giao thơng Vận tải có nhận xét quý báu để học viên hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học Một lần nhóm viên chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 26 tháng 07 năm 2021 TM Nhóm sinh viên Trưởng nhóm Nguyễn Hữu Tú MỞ ĐẦU THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Bước đầu nghiên cứucông nghệ xử lý đất yếu cọc cát xi-măngtro bay xây dựng sở hạ tầng - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Tú, Vũ Đức Thắng, Tô Văn Tăng, Phạm Văn Thanh, Trần Thị Ánh - Lớp: Công trình giao thơng cơng K58 Năm thứ: Khoa: Cơng trình Số năm đào tạo: 4.5 năm - Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Anh Cương Tính cấp thiết đề tài : Nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hố, khu cơng nghiệp tập trung, sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới… xây dựng với tốc độ ngày lớn Các cơng trình xây dựng thường tập trung nơi có điều kiện kinh tế, giao thông thuận lợi lại bất lợi điều kiện địa chất cơng trình Tại đây, cấu trúc thường phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày lớn, phân bố mặt Khi xây dựng cơng trình có quy mơ, tải trọng vừa nhỏ, việc lựa chọn giải pháp móng thường gặp nhiều khó khăn Thì sở lý thuyết khơng rõ ràng, chiều sâu gia cố hạn chế, thi công phương pháp thủ công nên tiến độ chậm, hiệu kinh tế khơng cao Vì vậy, nghiên cứu giải pháp gia cố móng thích hợp cho cơng trình có quy mơ, tải trọng vừa nhỏ xây dựng đất yếu nhu cầu cấp bách thiết thực Một vài năm gần đây, số địa phương (Thái Bình , Quảng Ninh)một số cơng trình mạnh dạn bắt đầu áp dụng phương pháp gia cố đất yếu cọc cát - xi măng - tro bay phục vụ xây dựng công trình có quy mơ vừa nhỏ Đây phương pháp mới, phát huy ưu điểm phương pháp gia cố cọc cát - xi măng - tro bay, tận dụng nguồn nguyên liệu chỗ, phù hợp với điều kiện Việt Nam nên làm giảm giá thành cơng trình, mang lại hiệu kinh tế cao Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi phương pháp bị hạn chế, phần chưa xây dựng sở lý thuyết thực nghiệm vững chắc, phần khác công nghệ thi cơng cịn lạc hậu Do đó, tốn đặt phải xây dựng sở lý thuyết cho phương pháp, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng hoàn thiện Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu công nghệ xử lý đất yếu cọc cát - xi măng tro bay xây dựng sở hạ tầng Việt Nam Phạm vị nghiên cứu: Đề tài cứu đặc điểm đất dính mềm yếu đồng Bắc Nam bộ, đặc biệt trọng chúng khu đô thị vùng đồng Xử lý đất yếu nước ta Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp, thống kê, xử lý, phân tích, đánh giá số liệu tài liệu thu thập đặc điểm đất dính mềm yếu Việt Nam Tổng hợp, phân tích, tính tốn kết hợp phương pháp chuyên gia để đánh giá yếu tố liên quan đến hiệu sử dụng phương pháp lý thuyết dựa tài liệu tham khảo, phương pháp chuyên gia có kiến thức sử lý đất yếu đặc biệt phương pháp sử dụng cọc cát xi măng-tro bay, phương pháp thí nghiệm phịng thí nghiệm Việt Nam Kết cấu báo cáo: Ngoài Phần Lời cảm ơn, mở đầu, Kết luận Kiến nghị, Tài liệu tham khảo, kết cấu báo cáo bao gồm Chương sau: Chương Tổng quan đất yếu biện pháp sử lý đất yếu Chương Xác định tiêu lý hóa vật liệu cọc cát - xi măng - tro bay Chương Phương pháp xử lý nên đất yếu cọc cát - xi măng - tro bay Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Nhóm nghiên cứu chịu khó học tập, tự nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu đặc biệt điều kiện ảnh hưởng dịch bệnh Đề tài giúp em sinh viên bước đầu học hỏi thêm kiến thức chuyên sâu gia cố đất yếu để giúp em hiểu biết lĩnh vực chuyên môn mà em theo học trường đại học GTVT Ngày 26 tháng năm 2021 Người hướng dẫn PGS.TS Hồ Anh Cương CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ CÁC BIỆN PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU Ở chương tìm hiểu cách tổng quan đất yếu cách thông qua khái niệm đất yếu gì, tiêu chí để đánh giá, các yếu tố sở hạ tầng, bước thực xây dựng hay sử lý đất yếu thách thức xây dựng phải xây dựng cơng trình bên đất khơng ổn định (nền đất yếu) Đề tài nghiên cứu khoa học lần chúng e chọn đề tài “Bước đầu nghiên cứu công nghệ xử lý đất yếu cọc cát xi- măng-tro bay xây dựng sở hạ tầng” Bên cạnh tìm hiểu thêm phương pháp sử lý đất yếu cách tổng quan để dễ dàng làm bật phương pháp xử lý đất yếu mà đề tài chúng em thực Đất yếu phương pháp phân loại 1.1 Đất yếu Đất yếu đất có khả chịu lực tải (0,5 ÷ 1,0 kG/cm 2), hồn tồn bão hịa nước, có hệ số rỗng lớn (thường ε > 1), hệ số nén lún lớn (a tới phần mười vài ba đơn vị), mô đun tổng biến dạng bé (E ≤ 5000 kPa), trị số sức chống cắt không đáng kể Đất yếu đất sét yếu, đất cát yếu, than bùn đất hữu cơ, đất thải Đất yếu tạo thành lục địa (bồi tích, sườn tích, lũ tích, lở tích, gió, lầy, người), vùng vịnh (cửa sông, tam giác châu, vịnh biển) biển (khu vực nước nơng (khơng q 200m), thềm lục địa (200 ÷ 3000m), biển sâu (trên 3000m) Chiều dày lớp đất yếu từ vài mét đến 35 ÷ 40 m Tất loại đất yếu có chung đặc trưng sau đây: - Cường độ chống cắt nhỏ; - Biến dạng nhiều (tính nén lún lớn) chịu tác dụng tải trọng ngồi; - Tính thấm nước (hệ số thấm nhỏ); - Hệ số rỗng lớn; - Đất yếu thường trạng thái bão hòa gần bão hòa (độ ẩm lớn) 1.2 Phân loại đất Việt Nam Hiện nay, Việt Nam tồn số tiêu chuẩn phân loại đất chung TCVN 5747-1993, tiêu chuẩn mang tính phân loại chung cho tất dạng đất, cịn đất yếu khơng đề cập, đề cập sơ lược khơng có tiêu chuẩn rõ ràng Chỉ 10 TCXD 245-200 (Bộ Xây dựng), 22TCN 262-2000 (Bộ Giao thông Vận tải) TCXD 45-78 - dẫn thiết kế nhà cơng trình dịch từ ngun tiếng Nga có đưa định nghĩa, tiêu chuẩn phân loại đất yếu 1.2.1 Theo TCXD 245-2000 Đất yếu loại đất phải xử lý, gia cố dùng làm cơng trình Các loại đất yếu thường gặp bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) trạng thái dẻo chảy Những loại đất thường có độ sệt lớn (I s>1), hệ số rỗng lớn (e>1), góc ma sát