Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích và đánh giá các giải pháp công nghệ gia cố nền móng cho công trình. Nghiên cứu các giải pháp công nghệ gia cố nền: Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT; Giải pháp bơm vữa Jet grouting ( Phụt vữa áp lực cao ); Giả pháp cột xi măng đất; Giải pháp cố kết chân không
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn Thạc sỹ kỹ thuật “Phân tích giải pháp gia cố móng cho cơng trình hầm chui địa bàn thành phố Hà Nội” cơng trình nghiên cứu tơi, với giúp đỡ tận tình TS Hồ Xuân Nam Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực Ngoài ra, đề tài sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả, quan tổ chức khác thể rõ phần tài liệu tham khảo LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hồ Xuân Nam tận tình giúp đỡ, hướng dẫn suốt thời gian thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa sau đại học Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội, ngành Xây Dựng cơng trình giao thơng Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện giúp đỡ cổ vũ suốt thời gian theo học, thực đề tài Do thời gian có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót Tơi mong góp ý đóng góp ý kiến quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn ! HỌC VIÊN Nguyễn Huy Hoàng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG TẠI TP HÀ NỘI VÀ CÁC DẠNG KẾT CẤU VƢỢT MỨC GIAO THÔNG ĐÔ THỊ .4 1.1 Khái quát thành phố Hà Nội .4 1.1.1 Vị trí địa lý .4 1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội điều kiện địa chất 1.2 Hệ thống giao thông Hà Nội [1] .6 1.2.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông đường 1.2.2 Hiện trạng giao thơng chung tình hình phương tiện tham gia giao thông 1.3 Các dạng kết cấu vƣợt nút giao thông đô thị [3], [4], [5], [17] .11 1.3.1 Cơng trình ngầm [2], [3], [4] 11 1.3.2 Cơng trình cầu vượt [5] 22 1.4 Kết luận 26 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN CHO CƠNG TRÌNH HẦM CHUI VƢỢT NÚT GIAO THÔNG TRONG ĐÔ THỊ .28 2.1 Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT .28 2.1.1 Giải pháp gia cố cọc vít [6] 28 2.1.2 Giải pháp gia cố cọc BTCT [7], [8] 35 2.2 Giải pháp khoan vữa áp lực cao (Jet-grouting) [9], [20], [21] 38 2.2.1 Giới thiệu chung 38 2.2.2 Tổng quan công nghệ 39 2.2.3 Ưu - nhược điểm, phạm vi áp dụng công nghệ khoan vữa cao áp 42 2.2.4 Công nghệ thi công khoan vữa cao áp 43 2.3 Giải pháp cột xi măng đất [11], [22] 49 2.3.1 Tổng quan công nghệ 49 2.3.2 Ưu nhược điểm công nghệ trộn khô (DJM) 50 2.3.3 Thi công cột DJM .51 2.3.4 Phạm vi ứng dụng .59 2.4 Giải pháp cố kết chân không [12] 59 2.4.1 Tổng quan công nghệ cố kết chân không .59 2.4.2 Phương pháp thi công cố kết chân không xử lý đất yếu 61 2.4.3 Ưu nhược điểm phương pháp cố kết chân không 64 2.4.4 Các lĩnh vực áp dụng phương pháp cố kết chân không 64 2.5 Kết luận 65 CHƢƠNG GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN THÍCH HỢP ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG HẦM CHUI QL6 TẠI NÚT GIAO THANH XUÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 66 3.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình nút giao Thanh Xuân [13] 66 3.1.1 Giới thiệu tổng quan 66 3.1.2 Quy mơ, thơng số kỹ thuật chính, tiêu chuẩn áp dụng cơng trình .67 3.1.3 Căn tiêu chuẩn áp dụng 70 3.2 Địa chất gói thầu [13] 71 3.3 Giải pháp gia cố cọc BTCT đúc sẵn cho thi công hầm chui Dự án nút giao Thanh Xuân .75 3.3.1 Tính tốn xử lý hầm chui nút giao Thanh Xuân [13] .75 3.3.2 Quy trình cơng nghệ thi cơng cọc ép [14] 80 3.4 Ứng dụng giải pháp gia cố cọc xi măng đất theo công nghệ Jet Grouting cho thi công Dự án xây dựng nút giao Thanh Xuân 89 3.4.1 Điều kiện đất [15], [16], [17] .89 3.4.2 Các thơng số tính tốn cọc xi măng đất [15], [16] 90 3.4.3 Tải trọng gây lún 92 3.4.4 Kết tính tốn kiểm tra [18], [19] .92 3.4.5 Quy trình cơng nghệ thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet Grouting [16] 94 3.5 Kết luận 97 KẾT LUẬN 99 Kết nghiên cứu đề tài 99 Kiến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .101 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống giao thông Bảng 1.2: Phân loại hầm Việt Nam theo tiêu chí / loại hầm .13 Bảng 1.3: Chiều rộng phần đường xe chạy cho hầm thành phố (m) 22 Bảng 2.1: So sánh công nghệ DJM Bắc Âu Nhật Bản ………………54 Bảng 2.2: So sánh đặc điểm kỹ thuật máy trộn 54 Bảng 2.3: Đặc diểm kỹ thuật dây chuyền thiết bị thi công DJM 56 Bảng 2.4: Thông số chi tiết phận cung cấp vật liệu cho dây chuyền thi công DJM .57 Bảng 3.1: Bảng vị trí cọc thử phần hầm kín .83 Bảng 3.2: Bảng vị trí cọc thử phần hầm hở 83 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp tiêu địa kỹ thuật lớp đất 89 Bảng 3.4: Bảng kết tính tốn độ lún khối gia cố xi măng đất .93 Bảng 3.5: Bảng tính toán số liệu cấp phối vữa cho cọc thử 96 Bảng 3.6: Bảng đánh giá kết thí nghiệm mẫu 97 HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình ảnh tắc đường nội đô thành phố Hà Nội 10 Hình 1.2: Sự có mặt dạng cơng trình hầm khác thành phố 12 Hình 1.3: Hầm đường Kim Liên 13 Hình 1.4: Hầm đường nút giao Long Biên 14 Hình 1.5: Hầm đường nút giao Thanh Xuân 15 Hình 1.6: Hầm đường nút giao Trung Hòa 15 Hình 1.7: Các dạng mặt cắt ngang hầm giao thơng 16 Hình 1.8: Mặt cắt ngang hầm thi công máy đào TBM 16 Hình 1.9: Khổ giới hạn cho đường sắt khổ 1000 18 Hình 1.10: Khổ giới hạn cho đường sắt khổ 1435 18 Hình 1.11: Cấu tạo mặt cắt ngang hầm đường nút giao Kim Liên- Hà Nội 20 Hình 1.12: Khổ giới hạn cho đường 20 Hình 1.13: Cầu vượt với kết cấu dầm BTCT DƯL giản đơn .23 Hình 1.14: Cầu vượt với kết cấu dầm hộp liên tục .24 Hình 1.15: Cầu vượt với kết cấu nhịp đúc hẫng 24 Hình 1.16: Cầu vượt với kết cấu rỗng liên tục BTCTDƯL 25 Hình 1.17: Cầu vượt với kết cấu vòm 25 Hình 1.18: Cầu vượt với kết cấu dây 26 Hình 2.1: Ống thép có cánh phát triển từ cơng nghệ “Cọc vít EAZETII” 29 Hình 2.2: Cọc vít ATT 29 Hình 2.3: Phương pháp thi cơng cọc ATT 30 Hình 2.4: So sánh khả chịu tải cọc vít ATT loại cọc khác 31 Hình 2.5: So sánh khả chịu tải ngang cọc vít ATT cọc ống thép .31 Hình 2.6: Cọc chịu nhổ 32 Hình 2.7: Độ rung tiếng ồn 33 Hình 2.8: Độ rung tiếng ồn 33 Hình 2.9: Độ rung tiếng ồn 34 Hình 2.10: Cao độ đầu cọc 34 Hình 2.11: Thi cơng cọc khoan nhồi 35 Hình 2.12: Mặt bố trí cọc BTCT đúc sẵn hầm chui Thanh Xuân 37 Hình 2.13: Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Jet - Grouting .40 Hình 2.14: Các dạng phần tử khoan vữa cao áp 40 Hình 2.15: Màng bê tông đất 41 Hình 2.16: Các dạng kết cấu khoan vữa cao áp 41 Hình 2.17: Nguyên lý tạo cột khoan vữa cao áp 43 Hình 2.18: Trình tự thi công công nghệ .44 Hình 2.19: Cơng nghệ đơn pha .45 Hình 2.20: Công nghệ pha 45 Hình 2.21: Cơng nghệ pha 46 Hình 2.22: Thiết bị sử dụng khoan vữa 48 Hình 2.23: Dây chuyền thi cơng khoan vữa cao áp hãng YBM- Nhật Bản 48 Hình 2.24: Sơ đồ bố trí hệ thống máy thi cơng cột DJM 52 Hình 2.25: Trình tự thi cơng cột DJM 53 Hình 2.26: Sơ đồ cấu trúc cánh trộn phương pháp DJM theo công nghệ Nhật Bản .53 Hình 2.27: Ứng dụng cơng nghệ cột xi măng đất 59 Hình 2.28: Sơ đồ nguyên lý phương pháp MVC 62 Hình 2.29: Thi công phương pháp MVC 63 Hình 2.30: Sơ đồ nguyên lý phương pháp khơng có màng kín khí 63 Hình 2.31: Thi cơng phương pháp khơng có màng kín khí 64 Hình 3.1: Mặt vị trí nút giao Thanh Xuân 66 Hình 3.2: Mặt cắt ngang hầm vị trí 69 Hình 3.3: Mặt cắt địa chất 74 Hình 3.4: Sơ đồ bố trí lỗ khoa địa chất 74 Hình 3.5: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H1 77 Hình 3.6: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H3A 78 Hình 3.7: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H4B 79 Hình 3.8: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt U1A 79 Hình 3.9: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt U7B 79 Hình 3.10: Địa chất đốt hầm chui H1 90 Hình 3.11: Mặt cắt bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 91 Hình 3.12: Mặt bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 92 Hình 3.13 Quy trình thi cơng cọc xi măng đất 95 Hình 3.14: Sơ đồ cơng nghệ thi công cọc xi măng đất 95 Hình 3.15: Mơ hình ảnh thi cơng trường 95 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong năm gần đây, với phát triển nhanh chóng kinh tế đẩy mạnh tốc độ thị hóa thành phố lớn, đòi hỏi phải đẩy mạnh phát triển sở hạ tầng để kịp đáp ứng nhu cầu sinh hoạt đô thị Do tốc độ phát triển thị hóa tốc độ gia tăng dân số ngày tăng kéo theo tốc độ gia tăng lưu lượng giao thông, đặc biệt thành phố lớn tốc độ lưu lượng giao thông gia tăng lên đến 15-20% Mặc dù hệ thống giao thông thành phố phát triển không ngừng Nhiều tuyến đường lớn nhỏ tiếp tục quy hoạch, mở rộng hợp lý, đạt yêu cầu tiêu chuẩn chất lượng, đảm bảo phục vụ tốt cho hoạt động lưu thông, nhiên nhiều nơi chưa đáp ứng nhu cầu thực tế Lưu lượng giao thông nút giao lớn trở nên mãn tải gây ùn tắc giao thơng khơng đảm bảo an tồn cho phương tiện tham gia giao thông Do tác động tốc độ tăng trưởng kinh tế thị hóa cao, thành phố Hà Nội vùng phụ cận có nhu cầu lại lớn người dân Từ nhu cầu đòi hỏi phát triển tương ứng hệ thống giao thông thành phố, bao gồm sở hạ tầng phương tiện Theo chiến lược phát triển giao thông đường Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 cho thấy việc xây dựng sở hạ tầng giao thông lĩnh vực ưu tiên nhằm xây dựng kết cấu hạ tầng hoàn chỉnh, đồng bắt kịp tốc độ phát triển nước khu vực giới Điều nói lên quan tâm Đảng Nhà nước phát triển ngành giao thông vận tải, đồng thời đề trách nhiệm cho cán bộ, kỹ sư cầu đường làm công tác thiết kế thi cơng cơng trình xây dựng Do cần thiết phải đặt nghiên cứu giải pháp kết cấu cho cơng trình thiết kế thi công đạt hiệu tối ưu Thực trạng thành phố Hà Nội thời gian qua cho thấy, mạng lưới sở hạ tầng phương thức quản lý khai thác nhiều bất cập, chưa bắt kịp với gia tăng phương tiện giao thông Điều bất hợp lý với hạn chế hệ thống vận tải hành khách công cộng, góp phần làm gia tăng số lượng phương tiện giao thông cá nhân, đặc biệt xe máy sở hạ tầng giao thông không đáp ứng kịp nguyên nhân gây ùn tắc, an tồn phổ biến, trầm trọng giao thơng đô thị kéo theo ô nhiễm môi trường Để giải vấn đề thành phố lớn Hà Nội cần phải phát triển phương tiện giao thông công cộng xây dựng thêm nhiều nút giao vượt khác mức để đồng với hệ thống hạ tầng nhằm giải ùn tắc giảm thiểu tai nạn giao thông nút giao Giải pháp nút giao khác mức thường có hai giải pháp là: Xây dựng cầu vượt cơng trình ngầm : hầm chui, Trong hạ tầng thị cầu vượt ln coi phần thiếu điểm nhấn quan trọng tạo nên hiệu định mặt an toàn, tiện nghi khai thác mặt mỹ quan cho thị Bên cạnh phương án xây dựng cơng trình ngầm có ưu điểm so với phương án xây dựng cầu vượt yêu cầu tĩnh không cầu cao, tiết kiệm mặt bằng, giảm gáng nặng công tác giải phóng mặt phục vụ xây dựng cơng trình giao thông, giảm ảnh hưởng tới môi trường trình thi cơng khai thác cơng trình Đây vấn đề mà tất dự án xây dựng cơng trình giao thơng Việt Nam giới phải cân nhắc, đặc biệt xây dựng cơng trình thành phố lớn Tại thị lớn Hà Nội quỹ đất gần cạn kiệt, không gian xanh, không gian công cộng ngày bị thu hẹp, đòi hỏi việc phát triển phải hướng tới khả tận dụng, phát triển song song chiều cao lẫn chiều sâu đô thị Tuy vậy, đô thị đông dân cư, điều kiện địa hình địa chất khác việc lựa chọn giải pháp kết cấu, công nghệ, biện pháp thi cơng cho phù hợp khó khăn Mục tiêu đề tài giải phần khó khăn q trình thi cơng cơng trình ngầm việc nghiên cứu, phân tích lựa chọn giải pháp gia cố móng xung quanh khu vực thi cơng cho cơng trình ngầm điển hình cơng trình hầm chui đem lại hiệu kinh tế - kỹ thuật, giảm thiểu rủi ro trình thi công địa bàn thành phố Hà Nội Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích đánh giá giải pháp cơng nghệ gia cố móng cho cơng trình Nghiên cứu giải pháp công nghệ gia cố nền: Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT; Giải pháp bơm vữa Jet- grouting ( Phụt vữa áp lực cao ); Giả pháp cột xi măng đất; Giải pháp cố kết chân khơng - Nghiên cứu, phân tích, so sánh lựa chọn cơng nghệ gia cố móng tối ưu, phù hợp với điều kiện thi công địa bàn thành phố Hà Nội 88 Chi tiÕt mèi nối cọc DETAIL OF joint MặT CắT i-i SECTION i-i (1:10) mối hàn liên tục continuty weld, h=6mm (1:10) thép b¶n/ plate steel-07 h=6mm 4l120x120x12 l=340 thÐp gãc - 09 hàn hai mặt, h=6mm 4l120x120x12 l=340 weld sides, h=6mm 61 I LƯớI THéP ĐầU CọC thép bản-07 dày 6mm plate steel-07, 6mm thk 400 61 Cäc btct RC pile 278 Cäc btct RC pile 400 400 REINFORCEMENT MESh 30 340 30 61 I 278 61 400 Để ép đốt cọc tiếp theo, tăng áp suất ép từ từ Trong khoảng thời gian ban đầu, đốt cọc ép vào đất với tốc độ không vượt 1cm/s Cho đến đốt cọc di chuyển xuống đặn, điều khiển để đốt cọc xun xuống đất với tốc độ khơng vượt 2cm/s Không dừng mũi cọc lớp đất sét lâu Khi áp suất ép tăng lên đột ngột, đầu cọc gặp lớp đất cứng, dị vật Trong trường hợp đó, cần giảm tốc độ ép đốt cọc để đốt cọc có khả xuyên qua lớp đất cứng (hoặc kiểm tả chướng ngại vật để tìm cách xử lý) ý giữ sức ép cọc không vượt giới hạn cho phép Yêu cầu dừng ép cọc: Cọc dừng ép thoả mãn điều kiện sau: - Chiều dài cọc ép vào đất không nhỏ Lmin với Lmin chiều dài ngắn cọc thiết kế Lmin Lc Lmax - Lực ép trước dừng (Pep)min (Pep)KT (Pep)max (Pep) KT khoảng từ (Pep)min đến (Pep)max, đó: + (Pep)min lực ép nhỏ nhất: (Pep)min = 1.5*Pd + (Pep)max lực ép lớn nhất: (Pep)max = 2.5*Pd + (Pep)KT lực ép thời điểm kết thúc ép cọc, trị số trì với vận tốc xuyên không cm/s chiều sâu khơng ba lần kích thước cạnh cọc Trong trường hợp không đạt điều kiện trên, cần báo cho tư vấn giám sát Chủ đầu tư để có phương án xử lý Trong trường hợp độ nghiêng cọc vượt giá trị cho phép, cơng tác ép cọc khơng hồn thành chướng ngại vật, lớp đất không phù hợp, cọc bị gãy Chúng khoan phá vỡ chướng ngại vật biện pháp phù hợp, nâng cọc lại ép lại đốt cọc đó, thay ép cọc bổ sung (phụ thuộc vào kết luận tư vấn thiết kế) 89 Khi áp suất ép đạt tới giá trị P < (Pep)max cọc ngừng xuống, sức ép tăng đến (Pep)max, trước dừng ép, giữ áp suất (Pep)max vòng phút van an tồn i Thí nghiệm cọc 3.3.2.3 Thi công ép cọc đại trà a Sai số cho phép cơng tác ép cọc Sai số vị trí cọc mặt ±75mm, sai số cao độ đỉnh cọc không vượt ±50mm sau ép b Xử lý đầu cọc - Công tác xử lý đầu cọc tiến hành để thi công kết cấu phía - Sử dụng búa tay 5kg máy phá bê tông để cắt đầu cọc đến cao độ thiết kế sau sử dụng máy nén khí vệ sinh đầu cọc - Cốt thép vệ sinh tránh bụi bẩn, gỉ sét để liên kết tốt với đáy hầm chui 3.4 Ứng dụng giải pháp gia cố cọc xi măng đất theo công nghệ Jet Grouting cho thi công Dự án xây dựng nút giao Thanh Xuân 3.4.1 Điều kiện đất [15], [16], [17] Bảng 3.3: Bảng tổng hợp tiêu địa kỹ thuật lớp đất STT Chỉ tiêu lý Ký Đơn vị Lớp 4A Lớp Lớp Lớp hiệu Độ ẩm tự nhiên W % 41.13 37.22 27.58 25.07 Khối lượng thể tích tự nhiên w g/cm3 1.71 1.8 1.43 1.9 Khối lượng thể tích khơ c g/cm3 1.21 1.32 - 1.53 Khối lượng riêng g/cm3 2.7 2.67 2.66 2.67 Hệ số rỗng tự nhiên 0 1.288 1.032 1.318 0.748 Độ lỗ rỗng n 55.12 50.78 - 42.78 % 90 STT Ký Đơn vị Lớp 4A Lớp Lớp Lớp hiệu Chỉ tiêu lý Độ bão hoà S % 90.41 96.4 - 89.53 Giới hạn chảy Wl % 82.3 69.2 - 54.2 Giới hạn dẻo Wp % 58.2 49 - 29.9 10 Chỉ số dẻo Ip % 24.1 20.2 - 24.3 11 Độ sệt IL 1.34 0.79 - -0.13 12 Lực dính kết đơn vị (cắt phẳng) c kPa 7.6 10.9 - 34.6 13 Góc ma sát (cắt phẳng) độ 6o54’ 9o32’ - 10o27’ 16 Mô đun biến dạng E1-2 kPa 4700 4500 6300 6300 10800 7800 283 -2.127-2.41 4 4100 3000 -31.01 3.4.2 Các thông số tính tốn cọc xi măng đất [15], [16] Cột xi măng đất Đường kính cột: D = 0,8 (m), L= 20.5 (m); -35.91 Hình 3.10: Địa chất đốt hầm chui H1 - 4A -28.01 4900 4900 3000 -28.01 -35.91 -17.61 10400 4A -31.01 -13.51 -17.61 10400 4100 -13.51 100 11100 100 -2.127 -2.41 11100 283 7800 15980 91 Tiết diện cột: Ac = 0,503 (m2); Chu vi mặt cắt cột: Pc = 2,51 (m) Khoảng cách: Bố trí theo mạng hình vng, khoảng cách tim cột c= 1,0m (Hình 3.12) Số trụ cọc xi măng n= 212 cọc; Kích thước khối gia cố B= 10.8m, L= 15.98m ; Hàm lượng xi măng sử dụng: x = 300 (kN/m2); Cường độ kháng nén: qu = 500 (KN/m2); Mô đun biến dạng: Ec = 194400 (KN/m2) 10800 7800 100 -2.127-2.41 100 -2.127 -2.41 20500 11100 283 7800 15980 -17.61 -22.627 5383 10400 4100 -13.51 -35.91 3000 -31.01 -28.01 4900 4900 3000 -28.01 -31.01 -35.91 Hình 3.11: Mặt cắt bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 92 10800 11@1000=11000 15980 16@1000=16000 Hình 3.12: Mặt bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 3.4.3 Tải trọng gây lún Ptt = 1.25*DC + 1.5*DW +1.35*EV+1.75LL = 37687.85 (KN) Vậy q = 218.37 (KN/m2) 3.4.4 Kết tính tốn kiểm tra [18], [19] 3.4.4.1 Độ lún hỗn hợp (sau gia cố) Độ lún tổng (S) gia cố xác định tổng độ lún thân khối gia cố độ lún đất khối gia cố: S= S1+S2 Trong đó: S1- Độ lún thân khối gia cố S2- Độ lún đất chưa gia cố, mũi trụ - Độ lún thân khối gia cố S1 tính theo cơng thức S1 qH qH 218.37 x20.5 Etb aEc (1 a) E s 0.62 x194400 (1 0.62) x4500 = 0.037 (m)= 3.7 (cm) Trong đó: q- Tải trọng cơng trình truyền lên khối gia cố, q= 218.37 (KN/m2) H- Chiều sâu khối gia cố (m), H= 20.5 (m) 93 a- Tỷ lệ diện tích, a= nAc/BL =0.62 Cc- Sức kháng cắt vật liệu trụ Cu- Sức kháng khơng nước đất Ec- Mơđun đàn hồi vật liệu trụ Ec= (50-:-100)Cc = 194400KN/m2 Es- Môđun đàn hồi đất trụ Es= (250Cu đất) = 4500KN/m2 - Độ lún S2 đất yếu mũi cột tính tốn đất yếu thông thường S 0.8 ( Hi * pi) Ei Bảng 3.4: Bảng kết tính toán độ lún khối gia cố xi măng đất Chiều Lớp Cao độ Độ sâu dày hi l/b đất (m) z (m) (KN/m3) (m) 2z/b Ko -2.127 -23.127 21 0.5 18 1.48 3.89 0.159 34.72 9.00 35.49 4500 0.0032 -23.627 21.5 0.5 18 1.48 3.98 0.153 33.41 18.00 34.07 4500 0.0030 -24.127 22 0.5 18 1.48 4.07 0.147 32.10 27.00 32.76 4500 0.0029 -24.627 22.5 0.5 18 1.48 4.17 0.141 30.79 36.00 31.45 4500 0.0028 -25.127 23 0.5 18 1.48 4.26 0.136 29.70 45.00 30.24 4500 0.0027 -25.627 23.5 0.5 18 1.48 4.35 0.131 28.61 54.00 29.15 4500 0.0026 -26.127 24 0.5 18 1.48 4.44 0.126 27.52 63.00 28.06 4500 0.0025 -26.627 24.5 0.5 18 1.48 4.54 0.122 26.64 72.00 27.08 4500 0.0024 -27.127 25 0.5 18 1.48 4.63 0.118 25.77 81.00 26.20 4500 0.0023 -27.627 25.5 0.5 18 1.48 4.72 0.114 24.89 90.00 25.33 4500 0.0023 -28.010 25.883 0.38 18 1.48 4.79 0.111 24.24 96.89 24.57 4500 0.0017 -28.127 26 0.1 14.3 1.48 4.81 0.110 24.02 98.57 24.13 6300 0.0004 -28.627 26.5 0.5 14.3 1.48 4.91 0.106 23.15 105.72 23.58 6300 0.0015 -29.127 27 0.5 14.3 1.48 0.103 22.49 112.87 22.82 6300 0.0014 -29.627 27.5 0.5 14.3 1.48 5.09 0.099 21.62 120.02 22.06 6300 0.0014 Kết thúc Pi Môđun E Độ lún S zi bt 2 (m) (KN/m2) (KN/m2) (KN/m ) (KN/m ) 218.37 218.37 бzi =21.62< 0.2*бbt=0.2*120.02=24.00kN/m , xem chiều sâu 27.5m tắt lún Độ lún tính tốn S2 = Vậy độ lún tổng cộng S= S1+S2= 3.7+3.3 =7.0 (cm) < [S] =8.0 (cm) => Cơng trình đảm bảo u cầu độ lún lại cho phép 0.033 3.3m 94 3.4.4.2 Cường độ vật liệu cọc - Để thiên an toàn tính tốn ta xem tồn tải trọng kết cấu bên đỉnh cọc xi măng đất truyền xuống cọc xi măng đất chịu Như tải trọng đầu cọc Q= q.c2 = 218.37*12= 218.37 (KN) Trong đó: q- Tải trọng kết cấu bên đầu cọc, q= 218.37 (KN/m2) b- Khoảng cách tâm cọc - Sức chịu tải cọc theo vật liệu : Qcọc =0.65*Ac*qu =0.65*0.502*800 = 261.04 (KN) Trong đó: qu- Cường độ chịu nén 90 ngày sau hoàn thành thi công cọc xi măng đất, qu= qu 90 ngày= 800 KN/m2 Ac- Diện tích cọc xi măng đất, Ac= 0.502 (m2) - Điều kiện đảm bảo sức chịu tải vật liệu cọc là: k= Qcọc/Q = 261.04/218.37 ~ 1.2 Vậy đạt yêu cầu sức chịu tải vật liệu cọc với điều kiện khống chế thời gian thi công kết cấu bên sau khoảng tháng 3.4.5 Quy trình cơng nghệ thi cơng cọc xi măng đất theo cơng nghệ Jet Grouting [16] 95 Hình 3.13 Quy trình thi cơng cọc xi măng đất Dây chuyền thiết bị Hình 3.14: Sơ đồ cơng nghệ thi cơng cọc xi măng đất Hình 3.15: Mơ hình ảnh thi công trường Chi tiết tổ chức thi công Cọc Jet-grouting thi công theo phương pháp chiếu đảm bảo tiến độ cho dự án với 10 dây chuyền thi công nhà thầu tiến hành tổ chức thi công đồng thời thành 04 mũi, mũi bố trí dây chuyền thi cơng đồng thời 02 dây chuyền dự phòng Mặt thi cơng bố trí làm việc ổn định thuận tiện: Máy bơm bố trí cách máy khoan khơng vượt q 50m, Xi măng cấp từ xi lô xi măng bao, Nước cấp từ thùng chứa đảm bảo tính liên tục 96 Cọc định vị máy toàn đạc điện tử hệ thống cọc tre sơn đầu màu đỏ đảm bảo tính ổn định đánh dấu cọc trước sau tạo cọc Quá trình thi cơng tín hiệu truyền tin sử dụng phương pháp truyền tin tín hiệu đàm đảm bảo độ truyền tin thuận lợi xác Một mũi thi công bao gồm: 01 máy khoan, 01 bơm áp lực, Nhân công cán điều hành Vữa xi măng trộn từ trạm trộn 60m3/giờ cấp tới máy bơm áp lực Dự phòng 02 dây chuyền, nhà thầu vào phê duyệt biện pháp đảm bảo giao thông (mặt giao) để huy động máy móc thi cơng phù hợp với tiến độ tổng thể dự án Trạm trộn vữa 60m3/giờ bố trí 02 trạm dải hai hầm trái phải đảm bảo di chuyển trạm trộn Trong q trình thi cơng địa chất có thành phần hạt khơng đồng nên cần cho thêm khí bentonit Dòng trào ngược xử lý cách thu gom theo hệ thống rãnh xương cá hố thu bố trí dọc theo hai bên mặt thi công xúc lên xe vận chuyển đổ thải q trình thi cơng giai đoạn đào móng cơng trình Trước thi cơng cọc đại trà tiến hành triển khai thi công cọc thử với thông số đầu vào sau: Cấp phối vữa thiết kế cho cọc: Bảng 3.5: Bảng tính tốn số liệu cấp phối vữa cho cọc thử Áp lực (Mpa) Khối Lượng XM/1 m dài (Kg) Lưu lượng bơm (mm/ phút) Cao độ trạng (m) cao độ đầu cọc (m) Cao độ mũi cọc (m) Chiều dài tạo cọc thiết kế (m) Chiều dài tạo cọc thực tế (m) Khối lượng XM thí nghiệm (kg) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 1,2 150,8 70±4 5,95 5,00 -17,40 17 22,40 3.378 320 1,2 160,8 70±4 5,95 5,00 -17,40 17 22,40 3.603 CT3 300 1,5 150,8 70±4 5,95 4,92 -19,78 17 24,70 3.725 CT4 320 1,5 160,8 70±4 5,95 4,92 -19,78 17,2 24,70 3.973 CT5 340 1,5 170,9 70±4 5,95 4,92 -20,88 18,50 25,80 4.409 CT6 300 150,8 72±4 5,95 5,00 -17,40 17 22,40 3.378 CT7 320 160,8 72±4 5,95 5,00 -17,40 17 22,40 3.603 Tên cọc Hàm lượng XM (kg/m3) Tỷ lệ W/C (1) (2) (3) CT1 300 CT2 24MPA ±4 Hao hụt tạm tính 5% 1.303 Tổng khối lƣợng 27.372 97 Số liệu cọc thử hồn thành có số liệu sau lẫy mẫu thí nghiệm R28 sau: Bảng 3.6: Bảng đánh giá kết thí nghiệm mẫu Đường kính Cường độ R28 Kết luận (mm) (Kg/cm2) CT1 800 8,25 Đạt CT2 800 8,12 Đạt CT3 800 8,05 Đạt CT4 800 8,31 Đạt CT5 800 8,0 Đạt CT6 800 8,15 Đạt CT7 800 8,15 Đạt Khoan lấy mẫu địa chất kiểm tra toàn địa chất theo thực tế so sánh TT Tên cọc với hồ sơ thiết kế Tạo mẫu đất xi măng đất để thí nghiệm kiểm tra số theo quy định quy chuẩn hành Các số liệu tính toán số liệu sau: Áp lực chọn theo kinh nghiệm tham chiếu tiêu chuẩn kỹ thuật dự án: 24MPa ± Thông số máy khoan phụt: Tốc độ rút cần 3.9-:- (phút/m); Tốc độ vòng quay 10-:-20(phút) Đây điều quan trọng để tạo nên cọc xi măng đất, tất thông số sử dụng q trình thi cơng cọc đại trà Do việc đảm bảo chất lượng cọc xi măng đất q trình thi cơng số liệu thu thập trình khoan thử 3.5 Kết luận Thơng qua phân tích lý thuyết, tác giả tiến hành lựa chọn giải pháp gia cố cho dự án xây dựng hầm chui nút giao Thanh Xuân, sở áp dụng gia cố cho cơng trình tương tự địa bàn Hà Nội Với cơng trình hầm chui nút giao Thanh Xuân việc lựa chọn biện pháp gia cố cọc BTCT đúc sẵn hợp lý lý sau: - Phương pháp tính tốn đơn giản, có nhiều phần mềm để kiểm tra việc tính toán - Đây phương pháp gia cố áp dụng nhiều việc gia cố móng cơng trình hầm chui Đồng thời biện pháp thi công không 98 phức tạp, thiết bị thi công nhiều đảm bảo chất lượng Tiến độ thi cơng cơng trình nhanh Đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật - Việc đúc mua cọc BTCT đúc sẵn dễ dàng, chất lượng kích cỡ phong phú Bên cạnh tác giả áp dụng thêm giải pháp gia cố hầm chui nút giao Thanh Xuân cọc xi măng đất theo công nghệ Jet grouting Cọc đất xi măng tạo công nghệ khoan vữa cao áp có độ cứng gấp từ 50 đến 200 lần so với đất xung quanh, độ đồng tương đối cao Công nghệ khoan phụn vữa cao áp ngày sử dụng rộng rãi giới công tác gia cố xử lý đất yếu Cùng với phát triển phương pháp thi cơng, phương pháp tính tốn, thiết kế cọc xi măng đất phát triển không ngừng đến mức độ hoàn thiện Tuy nhiên, tiêu chuẩn, quy phạm cơng nghệ ít, nhiều vấn đề chưa hướng dẫn, chưa rõ ràng Các vấn đề chưa tổng kết, chưa đánh giá toàn diện, giải dự án cụ thể Các thí nghiệm trường, nén nở hơng chưa phản ánh ứng xử cọc xi măng đất chịu tải, mẫu khoan không phản ánh chất lượng vật liệu tồn chiều dài cọc Nói chung, dù áp dụng phương pháp nào, người thiết kế cần cẩn trọng tỷ mỷ, hiểu biết thấu đáo theo chiều hướng ngày có hiệu 99 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đề tài Hiện công nghệ khoa học phát triển kéo theo là, máy móc thiết bị đại, đặc biệt nhân lực người phát triển trình độ cao Vì có nhiều phương pháp gia cố cho cơng trình hầm chui địa bàn Hà Nội nói riêng cơng trình xây dựng nói chung Tuy nhiên tùy thuộc vào mức độ quan trọng, địa hình, địa chất, thiết bị máy móc mặt thi công (không gian thi công), v.v để lựa chọn phương pháp thích hợp đảm bảo kỹ thuật kinh tế để áp dụng cho công trình hầm chui Luận văn vào nghiên cứu, phân tích cách hệ thống phương pháp gia cố cho cơng trình hầm chui Với phương pháp tác giả nêu phân tích, tổng hợp sau đưa ưu nhược điểm điều kiện áp dụng tốt cho phương pháp - Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp gia cố cho cơng trình hầm chui nút giao Thanh Xuân, trọng tâm gia cố khả chịu lực cơng trình cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn cọc xi măng đất theo công nghệ Jet grouting Đảm bảo cơng trình ổn định lâu dài - Nghiên cứu tổng quan giải pháp tăng cường chịu lực đất cho cơng trình hầm chui - Đưa giải pháp an toàn đồng thời đạt hiệu kinh tế kỹ thuật cơng trình hầm chui - Đã vận dụng lý thuyết nêu để tính tốn, đánh giá hiệu cơng trình cụ thể Tuy nhiên thời gian có hạn nên tác giả chưa thể phân tích đánh giá sâu phương pháp gia cố cho công trình hầm chui cụ thể Mặt khác, khả năng, kiến thức kinh nghiệm thân hạn chế, đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, giải pháp cần nghiên cứu, bổ sung hoàn thiện Kiến nghị Hướng nghiên cứu tiếp theo: 100 - Tiếp tục nghiên cứu để đưa tiêu kinh tế kỹ thuật phương pháp, tạo điều kiện cho việc lựa chọn phương án gia cố , xử lý xác đạt hiệu cao - Tiếp tục nghiên cứu để đưa kết tổng hợp xác hơn, nêu phạm vi áp dụng xác cho phương pháp - Sử dụng phần mềm tính tốn (ví dụ phần mềm Plaxis, ) để xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm máy tính giúp người thiết kế đưa giải pháp thiết kế linh hoạt Nếu tính tốn giải tích khơng bố trí mà bắt buộc phải bố trí cọc xi măng đất với cự lý 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Quyết định việc phê duyệt Quy hoạch phát triển giao thông vận tải Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 [2] GS.TS.Nguyễn Viết Trung- ThS Trần Thu Hằng (2010), Thiết kế- Thi công giám sát công trình hầm giao thơng, Hà Nội [3] GS, Viện sỹ L.V.MAKƠPSKI (2010), Cơng trình ngầm giao thơng thị, Hà Nội [4] TCVN 4527:1988 Hầm đường sắt hầm đường ô tô – Tiêu chuẩn thiết kế [5] GS.TS Nguyễn Viết trung- PGS Hoàng Hà- PGS Nguyễn Ngọc Long (2010), Cầu bê tông cốt thép- Tập I, Tập II , Hà Nội [6] TCCS 58:2014/IBST Cọc ATT – Thi công nghiệm thu [7] Nguyễn Bá Kế (1997), Thi công cọc khoan nhồi, Hà Nội [8] TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế [9] Tiêu chuẩn châu Âu EN 12716 : 2001, “Tiêu chuẩn thực công tác địa kỹ thuật đặc biệt: Khoan cao áp” [10] Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam chủ trì (2010), Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà nước “Hồn thiện cơng nghệ khoan vữa áp lực cao (Jet-grouting) nhằm tăng khả chống thấm cho cơng trình thủy lợi” [11] Bộ Khoa học công nghệ (2012), Gia cố đất yếu - phương pháp trụ đất xi măng TCVN 9403:2012, Hà Nội [12] TCVN 9842:2013 Xử lý đất yếu phương pháp cố kết hút chân khơng có màng kín khí xây dựng cơng trình giao thơng – thi công nghiệm thu [13] Hồ sơ mời thầu Gói thầu số 1- Xây dựng nút giao Thanh Xuân, Tiểu dự án: Xây dựng hầm chui quốc lộ nút giao Thanh Xuân Ban quản lý dự án Thăng Long phát hành, bao gồm: Bản vẽ Thiết kế kỹ thuật, Tiêu chuẩn kỹ thuật dự án [14] Hồ sơ dự thầu nhà thầu Liên danh Hansin – Cienco4 đề xuất, bao gồm: Biện pháp tổ chức thi công dự án nút giao Thanh Xuân 102 [15] Hồ sơ mời thầu gói thầu số – xây dựng hồn chỉnh nút giao Trung Hòa Ban quản lý dự án Thăng Long phát hành, bao gồm: Bản vẽ Thiết kế kỹ thuật, Tiêu chuẩn kỹ thuật dự án [16] Hồ sơ dự thầu nhà thầu Liên danh Hansin – Cienco4 đề xuất, bao gồm: Biện pháp tổ chức thi công nút giao Trung Hòa [17] Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái (2006), Thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích móng, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [18] Whitlow R (1999), Cơ học đất (tập 1), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [19] Whitlow R (1999), Cơ học đất (tập 2), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Tiếng Anh [20] Richard Fun Yiu Choi (2005), Review of the jet grouting method [21] Norbert Vogt (2015), Jet grouting, Development and Actual Design Practice in Germany [22] A Porbaha at all (1998), State of the art in deep mixing technology, part II and II – Ground improvement pl25 – 139 and pl91 –110 ... thành phố Hà Nội Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích đánh giá giải pháp cơng nghệ gia cố móng cho cơng trình Nghiên cứu giải pháp cơng nghệ gia cố nền: Giải pháp gia cố. .. 26 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN CHO CƠNG TRÌNH HẦM CHUI VƢỢT NÚT GIAO THƠNG TRONG ĐÔ THỊ .28 2.1 Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT .28 2.1.1 Giải pháp gia cố cọc vít [6]... thi công địa bàn thành phố Hà Nội 3 Phạm vi nghiên cứu - Các cơng trình hầm cơng trình ngầm đã, xây dựng nước giới - Các tài liệu nghiên cứu trước giải pháp gia cố móng - Đối chiếu với quy trình,