ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MƠN ĐỊA KỸ THUẬT ˜—&–™ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG CHO DỰ ÁN ĐƯỜNG NỐI LIÊN TỈNH LỘ 25 – ĐƯỜNG TÂN LẬP SVTH: TRẦN MẠNH TÌNH MSSV: 30404636 GVHD: TS NGUYỄN MẠNH THỦY TP Hồ Chí Minh, tháng 01/2008 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Thành phố Hồ Chí Minh thành phố lớn nước ta, có kinh tế phát triển mạnh Song song với q trình phát triển q trình thị hóa, xây dựng khu cơng nghiệp, nhà cao tầng đường giao thông Một khu vực phát triển khu vực quận 2, quận 7, quận Thủ Đức, nơi mà dự án kinh tế lớn, khu dân cư thực Cùng với phát triển việc phát triển sở hạ tầng giao thơng vấn đề cần thiết Với mục tiêu ban đầu phục vụ cho việc đầu tư xây dựng khu dân cư Nam Rạch Chiếc (Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh), Ủy ban nhân dân thành phố duyệt dự án xây dựng đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập, tuyến đường nằm đất yếu với bề dày thay đổi cần phải tiến hành xử lý đất trước xây dựng tuyến đường Với mong muốn vận dụng kiến thức học vào thực tế, góp phần vào nghiệp xây dựng kiến thiết đất nước Do đó, tơi lựa chọn đề tài “Tính tốn thiết kế xử lý đất yếu hệ thống thoát nước thẳng đứng cho dự án đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập” NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Đánh giá tổng quan điều kiện địa chất – địa chất cơng trình khu vực Thành phố Hồ Chí Minh - Tìm hiểu đặc điểm địa chất cơng trình khu vực tuyến đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập - Xác định tiêu tính tốn cơng trình đất - Đưa giải pháp xử lý để cải tạo đường hệ thống thoát nước thẳng đứng theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000 ii Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Tổng hợp kiến thức học vào thực tế, đề tài có phạm vi áp dụng rộng rãi khơng cho cơng trình nghiên cứu mà cịn áp dụng cho cơng trình có điều kiện địa chất tương tự Ngồi cịn áp dụng cho cơng trình đắp, đường đắp, mở rộng đường qua khu vực đất yếu iii LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thày TS Nguyễn mạnh thủy, người tận tâm hướng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Quý Thầy Cơ khoa kỹ thuật Địa Chất Dầu Khí nói chung Q Thầy Cơ mơn Địa Kỹ Thuật nói riêng, người cung cấp cho em kiến thức quý báu giúp em có kiến thức làm hành trang sống Con xin gửi lịng biết ơn tới Gia Đình ni ăn học, động viên nhiều trình làm luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm nghiên cứu công nghệ thiết bị công nghiệp cung cấp tài liệu địa chất Cảm ơn tập thể lớp 304KT động viên giúp đỡ nhiều trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2008 Sinh viên Trần Mạnh Tình iv TĨM TẮT Tên đề tài luận văn: “Tính tốn thiết kế hệ thống thoát nước thẳng đứng cho dự án đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập” Hiện nay, việc xây dựng đường đắp đất yếu v Đại Học Quốc Gia Tp.HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Số: /BKĐT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA: ĐỊA CHẤT – DẦU KHÍ BỘ MÔN: ĐỊA KỸ THUẬT NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: _ MSSV: _ NGAØNH: LỚP: Đầu đề luận văn: _ _ _ Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): _ _ _ _ _ _ Ngaøy giao nhiệm vụ luận văn: Ngaøy hoaøn thành nhiệm vụ: Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ Môn Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ): _ Đơn vị: _ Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: _ Nôi lưu trữ luận văn: MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Thành phố Hồ Chí Minh thành phố lớn nước ta, có kinh tế phát triển mạnh Song song với q trình phát triển q trình thị hóa, xây dựng khu cơng nghiệp, nhà cao tầng đường giao thông Một khu vực phát triển khu vực quận 2, quận 7, quận Thủ Đức, nơi mà dự án kinh tế lớn, khu dân cư thực Cùng với phát triển việc phát triển sở hạ tầng giao thông vấn đề cần thiết Với mục tiêu ban đầu phục vụ cho việc đầu tư xây dựng khu dân cư Nam Rạch Chiếc (Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh), Ủy ban nhân dân thành phố duyệt dự án xây dựng đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập, tuyến đường nằm đất yếu với bề dày thay đổi cần phải tiến hành xử lý đất trước xây dựng tuyến đường Với mong muốn vận dụng kiến thức học vào thực tế, góp phần vào nghiệp xây dựng kiến thiết đất nước Do đó, tơi lựa chọn đề tài “Tính tốn thiết kế xử lý đất yếu hệ thống thoát nước thẳng đứng cho dự án đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập” NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Đánh giá tổng quan điều kiện địa chất – địa chất cơng trình khu vực Thành phố Hồ Chí Minh - Tìm hiểu đặc điểm địa chất cơng trình khu vực tuyến đường nối Liên Tỉnh Lộ 25 – đường Tân Lập - Xác định tiêu tính tốn cơng trình đất - Đưa giải pháp xử lý để cải tạo đường i Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài có phạm vi áp dụng rộng rãi khơng cho cơng trình nghiên cứu mà cịn áp dụng cho cơng trình có điều kiện địa chất tương tự Ngồi cịn áp dụng cho cơng trình đắp, đường đắp, mở rộng đường qua khu vực đất yếu ii LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thày TS Nguyễn mạnh thủy, người tận tâm hướng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Quý Thầy Cô khoa kỹ thuật Địa Chất Dầu Khí nói chung Q Thầy Cơ mơn Địa Kỹ Thuật nói riêng, người cung cấp cho em kiến thức quý báu giúp em có kiến thức làm hành trang sống Con xin gửi lòng biết ơn tới Gia Đình ni ăn học, động viên nhiều trình làm luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm nghiên cứu công nghệ thiết bị công nghiệp cung cấp tài liệu địa chất Cảm ơn tập thể lớp 304KT động viên giúp đỡ tơi nhiều q trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2008 Sinh viên Trần Mạnh Tình iii CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – KINH TẾ – XÃ HỘI 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý Thành phố Hồ Chí Minh nằm tọa độ địa lý từ 10010’ - 10036’ vĩ độ Bắc 1060 22’ - 106054’ kinh độ Đơng, có diện tích 2.095,239 km2 Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đơng Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu, Tây Tây Nam giáp tỉnh Long An Tiền Giang [1] 1.1.2 Địa hình Thành phố Hồ Chí Minh nằm vùng chuyển tiếp miền Ðông Nam đồng sông Cửu Long Ðịa hình tổng qt có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam từ Ðơng sang Tây Nó chia thành tiểu vùng địa hình Vùng cao, nằm phía Bắc - Ðơng Bắc phần Tây Bắc (thuộc Bắc huyện Củ Chi, Đông Bắc quận Thủ Ðức quận 9), với dạng địa hình lượn sóng, độ cao trung bình 10 - 25 m xen kẽ có gị đồi độ cao cao tới 32m, đồi Long Bình (quận 9) Vùng thấp trũng, phía Nam - Tây Nam Ðơng Nam thành phố (thuộc quận 7, 8, huyện Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ) Vùng có độ cao trung bình 1m cao 2m, thấp 0,5m Vùng trung bình, phân bố khu vực Trung tâm Thành phố, gồm phần lớn nội thành cũ, phần quận 2, Thủ Ðức, toàn quận 12 huyện Hóc Mơn Vùng có độ cao trung bình 5-10m 1.1.3 Khí hậu Khu vực thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng đến tháng 11, mùa khô từ thánh 12 đến tháng năm sau [1] Nhiệt độ: nhiệt độ khơng khí trung bình khoảng 270C, thường có nhiệt độ cao cao trung bình vào tháng 4, thấp trung bình vào khoảng tháng 12 Độ giãn dài: >20% Bấc thấm cắm tới độ sâu 10,25m, bố trí mấc thấm theo mạng lưới tam giác đều, khoảng cách tim bấc thấm 1,0m Đường kính tương đương bấc thấm d w = * (0,1 + 0,03) = 0,066 m; 3,1416 Đường kính ảnh hưởng bấc thấm: de = 1,05*1,2 = 1,26m; Chọn k k C kh d = 0,001m − ; h = h = h = ; s = ; qw k s k v Cv d Xác định thời gian để đất đạt độ cố kết 90% , bảng 5.6 Hệ số n: n = 1,05 = 16 0,066 Nhân tố xét đến ảnh hưởng khoảng cách bố trí bấc thấm Fn = ln(16) − =2,02; Nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động Fs = 0,69 ; Nhân tố ảnh hưởng Fr sức cản bấc thấm, Fr = * 3,14 *10,252 * 0,001 = 0,22 Vậy để đạt độ cố kết đất 90% phải 205 ngày (bảng 5.8) Độ lún đất sau 165 ngày : S = 0,9041 * 1,25 = 1,139m Độ lún dư lại : ∆S = 1,26 – 1,139 = 0,121m Như vậy, độ lún dư lại 0,121m < 0,4m (độ lún dư cho phép), thảo mãn yêu cầu Do ta chọn khoảng cách bấc thấm 1,0m, chiều sâu cắm bấc 10,25m bố trí bấc thấm theo sơ đồ hình tam giác Đoạn tuyến với tổng chiều dài cần xử lý 1657, bề rộng đáy đắp 16,8m, ta bố trí bấc thấm đến mép chân ta luy đắp bấc thấm nhô lên tầng đệm cát 0,2m Sơ đồ bố trí bấc thấm (Phụ Lục 4) 74 Bảng 5.8 : Xác định độ cố kết đất theo thời gian xử lý bấc thấm Ch t (ngày) (m2/ngày) 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 0,00448 Th Uh 0,3248 0,3451 0,3653 0,3856 0,4059 0,4262 0,4465 0,4668 0,4871 0,5074 0,5277 0,5480 0,5683 0,5886 0,6089 0,6292 0,6495 0,6698 0,6901 0,7104 0,7307 0,7510 0,7713 0,7916 0,8119 0,8322 0,8525 0,587 0,609 0,630 0,650 0,669 0,687 0,704 0,720 0,735 0,749 0,763 0,775 0,787 0,799 0,810 0,820 0,830 0,839 0,847 0,856 0,863 0,871 0,878 0,884 0,891 0,896 0,902 Cvtb (m2/ngày) 0,00224 Tv Uv U (%) 0,0017 0,0018 0,0019 0,0020 0,0021 0,0022 0,0023 0,0024 0,0026 0,0027 0,0028 0,0029 0,0030 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0,0035 0,0036 0,0037 0,0038 0,0039 0,0040 0,0042 0,0043 0,0044 0,0045 0,047 0,048 0,049 0,051 0,052 0,053 0,055 0,056 0,057 0,058 0,059 0,061 0,062 0,063 0,064 0,065 0,066 0,067 0,068 0,069 0,070 0,071 0,072 0,073 0,074 0,075 0,075 60,64 62,81 64,87 66,80 68,63 70,36 71,99 73,53 74,99 76,36 77,66 78,89 80,05 81,14 82,18 83,16 84,08 84,95 85,78 86,56 87,29 87,99 88,65 89,27 89,86 90,41 90,94 Xây dựng đắp theo giai đoạn Trình tự tính tốn tương tự giống tính giếng cát, dựa vào bảng 5.8 ta tính thời gian thi công giai đoạn sau: Thời gian để thi công đắp giai đoạn với chiều cao 1,2m chờ cho đất cố kết 70% 105 ngày Thời gian để thi công đắp giai đoạn (sau đắp xong giai đoạn 1) với chiều cao 1,5m chờ cho đất cố kết 75% 20 ngày 75 Thời gian để thi công đắp giai đoạn (sau đắp xong giai đoạn 2) với chiều cao 1,8m chờ cho đất cố kết 80% 15 ngày Thời gian để thi công đắp giai đoạn (sau đắp xong giai đoạn 3) với chiều cao 0,7m chờ cho đất cố kết 90% 90 ngày Tổ chức thi công v Công tác chuẩn bị Công tác chuẩn bỉ mặt bằng, nhân lực, nguyên vật liệu… giống phương pháp thi công giếng cát v Công tác thi công Thi công lớp đệm cát Trải lớp vải địa kỹ thuật mặt thiên nhiên sau thi cơng lớp đệm cát Chiều dày lớp đệm cát đoạn xử lý bấc thấm 0,5m Lớp đệm cát thi công theo lớp với độ dày 0,25m, đầm chặt đến độ chặt k > 0,95 Thi công bấc thấm Sau thi công lớp đệm cát xong, đưa máy cắm bấc thấm vào vị trí định vị đố án thiết kế Xác định vạch xuất phát trục tâm để tính chiều dài bấc thấm cắm vào đất, kiểm tra độ thẳng đứng trục tâm dây dọi thiết bị lắc đặt giá máy ép Lắp bấc thấm vào trục tâm điều khiển máy đưa đầu trục tâm đến vị trí cắm bấc thấm, gắn đầu neo vào đầu bấc thấm với chiều dài bấc thấm gấp lại tối thiểu 30cm ghim ghim thép Kích thước đầu neo thường 85*150mm, tôn dày 0,5mm Cắm trục tâm lắp bấc thấm đến độ sâu thiết kế với tốc độ phạm vi 0,2 – 0,6m/s Sau cắm bấc thấm xong, kéo trục tâm lên (lúc đầu neo giữ bấc thấm lại đất) Khi trục tâm kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm, cho lại 20cm đầu bấc thấm nhơ lên tầng đệm cát Q trình cắm bấc lại bắt đầu với vị trí cắm bấc 76 Sau thi công xong phải dọn dẹp mảnh vụn bấc thấm rơi vãi lớp đệm cát, tiến hành đắp lớp cát phủ kín đầu bấc thấm Thi cơng đắp đường - Đắp đường đến chiều cao 1,2m 10 ngày (F = 1,5); - Đợi 95 ngày; - Đắp đường đến chiều cao 2,7m 10 ngày (F = 1,5) - Đợi 10 ngày; - Đắp đường đến chiều cao 4,5m 10 ngày (F = 1,5); - Đợi ngày; - Đắp đường đến chiều cao 5,2m 10 ngày Hñ(m) t4 t3 t'4 t'3 t2 t'2 t1 4,5m t'1 5,2m 2,7m 1,2m 50 Ngaøy 100 150 200 250 Hình 5.5: Q trình thi cơng đắp xử lý bấc thấm Trong hình 5.5: ti- thời gian đắp (10 ngày) ứng với chiều cao lớp H1, H2, H3, H4; t’i- thời gian chờ giai đoạn để đất đạt độ cố tương ứng 77 Thiết kế hệ thống quan trắc trường Với tổng chiều dài đoạn đường cần xử lý 1657m tương ứng với 16 trắc ngang, ta bố trí trắc ngang mốc đo chuyển vị ngang, mốc đo lún mốc đo áp lực nước lỗ rỗng (phụ lục 5), trắc ngang cách 100m DỰ TỐN CHI PHÍ 5.5.1 Dự tốn giá thành xử lý giếng cát 5.5.1.1 Khối lượng a Khối lượng giếng cát Từ sơ đồ bố trí giếng cát cho thấy: Số lượng giếng cát = 12373 giếng cát; Số m giếng cát cần thi công L= 12373*10,25 = 12383,25m b Lớp đệm cát Chiều dày 0,5m, rộng 16,8m Vđc = 1657*0,5*16,8 = 13919 (m3) c Đất đắp gia tải Mặt cắt ngang đặc trưng (tính trung bình cho tuyến đường) sau: - Đáy b = 9m - Chiều cao đất đắp H = 5,2m - Đáy B = 16,8m Do khối lượng đất đắp là: V = 1657 * (9 + 16,8) * 5,2 − 13919 = 97233m e Vải địa kỹ thuật Chiều rộng vải 16,8 m, diện tích vải sử dụng là: S1 = 16,8*1657 = 27838m2 f Bàn đo lún 16 trắc ngang, trắc ngang bố trí bàn đo lún Vậy số lượng bàn đo lún là: 48 (cái) g Cọc gỗ quan trắc chuyển vị ngang 16 trắc ngang, trắc ngang bố trí cọc gỗ đo chuyển vị ngang 78 Vậy số lượng cọc gỗ là: 96 (cái) h Áp lực kế 16 trắc ngang đo áp lực nước lỗ rỗng, trắc ngang bố trí áp lực kế LPC (tại điểm đầu, điểm điểm cuối lớp đất yếu) Do số áp lực kế 48 5.5.1.2 Giá thành xử lý giếng cát Tổng giá thành tổng khối lượng nhân đơn giá cộng thuế GTGT (10%), cụ thể có kết bảng 5.9 Bảng 5.9: Tính tốn giá thành xử lý giếng cát STT Danh mục Đơn vị Đơn giá (đ) Khối lượng Giá thành (đ) Lớp đệm cát 100m3 5.233.161 13.919 728.403.680 Đất đắp đường 100m3 5.147.293 97.233 5.004.867.403 Bàn đo lún 1.212.544 48 58.202.112 Cọc gỗ quan trắc di động ngang 3.500 96 336.000 Áp lực kế LPC 5.000.000 48 240.000.000 Vải địa kỹ thuật 100m2 2.158.571 27.838 600.902.995 Giếng cát 100m 5.999.185 12.383 742.894.077 Giá trị trước thuế 7.375.606.266 Thuế GTGT Tổng giá thành 737.560.627 8.113.166.892 Vậy, giá thành biện pháp xử lý giếng cát 8.113.166.892đồng Trong bảng 5.9, giá thành thi công lớp đệm cát, vải địa kỹ thuật, đất đắp đường tính chi tiết bảng 5.10: 79 Bảng 5.10: Đơn giá chi tiết số cơng tác đường (đơn vị tính – đ) Danh mục đơn giá Thành phần chi phí Đơn vị Đơn giá Vật liệu Thi công giếng cát đường kính D430, chiều dài