LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu” được hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Bộ môn địa kỹ thu ật - Khoa Công trình và các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi đã tạo mọi điều kiện, động viên giúp đỡ về mọi mặt. Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói trên. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS. Hoàng Việt Hùng đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn. Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn. Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp. Hà nội, ngày tháng 5 năm 2014 Tác giả Mai Hồng Diên LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Mai Hồng Diên, tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu” là đề tài luận văn của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tác giả Mai Hồng Diên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN 3 1.1. Giới thiệu chung: 3 1.2. Đặc điểm và phân loại nền đất yếu: 3 1.2.1. Đặc điểm của nền đất yếu: 3 1.2.2. Các loại nền đất yếu thường gặp: 4 1.3. Các giải pháp xử lý nền đất yếu: 4 1.3.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học 5 1.3.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn 8 1.3.3. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng 9 1.3.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ 11 1.3.5. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm 11 1.3.6. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính 12 1.3.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch 13 1.3.8. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu 16 1.3.9. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất-vôi, cọc đất-xi măng, cọc cát-xi măng-vôi 18 1.3.10. Bệ phản áp: 19 1.3.11. Tăng hệ số mái: 20 1.3.12. Phương pháp nén trước: 20 1.3.13. Phương pháp cố kết chân không: 21 1.4. Các biện pháp thi công để xử lý nền: 22 1.4.1. Nén chặt đất bằng cách hạ thấp mực nước ngầm: 22 1.4.2. Khống chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực của nền đất: 23 1.4.3. Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng của nền 24 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP 26 2.1. Đặt vấn đề 26 2.2. Khái quát thiết bị thoát nước thẳng đứng 26 2.3. Các đặc tính của bấc thấm (PVD) 27 2.4. Nguyên tắc tính toán bấc thấm 28 2.4.1. Mục đích: 28 2.4.2. Các biểu thức thiết kế: 29 2.4.3. Trường hợp lý tưởng 32 2.4.4. Trường hợp chung: 34 2.4.5. Khoảng cách giữa các bấc thấm: 39 2.4.6. Chiều dài bấc thấm 40 2.4.7. Quy trình thiết kế 41 2.5. Thi công bấc thấm: 43 2.5.1. Giới thiệu: 43 2.5.2. Chuẩn bị hiện trường 43 2.5.3. Thiết bị thi công 44 2.5.4. Quy trình thi công bấc thấm 46 2.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ cố kết của đất nền khi sử dụng bấc thấm: 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 51 CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH HOÁ CÁC TRƯỜNG HỢP ỨNG DỤNG 52 3.1. Đặt vấn đề 52 3.2. Phân tích lựa chọn trường hợp tính toán 52 3.3. Giới thiệu phần mềm tính toán: 54 3.4. Kết quả tính toán 57 3.5. Phân tích kết quả tính toán: 59 3.5.1. Ảnh hưởng của mức độ xáo trộn đất : 59 3.5.2. Ảnh hưởng của khoảng cách bấc thấm 62 3.5.3. Ảnh hưởng của chiều dày đất nền và chiều cao khối đắp 66 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 72 CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI NỀN ĐƯỜNG NỘI BÀI-LÀO CAI (ĐOẠN TỪ KM46+040 ĐẾN KM46+350) 73 4.1. Giới thiệu về dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai: 73 4.1.1. Giới thiệu chung 73 4.1.2. Đặc điểm địa chất Km46+040 – Km46+350: 73 4.1.3. Các yêu cầu về thiết kế nền đắp trên đất yếu: 74 4.1.4. Công tác quan trắc đoạn Km46+040 đến Km46+350 dự án cao tốc Nội Bài – Lào Cai 76 4.2. Kết quả quan trắc: 79 4.3. Phân tích đánh giá số liệu quan trắc 89 4.4. So sánh kết quả nghiên cứu và số liệu quan trắc 91 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 I. Các kết quả đạt được của luận văn 95 II. Một số vấn đề tồn tại 96 III. Kiến nghị 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ bố trí đầm xung kích 6 Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm lăn 7 Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm rung 8 Hình 1.4: Máy chuyên dụng tự hành cắm bấc thấm 10 Hình 1.5: Sơ đồ nền công trình phụt vữa xi măng 14 Hình 1.6: Biểu đồ để tra lượng vữa xi măng trong lỗ phụt 14 Hình 1.7: Sơ đồ thiết bị thi công phụt nhựa bitum 15 Hình 1.8: Sơ đồ bố trí các điện cực 16 Hình 1.9: Sơ đồ bố trí thiết bị gia cường đất bằng nhiệt 17 Hình 1.10: Sơ đồ bố trí cọc cát 18 Hình 1.11: Sơ đồ bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt của đất 18 Hình 1.12: Sơ đồ máy thi công cọc vôi – đất 19 Hình 1.13: Xử lý nền bằng cọc vôi – đất 19 Hình 1.14: Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải đến tốc độ cố kết và cường độ chống cắt 23 Hình 2.1: Đường kính tương đương của bấc thấm 27 Hình 2.2: Bấc thấm PVD 27 Hình 2.3: Sự cố kết do thoát nước theo phương đứng và xuyên tâm 31 Hình 2.4: Sơ đồ làm việc ống thoát nước PV với sức kháng thoát nước 33 Hình 2.5: Đường kính tương đương của ống thoát nước PV 34 Hình 2.6: Quan hệ giữa F n và D/ w d cho trường hợp lý tưởng 35 Hình 2.7: Ví dụ đường cong thiết kế cho trường hợp đơn giản 35 Hình 2.8: Hệ số xáo trộn (F s ) với các thông số cơ bản 36 Hình 2.9: Ước lượng giá trị hệ số sức kháng thoát nước ' r F 38 Hình 2.10: Các hình thức bố trí bấc thấm 40 Hình 2.11: Giá trị xấp xỉ của vùng xáo trộn xung quanh lõi bấc thấm 40 Hình 2.12: Xác định chiều dài bấc thấm 41 Hình 2.13: Ví dụ ảnh hưởng của các thông số đến t 90 42 Hình 2.14: Một số hình ảnh thi công bấc thấm 46 Hình 2.15: Quy trình thi công bấc thấm 48 Hình 2.16: Quy trình lắp ghép bấc thấm 49 Hình 3.1: Giao diện phần mềm FoSSA (2.0) 54 Hình 3.2: Lựa chọn mô hình bài toán 55 Hình 3.3: Lựa chọn thông số tính lún 55 Hình 3.4: Lựa chọn thông số thiết kế PVD (bấc thấm) 56 Hình 3.5: Thông số tính cố kết của nền 56 Hình 3.6: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =1,0m 59 Hình 3.7: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =1,5m 60 Hình 3.8: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =2,0m 60 Hình 3.9: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =2,5m 61 Hình 3.10: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =3,0m 61 Hình 3.11: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =0,5 62 Hình 3.12: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =1,0 63 Hình 3.13: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =2,0 64 Hình 3.14: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =3,0 64 Hình 3.15: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =4,0 65 Hình 3.16: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =5,0 65 Hình 3.17: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 4m, L = 8m 69 Hình 3.18: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 4m, L = 16m 69 Hình 3.19: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 8m, L = 8m 70 Hình 3.20: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 8m, L = 16m 70 Hình 4.1: Thiết bị đo lún 77 Hình 4.2: Một số hình ảnh quan sát lún 77 Hình 4.3: Thiết bị đo áp lực lỗ rỗng 78 Hình 4.4: Sơ đồ bô trí quan trắc lún mặt nền tại mặt cắt Km46+300 78 Hình 4.5: Biểu đồ độ lún của đất nền theo thời gian 89 Hình 4.6: Xác định độ lún cuối cùng theo phương pháp Asaoka 90 Hình 4.7: Tính toán độ lún cuối cùng của nền theo Asaoka 91 Hình 4.8: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời gian tại mặt cắt Km46+300 93 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3 - 1: Các thông số tính toán sử dụng trong nghiên cứu 53 Bảng 3 - 2: Các thông số của đất nền và đất đắp 53 Bảng 3 - 3: Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian 57 Bảng 3 - 4: Bảng kết quả tính toán độ cố kết theo thời gian 58 Bảng 3 - 5: Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian khi thay đổi chiều dày đất nền và chiều cao khối đắp 67 Bảng 3 - 6: Bảng kết quả tính độ cố kết theo thời gian khi thay đổi chiều dày đất nền và chiều cao khối đắp 68 Bảng 4 - 1: Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 73 Bảng 4 - 2: Phần độ lún cố kết cho phép còn lại ΔS tại trục tim của nền đường sau khi hoàn thành công trình: 76 Bảng 4 - 3: Kết quả quan trắc lún mặt nền tại mặt cắt Km46+300 79 Bảng 4 - 4: Các thông số tính toán sử dụng trong tính toán 91 Bảng 4 - 5: Các thông số của đất nền và đất đắp tại Km46+300 92 Bảng 4 - 6: Bảng tính độ lún theo thời gian tại Km46+300 92 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Trong thực tế xây dựng, nền móng công trình đóng vai trò quan trọng đối với sự ổn định chung của cả công trình, theo thống kê nguyên nhân sự cố thì có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố công trình nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là do quá trình xử lý nền công trình chưa hợp lý, tốc độ thi công quá nhanh so với độ cố kết đất nền. Vì vậy, cần thiết phải có nh ững công trình nghiên cứu tìm ra những giải pháp xử lý hiệu quả trong quá đầu tư xây dựng, cải thiện quá trình tính toán thiết kế với mục tiêu hạn chế tối đa các sự cố có thể xảy ra trong quá trình thi công, vận hành và sử dụng, đồng thời tiết kiệm được nguồn ngân sách mà vẫn mang lại hiệu quả cao. Một trong những giải pháp hiệu quả rút ngắn thời gian thi công là làm tăng nhanh tốc độ cô kế t nền bằng cách sử dụng vật thoát nước đứng để gia cố nền khi xây dựng công trình trên nền đất yếu. Giải pháp này được sử dụng rộng rãi ở các ngành xây dựng, giao thông, thủy lợi vì vậy việc nghiên cứu đánh giá chính xác thêm các thông số tính toán thiết kế là việc làm rất cần thiết. Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây d ựng công trình trên nền đất yếu” là một trong những nội dung cấp bách, thiết thực giải quyết các vấn đề tồn tại như đã nêu. 2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. a. Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng của mức độ xáo trộn đất nền khi cắm vật thoát nước đứng (PVD) đến tốc độ cố kết của đất nền, so sánh đối chiếu với kết quả quan tr ắc thực địa để hiệu chỉnh số liệu tính toán. b. Nhiệm vụ: Phân tích tổng quan về các giải pháp xử lý nền khi xây dựng công trình trên nền yếu - Nguyên tắc tính toán bấc thấm (PVD). - Mô phỏng một số bài toán thực tế bằng phần mềm chuyên dụng - Phân tích kết quả và kết luận 2 c. Phạm vi nghiên cứu: Chỉ giới hạn nghiên cứu bấc thấm kết hợp gia tải trước để xử lý nền đất yếu, không xét quá trình từ biến của đất. 3. Các phương pháp nghiên cứu. - Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về xử lý nền công trình, các ứng dụng tại Việt Nam và trên thế giới; - Phân tích lý thuyết; - Phân tích mô hình toán. [...]... trn t xung quanh bc thm khi cm bc thm Vỡ vy, vic trong ni dung lun vn chn Nghiờn cu nh hng mc xỏo trn t khi dựng bc thm thoỏt nc t nn trong xõy dng cụng trỡnh trờn nn t yu gúp phn gii quyt bi toỏn thc tin trong xõy dng cụng trỡnh 26 CHNG 2 C S Lí THUYT CA PHNG PHP X Lí NN BNG THOT NC THNG NG 2.1 t vn Khi thi cụng cỏc cụng trỡnh trờn nn t yu cn phi gii quyt bi toỏn c kt Trong khong thi gian hn 20... thit k trong mt khong thi gian xỏc nh Khi tin hnh nộn trc cú kt hp vi cỏc ng thoỏt nc PV thỡ cn phi cú ỏnh giỏ ỳng v kh nng thoỏt nc cng nh cỏc c tớnh ca t (bao gm c ỏnh giỏ chỳng riờng l v ỏnh giỏ chỳng khi cựng trong h thng) cng nh ỏnh giỏ c cỏc nh hng khi lp t cỏc thit b vo trong t Trong trng hp bi toỏn c kt mt hng v khụng cú ng PV, s c kt ch c xem xột theo mt hng thoỏt nc t nhiờn (phng ng) Khi ú... nn: 1.4.1 Nộn cht t bng cỏch h thp mc nc ngm: Khi thi cụng cỏc cụng trỡnh nhng ni cú mc nc ngm cao, cú th dựng bin phỏp h mc nc ngm lm khụ h múng Khi h thp mc nc ngm thỡ t trong phm vi thay i mc nc ngm s c nộn cht li do ỏp lc nộn tng lờn tng ng Trong iu kin t nhiờn, khi mc nc cao trỡnh 1 thỡ ti cao trỡnh 2 t chu ỏp lc thng ng l: P1 = h1 + dnh2 (1.1) Khi h thp mc nc ngm n cao trỡnh 2 thỡ ỏp lc ti... phỏp dựng nh tng bitum gia c nn t cỏt v ỏ gc cú khe nt nh Thng dựng nh tng bitum lng gm 65% bitum, 35% nc v cht gõy ra nh tng Bitum c nu chy trong ni hi n nhit theo yờu cu, sau ú c bm vo ng pht v di ỏp lc pht, bitum s thm vo cỏc l rng hoc khe nt ca t ỏ *u nhc im ca phng phỏp Phng phỏp ny s dng thớch hp trờn cỏc nn ỏ dm, cui, si hoc trong nn ỏ cú nhiu khe nt Hin nay, trờn th gii ngi ta thng dựng hai... th gii ngi ta thng dựng hai phng phỏp pht nha bitum: pht nha bitum núng v pht nha bitum lnh Phng phỏp pht nha bitum núng dựng thớch hp trong ỏ cng nt n, hang hc v trong cui, si Nhc im ca phng phỏp ny l thit b thi cụng cng knh, phc tp, nha bitum sau khi lnh b gim th tớch nờn hn ch trong vic ngn nga bin dng 1 7 8 12V 4 2 220V 5 3 6 1 thit b lm núng (lanh) bitum; 2 bm; 3 l khoan; 4 ng pht; 5 ng bc l khoan;... dung phng phỏp Dựng nhit cao gia c t bng cỏch: - Pht qua l khoan vo trong t khụng khớ núng cú nhit t (600ữ800)0C - a nhiờn liu chỏy vo trong t qua l khoan v t nhit (1000ữ1100)0C *u nhc im ca phng phỏp Ging nh phng phỏp in thm v phng phỏp in hoỏ hc phng phỏp nhit yờu cu thit b v cụng ngh thi cụng phc tp, chi phớ ln nờn ớt c ng dng vo thc t 4 5 6 2 3 Đất hong thổ d = 0.1m; D = 2.3m 1 đất không lún... phng phỏp x lý ny l dựng cỏc vt liu a phng nh t, ỏ, cỏt p hai bờn cụng trỡnh chng trt do s phỏt trin ca vựng bin dng do gõy ra 20 *u nhc im ca phng phỏp B phn ỏp l mt trong nhng bin phỏp x lý cú hiu qu khi xõy dng cỏc nn ng, ờ, p, khi cú iu kin v khụng gian t s dng B phn ỏp cũn cú tỏc dng phũng l, chng súng, chng thm nc trờn vựng t yu So vi vic lm thoi dc taluy, p b phn ỏp vi mt khi lng t bng nhau... mt trong nhng bin phỏp x lý c ỏp dng khi vt liu t p ti ch sn cú, mt bng hay nn cụng trỡnh ln cú th m rng chõn cụng trỡnh 1.3.12 Phng phỏp nộn trc: i vi nn t cú tớnh nộn ln v bin dng khụng ng u vt quỏ gii hn cho phộp, ng thi bin dng li xy ra trong mt thi gian di, thỡ m bo cho cụng trỡnh cú th s dng c ngay sau khi thi cụng, ngi ta cú th chn bin phỏp nộn trc bng ti trng tnh *Ni dung phng phỏp Trc khi. .. cht t cú th t (0,5ữ0,6)m Khi dựng m ln cú mt nhn, do chiu dy lp t c m nh nờn hiu sut m thng thp, cht lng m khụng u 7 Hỡnh 1.2: S thit b nộn cht t bng m ln *u nhc im ca phng phỏp Phng phỏp c s dng rng rói khi xõy dng cụng trỡnh trờn nn p mi, tn dng c ton b t nn thiờn nhiờn i vi cỏc cụng trỡnh p bng t cú quy mụ ln dựng m ln mt nhn l khụng hiu qu i vi cỏc loi t dớnh dng cc thỡ dựng m ln chõn dờ mang li... tn s cao v biờn nh, lm cho tớnh ton khi ca t b phỏ hoi, cỏc ht cỏt di chuyn n lp nhng ch trng gia cỏc ht cú kớch thc ln hn Tỏc dng ca m rung ln nht khi xy ra hin tng cng hng khi m tn s dao ng ca mỏy trựng vi tn s dao ng ca t m 8 Hỡnh 1.3: S thit b nộn cht t bng m rung *u nhc im ca phng phỏp Phng phỏp lm cht t bng m rung ch yu dựng nộn cht t cỏt Nu hm lng ht sột trong t nh hn 6% thỡ hiu qu nộn cht . chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu được hoàn thành với. tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu là đề tài luận văn của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình. Một trong những giải pháp hiệu quả rút ngắn thời gian thi công là làm tăng nhanh tốc độ cô kế t nền bằng cách sử dụng vật thoát nước đứng để gia cố nền khi xây dựng công trình trên nền đất yếu.