BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HUỲNH TUẤN ANH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN – NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Quang Tú HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn tơi thực hiện, số liệu, hình ảnh, biểu đồ đề tài chân thực, không trùng lặp với nghiên cứu trước Các biểu đồ, số liệu tài liệu tham khảo trích dẫn, thích nguồn tài liệu theo quy định Hà Nội, ngày … tháng … năm …… Tác giả luận văn Huỳnh Tuấn Anh i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý kho than – nhà máy Nhiệt điện Sơng Hậu 1” hồn thành với giúp đỡ tận tình Thầy giáo, Cô giáo Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Cơng trình, Trường đại học Thủy lợi bạn bè đồng nghiệp Học viên xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ giáo, Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt em xin trân thành cám ơn đến Thầy TS Phạm Quang Tú tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Học viên xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy: GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Nguyễn Hữu Huế, PGS.TS Hoàng Việt Hùng, PGS.TS Bùi Văn Trường, PGS.TS Nguyễn Hữu Thái, TS Đỗ Tuấn Nghĩa, TS Nguyễn Văn Lộc Quý Thầy cô Bộ môn Địa Kỹ thuật nhiều tâm huyết lòng yêu nghề, tạo điều kiện tốt cho bạn học viên lớp học tập nghiên cứu Quý Thầy cô tận tâm giảng dạy cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng cần thiết, giúp học viên giảm bớt nhiều khó khăn thời gian thực luận văn tốt nghiệp Học viên xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy, Cơ, Anh, Chị nhân viên Phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi bạn bè, gia đình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập thực luận văn Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, thân tơi nhận thấy trình độ nhiều hạn chế, luận văn nhiều nhiều thiếu sót Bản thân tơi kính mong q Thầy, Cơ giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để em tiếp tục học tập nghiên cứu hoàn thiện đề tài Xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ .v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Khái niệm đất yếu 1.2 Một số đặc điểm đất yếu .3 1.3 Các giải pháp cải tạo đất yếu 1.3.1 Mục đích việc cải tạo xử lý đất yếu 1.3.2 Các giải pháp cải tạo đất yếu 1.4 Phân tích ưu, nhược điểm giải pháp .4 1.4.1 Các giải pháp học: 1.4.2 Các giải pháp 12 vật lý: 1.4.3 Các giải pháp hóa học: 17 1.5 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI .22 2.1 Cơ sở lý thuyết 22 2.1.1 Kiểm tra tính ổn định: 22 2.1.2 Độ lún 23 2.2 Các vấn đề liên quan đến công tác thi công 27 2.2.1 Thi công đệm cát đầu bấc thấm: 27 2.2.2 Thi công cắm bấc thấm: 27 2.2.3 Đắp vật liệu gia tải dỡ tải: .29 2.3 Các vấn đề liên quan đến công tác nghiệm thu 29 2.3.1 Kiểm tra, nghiệm thu chất lượng bấc thấm: 29 2.3.2 Kiểm tra nghiệm 30 thu chất lượng đệm cát: 2.3.3 Kiểm tra nghiệm thu chất lượng thi công bấc thấm: 30 2.4 Các vấn đề liên quan đến đánh giá chất lượng 31 2.4.1 Quan trắc lún xử lý số liệu quan trắc: 32 2.4.2 Đo áp lực nước lỗ rỗng đánh giá độ cố kết trường: 32 iii 2.5 Kết luận chương .32 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN 34 3.1 Giới thiệu cơng trình 34 3.2 Các số liệu đầu vào .36 3.2.1 Yêu cầu xử lý nền: .36 3.2.2 Tài liệu địa chất 36 3.2.3 Tài liệu địa hình 37 3.3 Tính tốn so sánh phương án xử lý bấc thấm kết hợp gia tải 38 3.3.1 Các trường hợp tính tốn 38 3.3.2 Các tham số tính tốn: .39 3.4 Mơ tốn ổn định phần mềm GEOSTUDIO 2007 (SLOP/W CONTOUR) .62 3.4.1 Tính tốn ổn định 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 iv DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Thi cơng cọc cát [3] .5 Hình 1.2 Thi cơng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn Hình 1.3 Thi cơng máy đóng cọc Hình 1.4 Thi cơng đổ bê tơng cọc khoan nhồi [4] Hình 1.5 Thi cơng máy đầm 11 Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động giếng cát 14 Hình 1.7 Nguyên lý hoạt động bấc thấm 15 Hình 1.8 Thi cơng cắm bấc thấm [6] 16 Hình 1.9 Phương pháp thi cơng trộn khơ .19 Hình 1.10 Phương pháp thi công Jetgrouting .19 Hình 2.1 Phân mảnh khối theo phương pháp Bishop 23 Hình 3.1 Mặt tổng thể 35 Hình 3.2 Mặt phối cảnh tổng thể 35 Hình 3.3 Mặt cắt địa chất hố khoan đại diện 37 Hình 3.4 Sơ đồ tính lún cố kết đất 37 Hình 3.5 Hình minh họa chất tải kho than 40 Hình 3.6 MC thiết kế bấc thấm 62 Hình 3.7 Tính tốn ổn định chưa xử lý 63 Hình 3.8 Tính tốn ổn định sau xử lý 64 Hình 3.9 Mơ hình hóa tốn phần mềm Geostudio .65 Hình 3.10 Lưới biến dạng thấm sau 240 ngày .65 Hình 3.11 Áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán cơng trình .65 Hình 3.12 Độ lún mặt thời điểm khác .66 Biểu đồ Lún trình gia tải cắm bấc thấm (phương án 1) 48 Biểu đồ Lún trình gia tải cắm bâc thấm (phương án 2) 51 Biểu đồ Lún trình gia tải cắm bấc thấm (phương án 3) 54 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các trường hợp tính tốn 38 Bảng 3.2 Các tiêu lý 39 Bảng 3.3 Các tiêu lý (tiếp theo) .39 Bảng 3.4 Tính tốn tải trọng chưa xử lý 40 Bảng 3.5 Tính tốn tải trọng q trình xử lý 40 Bảng 3.6 Tính tốn tải trọng q trình khai thác 41 Bảng 3.7 Tính tốn tải trọng q trình xử lý (pa 3) .41 Bảng 3.8 Tính tốn tải trọng trình xử lý (pa 4) 41 Bảng 3.9 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án khơng xử lý nền) 44 Bảng 3.10 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án1) 48 Bảng 3.11 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án 2) .51 Bảng 3.12 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án 3) .54 Bảng 3.13 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án 4) .57 Bảng 3.14 Kết tính tốn phương án (khi không xử lý nền) 58 Bảng 3.15 Kết tính tốn phương án 58 Bảng 3.16 Bảng kết tính tốn phương án 58 Bảng 3.17 Bảng kết tính tốn phương án 59 Bảng 3.18 Bảng kết tính tốn phương án 59 Bảng 3.19 Bảng kết tính tốn phương án kinh tế (phương án 2) .59 Bảng 3.20 Bảng kết tính tốn phương án kinh tế (phương án 3) .60 Bảng 3.21 Bảng tổng hợp so sánh phương án: 62 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT c: Lực dính (kPa); : Góc ma sát (°); b: Bề rông mảnh trượt (m); u: Áp lực nước lỗ rỗng tác động vào mảnh trượt (kPa); W: trọng lượng mảnh (kN/m ; : Góc nghiêng đáy mảnh trượt (°) p : Ứng suất phụ thêm tải trọng gây Do diện chịu tải lớn, nên xem ứng suất phụ thêm không thay đổi theo chiều sâu z : Ứng suất hữu hiệu trọng lượng thân lớp đất p c : Áp lực tiền cố kết lớp đất tương ứng C c : Chỉ số nén lớp đất tương ứng C s : Chỉ số nén lại lớp đất tương ứng h i : chiều dày lớp đất tương ứng e 0i : hệ số rỗng ban đầu lớp đất phân tố i U v độ cố kết theo phương đứng U h độ cố kết theo phương ngang vii *Tham số thoát nước Hệ số ảnh hưởn Ả nh HẢ nh ệ Ả nh s h H K ệ ho s V ố ùn Hi hi ệu ệ k ýC h ôn n de /d ds Gi /d Gi ả kh /k ả kn Gi /q ả F ln n (n F s (k F r h/ 2/ F 3* F n gi n v 2 m00 2 0 *Độ cố kết trung bình C Đ Bh ộ ề i s d ề m m 1 1 3 1 3 Đ h l C C C ộ G i/ v vt hi l h s b ú p m m m ( i 2 / / m T F 2 r 0 o 21 00 0 Dn 0 00 * Tính lún dư theo thời gian giaớitải TTroDưới h n p N US U g t t t 10 52 02 53 30 45 40 50 26 83 43 49 43 58 51 0 0 .0 0 1 1 1 .2 2 3 3 Đ Độ ộ lún S S Sf ộ t t ( 0 0 0 .0 0 0 0 0 0 .0 0 1 1 0 0 .0 1 1 1 14 92 42 93 47 41 57 56 TTroDưới Đ Độ h n p ộ lún N U S U S S Sf ộ t t g t t t 6 (1 70 72 1 63 95 70 1 60 56 01 18 97 21 58 2 37 13 98 2 75 15 90 2 16 92 2 89 28 94 2 80 12 69 2 28 42 79 2 48 89 2 48 30 2 85 30 9 2 85 9 2 85 03 2 85 49 10 2 85 24 01 2 68 54 01 2 68 58 19 2 86 51 10 2 86 64 10 2 86 60 10 12 2 86 76 10 13 2 86 Thời gian gia tải: 240 ngày; Độ lún đạt được: 2.41m; Độ cố kết đạt được: 84% Bảng 3.13 Bảng độ lún dư lại sau gia tải (phương án 4) T ổL úL úL ú Đ G i 57 Từ phương án tính tốn nêu trên, vào yêu cầu thời gian xử lý nền, độ lún dư lại, độ cố kết U, tính tốn cụ thể cho trường hợp để lựa chọn phương án tối ưu, kết tính tốn trình bày cho phương án sau: - Phương án 0: chưa xử lý với h dắp = 2,25m Để đạt độ cố kết U=0.9 phải đến 200 năm đạt yêu cầu, chưa xử lý lún tuyến tính theo hàng năm Bảng 3.14 Kết tính tốn phương án (khi không xử lý nền) T ổ Đ ộ L ú - ĐL Đ K 2ú ộ ết K 2, h 0, , ô , Phương án 1: chiều cao gia tải h=7m, k/c bấc thấm 1,3 m Bảng 3.15 Kết tính tốn phương án T ổn L ún L ún L ún - Đ n T Lh úờ ni , , , , Đ ộ c K ế t K 0, h ô n Phương án 2: chiều cao gia tải h=7m, k/c bấc thấm 1,2m Bảng 3.16 Bảng kết tính tốn phương án T ổL úL úL ú T Đ h Đ K L ơv ộk lế ị ú i ế u n g t ậ m2 Đ m ,0 270 m ,2 , c , ầ m0 , yêu 58 - Phương án 3: chiều cao gia tải h=6m, k/c bấc thấm 1,1m Bảng 3.17 Bảng kết tính tốn phương án Đ L ú n n T m2, ổL m0, úL m2, T Đ K h ộ ế t i c l g ố u Đ 27 , t ú L m0 y ú , - Phương án 4: chiều cao gia tải h=5m, k/c bấc thấm 1,0 m Bảng 3.18 Bảng kết tính tốn phương án T Đ K hg ộk lế Đ L i ế u c ú ắ th n n ấ T m2, ổL m0, K úL hđ m2, , ú L m0, ú Từ kết quả4 tính tốn phương án kỹ thuật, để lựa chọn phương án đạt hiệu cần phải tính phương án kinh tế, cụ thể sau: Bảng 3.19 Bảng kết tính tốn phương án kinh tế (phương án 2) S Đ Đ T dung K ố h h n T Đ ôn 1 6 , b2 0, B m 0, c B (2 714 2,6 487 0, 59 S Đ dung K ố h T C ôn T át v (2 0, C át (2 0, C (2 8, 0, 2) S an 0, B (2 0, C át (2 Đ T h n n g 34 , ,4 5 , 0, C át (2 0, Đ C át (2 0, V ận ch u (2 0, 4, 14 , ,6 4, 29 , ,3 51 98 ,9 Bảng 3.20 Bảng kết tính tốn phương án kinh tế (phương án 3) S Đ Đ T dung K ố h h n T Đ ôn 1 6 , b2 0, B 1 m 8, cB 713 2,1 481 60 S Đ dung K ố h T (2 ô n T 0, v C át (2 0, C át (2 Đ T h n n g 0, C (2 4, 41 , ,0 0, S 1 an 8, B (2 0, C át (2 0, C át (2 0, Đ C át (2 0, V ận ch u(2 0, , 1 2, 12 , ,5 1 2, 25 , ,1 58 Tổng cộ 97 ,1 61 Từ bảng kết trên, ta có bảng tổng hợp, cho phương án Bảng 3.21 Bảng tổng hợp so sánh phương án: T Đ C Đ C h Đ T ộ h ộ h ộ r i i i c s ề l g ố P 30 0 h , , P 27 0 h , , P 27 0 h , , P 27 0 h , , Từ kết tính tốn trên, ta lựa chọn phương án thiết kế phương án 3, mặt cắt thiết kế cắm bấc thấm sau: Hình 3.6 MC thiết kế bấc thấm 3.4 Mơ tốn ổn định phần mềm GEOSTUDIO 2007 (SLOP/W CONTOUR) 3.4.1 Tính tốn ổn định Kiểm tốn ổn định mái đắp gia tải q trình chất tải, gây ổn định đắp Từ kết tính toán phần mềm Geoslope cho 02 trường hợp: - Chưa xử lý với kmin = 1.08, khả bị trượt 62 - Sau xử lý với kmin = 1.222, mái đắp đảm bảo an toàn q trình thi cơng Hình 3.7 Tính tốn ổn định chưa xử lý 63 Hình 3.8 Tính tốn ổn định sau xử lý Hệ số an toàn sau xử lý Kmin= > [K=1.2], đắp ổn định 3.4.2 Mơ toán xử lý bấc thấm gia tải Việc mô kiểm tra cho phương án chọn (PA3) với tham số chủ yếu: Chiều cao gia tải: h=6m Khoảng cách bấc thấm: 1,1m Thời gian gia tải: 240 ngày 64 15 10 -5 Cao Trinh -10 -15 -20 -25 -30 -35 -50 -40 -30 -20 -10 10 90 20 30 40 50 60 70 80 60 70 80 KhoangCach Hình 3.9 Mơ hình hóa toán phần mềm Geostudio 15 10 -5 Cao Trinh -10 -15 -20 -25 -30 -35 -50 -40 -30 -20 -10 10 90 20 30 40 50 KhoangCach Hình 3.10 Lưới biến dạng thấm sau 240 ngày 15 10 -5 Cao Trinh -10 -15 -20 -25 -30 -35 -50 -40 -30 -20 -10 10 90 20 30 40 50 KhoangCac h Hình 3.11 Áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán công trình 65 60 70 80 Hình 3.12 Độ lún mặt thời điểm khác Kết tính lún theo mơ hình 2.53m so với tính giải tích 2.49 m Kết có sai khác việc lựa chọn tham số đầu vào phương pháp lựa chọn mơ hình vật liệu để tính tốn Kết mơ phần mềm nhanh, cho kết chấp nhận 3.5 Kết luận chương Trong q trình tính tốn phương án để xử lý đạt hiệu cho cơng trình, học viên tính tốn cho trường hợp từ phương án khơng có xử lý đến trường hợp gia tải khác nhau, lựa chọn chiều dài cắm bấc thấm, khoảng cách cắm bấc thấm để so sánh lựa chọn, cụ thể sau: + Đối với phương án (không xử lý nền): khơng đảm bảo u cầu đặt lún trình khai thác ảnh hưởng đến kết cấu cơng trình bên trên, gây an tồn cho cơng trình người, vấn đề thiết cần xử lý trước đặt móng cho cơng trình bên + Đối với phương án 1(với chiều cao gia tải 7m, chiều dài bấc thấm 20m, khoảng cách bấc thấm 1.3m): không đảm bảo thời gian yêu cầu xử lý đặt (vì yêu cầu thời gian xử lý 270 ngày kể thời gian cắm bấc thấm gia tải), => Phương án chưa đạt yêu cầu + Đối với phương án (với chiều cao gia tải 7m, chiều dài bấc thấm 20m, khoảng cách bấc thấm 1.2m): đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian xử lý 66 + Đối với phương án (với chiều cao gia tải 6m, chiều dài bấc thấm 20m, khoảng cách bấc thấm 1.1m) : đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian xử lý + Đối với phương án (với chiều cao gia tải 5m, chiều dài bấc thấm 20m, khoảng cách bấc thấm 1.0m): xử lý không đảm bảo kỹ thuật không đạt độ cố kết U độ lún dư lại sau xử lý nền, nên khơng chọn để tính hiệu xử lý => Phương án chưa đạt yêu cầu Tóm lại: So sánh phương án xử lý lựa chọn tối ưu phương án phương án thỏa mãn yêu cầu thời gian xử lý nền, độ cố kết chi phí tiết kiệm khoảng 2%, đồng thời đảm bảo ổn định chuyển vị so với phương án 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Xử lý kho than nói riêng xử lý tổng thể Nhà máy nhiệt điện Sơng Hậu nói chung vấn đề nghiên cứu quan trọng diện tích xử lý đất yếu rộng, chi phí cao, phải đảm bảo an tồn sử dụng cho cơng trình q trình khai thác Học viên đề cập nội dung nghiên cứu từ chi tiết đến tổng quan từ việc xác định tính chất lý đất yếu, ảnh hưởng đất yếu đến làm việc đất đến so sánh lựa chọn giải pháp thiết kế tối ưu Trình tự thi cơng vấn đề quan trọng liên quan đến tổ chức thi cơng trình bày chi tiết Nghiên cứu chứng tỏ: để xử lý cơng trình có diện tích rộng lớn, tải trọng phân bố đều, thời gian yêu cầu xử lý tương đối dài giải pháp xử lý phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải đáp ứng yêu cầu thiết kế với giá thành xây dựng thấp phương pháp khác (cọc Đất xi măng bấc thấm kết hợp hút chân không gia tải) Phương án lựa chọn cuối kiến nghị sử dụng bấc thấm có chiều dài 20m, khoảng cách 1,1m, chiều cao gia tải 6m thời gian gia tải cắm bấc thấm 270 ngày bao gồm thời gian thi công dỡ tải Khi đó, đất xử lý đáp ứng yêu cầu xử lý kho than độ cố kết U≥ 0.9, thời gian xử lý 270 ngày, độ lún dư sau đưa vào sử dụng ≤20cm Kết mô phần mềm Geostudio cho thấy kết tương đồng với tính tốn theo lý thuyết truyền thống với độ lún ban đầu sau xử lý 2,53m độ cố kết đạt 0,92 Đây phần mềm địa kỹ thuật đại, có độ tin cậy cao, kết phù hợp với tính tốn lý thuyết, sử dụng để phân tích tốn tương tự 68 Kiến nghị Tiến hành quan trắc phân tích số liệu thận trọng q trình thi cơng để có sở định thời gian dỡ tải phù hợp Bên cạnh đó, cần tiến hành so sánh, đối chiếu kiểm chứng lại kết phân tích mơ hình số để có sở định Giải pháp sử dụng cho hạng mục cơng trình tương tự thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật kinh tế dự án 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Văn Tân – Trần Đình Ngơ – Phan Xuân Trường – Phạm Xuân – Nguyễn Hải – Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu Nhà xuất Giao thơng Vận tải [2] Hồng việt Hùng: giảng gia cố xử lý móng [3] Cơng trình thi cơng “ dự án đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng” 22 TCN 236-97: Quy trình kỹ thuật thi cơng nghiệm thu bấc thấm xây dựng đường đất yếu [4] Nguồn Indotech.vn/vi/2016 Hình ảnh thi cơng cọc khoan nhồi [5] TCVN 9355:2012: Tiêu chuẩn việt Nam gia cố đất yếu bấc thấm [6] http: // www.xaydungquocgia.vn Nguồn dự án kết nối khu vực trung tâm đồng Mê Kong [7] Trần Nguyễn Hoàng Hùng – Thiết kế xử lý đường đất yếu bấc thấm (PVD) 70 ... - Nghiên cứu mơ hình số lựa chọn giải pháp thiết kế tối ưu Đối tượng phạm vi nghiên cứu: xử lý kho than nhà máy nhiệt điện Sông Hậu Nội dung nghiên cứu: - Tổng quan giải pháp xử lý - Cơ sở lý. .. yếu giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải, tìm giải pháp tối ưu để ứng dụng vào xử lý kho than nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đảm bảo mặt kinh tế thời gian xử lý Cách... 1. 3.2 Các giải pháp cải tạo đất yếu 1. 4 Phân tích ưu, nhược điểm giải pháp .4 1. 4 .1 Các giải pháp học: 1. 4.2 Các giải pháp 12 vật lý: 1. 4.3 Các giải pháp