CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG
3.2. THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG
3.2.2. Thiết kế giải pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
Các thông số vật liệu tính toán, được tính toán trên cơ sở các yêu cầu vật liệu sử dụng cho công trình và các yêu cầu vật liệu theo các tiêu chuNn tính toán, đã được nêu cụ thể ở chương 2.
Trình tự thi công giếng cát được thực hiện theo các bước tương tự như với bấc thấm, với các mặt cắt tính toán như trên. Ở đây, lựa chọn đường kính giếng cát d = 0,40m, có chiều sâu xử lý đến đáy lớp đất yếu, giếng cát được bố trí với các khoảng cách 1,6m ; 1,8m ; 2,0m và 2,2m theo lưới tam giác và lưới ô vuông. Việc lựa chọn sơ đồ bố trí giếng cát hợp lý trên cơ sở giả thiết độ cố kết của nền sau xử lý đạt U = 90%, so sánh thời gian xử lý đạt hiệu quả theo yêu cầu dưới 200 ngày.
Tính toán giếng cát được thiết lập trên phần mềm excel, được trình bày trong phụ lục số 8, được tổng hợp theo bảng sau :
Bảng 3.3 : Kết quả tính toán thời gian xử lý bằng giếng cát
Thời gian xử lý theo khoảng cách bố trí giếng cát (ngày)
TT Mặt cắt tính toán
Mạng lưới bố trí
1,6 1,8 2,0 2,2
Ô vuông 130 171 228 278
1 MC1
Tam giác 109 134 171 224
Ô vuông 116 149 192 253
2 MC3
Tam giác 101 126 159 217
Ô vuông 109 134 171 224
3 MC4
Tam giác 90 116 145 183
Ô vuông 110 140 190 259
4 MC5
Tam giác 90 118 152 197
Ô vuông 123 145 188 238
5 MC6
Tam giác 110 125 160 196
Ô vuông 104 125 156 194
6 MC7
Tam giác 110 98 133 163
Để lựa chọn khoảng cách và sơ đồ bố trí giếng cát, ta có sơ đồ nghiên cứu sau :
84
Biểu đồ chọn khoảng cách giếng cát theo chiều cao đắp
180 ngày 200 ngày 220 ngày
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4
0 50 100 150 200 250 300 350
Thời gian xử lý (ngày)
Khoảng cách giếng cát (m)
Lưới ô vuông Lưới tam giác
Hình 3.8: Biểu đồ lựa chọn lưới bố trí và khoảng cách giếng cát
Qua sơ đồ hình 3.8 đạt hiệu quả cố kết U ≥ 90% và thời gian xử lý trước 200 ngày thì giếng cát phải được bố trí với sơ đồ lưới tam giác với khoảng cách là 2,0m và 2,2m. Qua nghiên cứu bảng số liệu 3.3 cho thấy, với cấu trúc nền I bố trí khoảng cách giếng cát là 2,0m ; với cấu trúc nền IIa và IIb bố trí thưa hơn với khoảng cách là 2,20m.
Trên đây, là kết quả sơ bộ tính toán lựa chọn khoảng cách và sơ đồ bố trí giếng cát với chiều sâu xử lý hết chiều dày đất yếu. Để nghiên cứu chiều sâu hiệu quả của giếng cát, sử dụng phần mềm Plaxis phân tích bài toán. Ở đây, các thông số kỹ thuật cát sử dụng thi công giếng được lựa chọn tính toán như sau : ρ = 1,85 T/m3 ; ϕ = 30-330 ; E = 2x104 kN/m2 ; à= 0,22-0,25. Với cấu trỳc nền I khoảng cỏch giếng cát lựa chọn là 2,00m ; với cấu trúc nền IIa và IIb khoảng cách giếng cát là 2,20m. Mô hình phân tích bài toán thiết lập cho mặt cắt tính toán MC1 được thể hiện như hình 3.9 :
85
Hình 3.9 : Mô hình tính toán giếng cát bằng phần mềm Plaxis
Kết quả phân tích bài toán trên các kiểu cấu trúc nền được trình bày theo bảng 3.4 :
Bảng 3.4 : Kết quả tính toán giếng cát theo độ sâu xử lý
Chiều sâu cắm bấc thấm Hb (m) Cấu trúc
nền
Thông số tính toán
25 22 20 17 12
Độ lún ổn định (m) 0,795 0,811 0,852 0,950 Độ lún sau 200 ngày (m) 0,76 0,762 0,770 0,739 Độ cố kết sau 200 ngày 0,96 0,94 0,91 0,78 I
Thời gian đạt U = 90% (ngày) 145 150 198 1284 Độ lún ổn định (m) 0,650 0,684 0,707
Độ lún sau 200 ngày (m) 0,628 0,617 0,607 Độ cố kết sau 200 ngày 0,97 0,902 0,86 Ia
Thời gian đạt U = 90% (ngày) 135 189 556 Độ lún ổn định (m) 0,814 0,886 Độ lún sau 200 ngày (m) 0,786 0,796 Độ cố kết sau 200 ngày 0,97 0,902 Ib
Thời gian đạt U = 90% (ngày) 138 192
86
Qua kết quả phân tích lún bằng phần mềm Plaxis ta thấy giếng cát có tác dụng làm giảm độ lún của nền, mức độ giảm phụ thuộc vào chiều sâu xử lý. Qua kết quả tính toán cho thấy, tăng chiều sâu xử lý mức độ giảm lún cũng gia tăng. So sánh kết quả tính toán bằng bảng tính excel và phần mềm Plaxis. Số liệu bảng tính 3.3 do có xét đến thời gian thi công giếng cát (giả thiết 25 ngày) để làm cơ sở lựa chọn khoảng cách và sơ đồ bố trí giếng cát. Nếu không kể đến thời gian thi công thì kết quả phân tích thời gian giữa hai phương pháp lệch nhau không nhiều. Qua số liệu bảng 3.4 cho thấy chiều sâu hiệu quả giếng cát sao cho chiều dày đất yếu dưới vùng xử lý nhỏ hơn 5,0m. Điều này được thể hiện qua các số liệu tính toán mặt cắt MC1, MC6 chiều sâu đất yếu đến 22,0m thì chiều sâu xử lý giếng cát đạt đến độ sâu 17,0m; đối với mặt cắt MC4 chiều sâu đất yếu đến 25,0m thì chiều sâu xử lý đạt đến độ sâu 20,0m. Qua các kết quả tính toán cho thấy, mức độ giảm lún mạnh nhất trên cấu trúc nền I.