Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu nhằm đánh giá hiệu quả về mặt kỹ thuật, về mặt kinh tế của phương pháp gia cố nền đất yếu bằng phương pháp xi măng hóa nền đất yếu( cọc đất gia cố xi măng) tại huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN -------------------------------- SVTH: NGUYỄN THÀNH THÂN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐƯỜNG KÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNG CHO NHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC HUYỆN THÁP MƯỜI, TỈNH ĐỒNG THÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 8.580.201 Long An, năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN --------------------------------------- SVTH: NGUYỄN THÀNH THÂN SVTH: NGUYỄN THÀNH THÂN TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐƯỜNG KÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNG CHO NHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC HUYỆN THÁP MƯỜI, TỈNH ĐỒNG THÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng NĂM 2019 Long An – Năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN -------------------------------- NGUYỄN THÀNH THÂN NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐƯỜNG KÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNG CHO NHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC HUYỆN THÁP MƯỜI, TỈNH ĐỒNG THÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 8.580.201 Người hướng dẫn Khoa học: TS. PHẠM VĂN HÙNG Long An, ngày 19 tháng 09 năm 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu khoa học sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN THÀNH THÂN
LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, quý thầy cô trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An, đặc biệt là quý Thầy Cô Khoa Sau đại học đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa học. Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến Thầy TS. Phạm Văn Hùng, người Thầy đã tận tình trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn này. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong tiểu ban luận văn đã cho tôi những góp ý quý báu để hoàn chỉnh Luận văn. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn quan tâm chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn. Mặc dù rất cố gắng, song luận văn vẫn không tránh khỏi những hạn chế và sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô cùng các bạn đồng nghiệp! TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN THÀNH THÂN
MỤC LỤC MỤC LỤC ....................................................................................................................... 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... 7 PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: ......................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: .................................................................................... 2 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ......................................................................... 3 1.4 Phương pháp nghiên cứu: ....................................................................................... 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu: ............................................ 4 1.6 Giới hạn của nghiên cứu: ........................................................................................ 4 1.7 Nội dung nghiên cứu: ............................................................................................. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ................................................................................................. 6 1.1 Giới Thiệu lịch sử hình thành ................................................................................. 6 1.1.1 Trên thế giới............................................................................................... 6 1.1.2 Ở Việt Nam: ............................................................................................... 8 1.2 NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ CỦA TRỤ ĐẤT XI MĂNG ......... 10 1.2.1 Loại đất .................................................................................................... 10 1.2.2 Thành phần khoáng.................................................................................. 10 1.2.3 Thành phần và hàm lượng các muối dễ hòa tan ...................................... 10 1.2.4 Độ pH của đất .......................................................................................... 11 1.2.5 PHẢN ỨNG GIỮA XI MĂNG VÀ ĐẤT ............................................... 11 Khái niệm xi măng Portland: ................................................................. 11 Quá trình đông cứng của xi măng .......................................................... 12 Phản ứng giữa xi măng và đất ............................................................... 13 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ..................................................................... 15 1.3.1 Công nghệ trộn Jet – Grouting ................................................................ 15 Công nghệ thi công ................................................................................ 16 Ưu và nhược điểm ................................................................................. 18 1.3.2 Công nghệ trộn CDM (Cement Depth Method) ...................................... 19 1.3.3 Công nghệ trộn Dry Jet Mixing ............................................................... 20 1.4 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẤT XI MĂNG ................................................. 22 1.4.1 Cường độ ................................................................................................. 22 1.4.2 Môđun đàn hồi và hệ số Poisson ............................................................. 24 1.4.3 Hệ số nén ................................................................................................. 24 1.5 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TRỤ ĐẤT XI MĂNG ................................................................ 25 1.6 PHẠM VI VÀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ............................................ 26 1.7 CÁC DẠNG PHÁ HOẠI TRỤ ĐẤT XI MĂNG ................................................. 27 1.8 NHẬN XÉT .......................................................................................................... 27 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH TÍNH TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU .................................................................................... 28 2.1 SỨC CHỊU TẢI TRỤ ĐƠN. ................................................................................ 28 2.2 KHẢ NĂNG CHỊU LỰC TỚI HẠN CỦA NHÓM TRỤ XI MĂNG ĐẤT ........ 30 2.3 ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH .............................................................................................. 32 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ..................................................................................... 32 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CỤ THỂ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .............................................................................................................. 36 3.1 Đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu. ................................................. 36 3.1.1 Phân bố vùng đất yếu trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp ................................ 36 3.1.2 Đánh giá đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu ..................................... 37 3.2 Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng cho móng công trình nghiên cứu ............................................................................................................................... 39 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
3.3 Phân tích, thí nghiệm trụ đất xi măng trong phòng thí nghiệm lựa chọn hàm lượng xi măng ................................................................................................................ 41 3.3.1 Mục đích thí nghiệm ................................................................................ 41 3.3.2 Vật liệu thí nghiệm .................................................................................. 41 Đất thí nghiệm ....................................................................................... 41 Xi măng.................................................................................................. 42 Nước: ..................................................................................................... 43 3.3.3 Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................. 43 Máy trộn xi măng đất ............................................................................. 43 Dụng cụ tạo mẫu: ................................................................................... 44 Máy nén 1 trục nở hông tự do................................................................ 44 3.3.4 Quy trình thí nghiệm................................................................................ 46 Số lượng mẫu thí nghiệm :..................................................................... 46 Chế bị mẫu ............................................................................................. 47 Thí nghiệm mẫu ..................................................................................... 48 3.3.5 Kết quả thí nghiệm và phân tích kêt quả thí nghiệm ............................... 48 Đánh giá cường độ của mẫu đất trộn xi măng với các hàm lượng xi măng khác nhau ............................................................................................................ 48 3.4 Tính toán thiết kế chiều dài và đường kính trụ đất ............................................... 54 3.4.1 Tính khả năng chịu tải của cọc xi măng đất; ........................................... 55 Khả năng chịu tải của cột đơn theo vật liệu........................................... 55 Khả năng chịu tải của cột đơn theo đất nền ........................................... 55 Khả năng chịu tải của nhóm cọc ............................................................ 56 3.4.2 Kết quả kiểm toán khả năng biến dạng theo giải tích.............................. 56 3.5 Kết luận chương 3: ................................................................................................ 58 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THI CÔNG VÀ THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐƯỜNG KÍNH NHỎ ............................. 59 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
4.1 THỰC NGHIỆM THI CÔNG KHOAN TẠO TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG .. 59 4.1.1 Thiết bị thi công ....................................................................................... 59 4.1.2 Công tác chuẩn bị mặt bằng .................................................................... 63 4.1.3 Công tác chuẩn bị máy móc, thiết bị ....................................................... 64 4.1.4 Thi công trụ đất gia cố xi măng ............................................................... 64 4.1.5 khối lượng thực hiện ................................................................................ 65 4.2 Kiểm tra chất lượng trụ đất gia cố xi măng .......................................................... 66 4.2.1 Đào kiểm tra chất lượng trụ đất ............................................................... 66 4.2.2 Công tác khoan lấy lõi và kết quả thí nghiệm lõi khoan ......................... 67 4.2.3 Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn ................................................................... 73 4.3 Kết luận chương 4 .................................................................................................. 78 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 80 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
DANH MỤC BẢNG BIỂU Số liệu về một số công trình khác sử dụng Trụ đất xi măng ở Việt Nam ....................... 9 Các thông số kỹ thuật thông dụng ................................................................................. 18 Công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản ...................................................................... 20 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản .......................................... 20 So sánh công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản ........................................................ 21 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản ......................................... 22 Bảng 3-1: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp đất yếu xã Mỹ Hòa .................................. 38 Bảng 3-2: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp đất yếu trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 39 Bảng 3-3: Quy mô các công trình tại vị trí nghiên cứu ................................................. 40 Bảng 3-4: Giải pháp thiết kế xửl ý đất yếu bên dưới móng công trình ......................... 41 Bảng 3-5: Số lượng mẫu thí nghiệm nén 1 trục nở hông .............................................. 46 Bảng 3-6: Số lượng mẫu thí nghiệm cắt trực tiếp ......................................................... 46 Bảng 3-7: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình UBND xã Mỹ Hòa 14 ngày tuổi ................................................................. 49 Bảng 3-8: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình UBND xã Mỹ Hòa 28 ngày tuổi. ................................................................ 49 Bảng 3-9: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình UBND xã Mỹ Hòa 56 ngày tuổi ................................................................. 49 Bảng 3-10: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bịtrong phòng Công trình UBND xã Mỹ Hòa 90 ngày tuổi. ................................................................ 50 Bảng 3-11: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 14 ngày tuổi. ......................................... 51 Bảng 3-12: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 28 ngày tuổi. ......................................... 51 Bảng 3-13: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 90 ngày tuổi. ......................................... 51 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
Bảng 3-14: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 14 ngày tuổi. .................................................. 53 Bảng 3-15: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 28 ngày tuổi. .................................................. 53 Bảng 3-16: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 56 ngày tuổi. .................................................. 53 Bảng 3-17: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 90 ngày tuổi. .................................................. 54 Bảng 3-18: Bảng tính toán chi tiết độ lún dưới khối gia cố .......................................... 57 Bảng 3-19: Bảng dự tính sức chịu tải và độ lún trụ đất xi măng, nền gia cố ................ 58 Bảng 4-1: Bảng tổng hợp cọc xi măng đất thực tế đã thi công...................................... 66 Bảng 4-2: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều ....................................................................................................... 71 Bảng 4-3: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình UBND xã Mỹ Hòa................................................................................................................................. 72 Bảng 4-4: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân ................................................................................................................ 73 Bảng 4-5: Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén tĩnh .......................................................... 76 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
DANH MỤC HÌNH ẢNH Xử lý sự cố nền công trình nhà ở Đài Bắc - Đài Loan.................................... 7 Xử lý nền ga tàu điện ở trung tâm Cai Ro - Ai Cập ....................................... 8 Xử lý nền đất yếu bằng cọc ĐGCXM công nghệ trộn khô tại Sân bay Cần Thơ. .................................................................................................................................. 9 Các công nghệ phun Jet – Grouting .............................................................. 17 Sơ đồ thi công trộn ướt ................................................................................. 19 Sơ đồ thi công trộn khô ................................................................................. 20 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến qu .................................................. 23 Các dạng bố trí trụ đất xi măng trộn khô ...................................................... 25 Hình ảnh thí dụ bố trí trụ đất xi măng trộn ướt ............................................. 25 Hình ảnh thí dụ bố trí trụ đất xi măng trộn ướt trên biển ........................... 26 Các ứng dụng của Cọc ximăng đất ( Terashi, 1997)................................... 26 Các dạng phá hoại của Cọc ximăng đất ( Kivelo, 1997) ............................ 27 Hình 2-1: Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cọc xi măng-đất. ........................... 29 Hình 2-2: Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu xi măng đất ....................................... 30 Hình 2-3: Phá hoại khối ................................................................................................. 30 Hình 2-4: Phá hoại cắt cục bộ........................................................................................ 31 Hình 2-5: Sơ đồ tính lún cho công trình trường hợp 1. ................................................. 34 Hình 2-6: Sơ đồ tính lún công trình trường hợp 2 ......................................................... 35 Hình 3-1. Bản đồ tỉnh Đồng Tháp ................................................................................. 36 Hình 3-2. Mặt cắt địa chất công trình Trường THCS Ttrường Xuân ............................ 37 Hình 3-3. Xác định độ ẩm và dung trọng mẫu đất ........................................................ 42 Hình 3-4. Xi măng Holcim làm thí nghiệm................................................................... 43 Hình 3-5. Bộ phận máy trộn xi măng đất ...................................................................... 44 Hình 3-6. Máy cắt trực tiếp mẫu đất trộn xi măng đất .................................................. 45 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
Hình 3-7. Chế tạo mẫu thí nghiệm ................................................................................ 48 Hình 3-8. Biểu đồ mối quan hệ hàm lượng xi măng – cường độ nén đơn trục Công trình UBND xã Mỹ Hòa. ............................................................................................... 50 Hình 3-9. Biểu đồ mối quan hệ hàm lượng xi măng – cường độ nén đơn trục Công trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều. ........................................................................ 52 Hình 3-10. Biểu đồ mối quan hệ hàm lượng xi măng – cường độ nén đơn trục Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân .................................................................................. 54 Hình 4-1: Máy khoan cọc xi măng đất .......................................................................... 60 Hình 4-2: Mũi khoan cọc xi măng đất ........................................................................... 60 Hình 4-3: Cối trộn vữa xi măng .................................................................................... 61 Hình 4-4: Máy bơm vữa xi măng có đồng hồ đo áp lực ............................................... 61 Hình 4-5: Thiết bị kiểm soát tốc độ quay ...................................................................... 62 Hình 4-6: Bộ thiết bị kiểm soát độ sâu khoan ............................................................... 62 Hình 4-7: Quy trình thi công cọc xi măng đất ............................................................... 63 Hình 4-8: Cọc xi măng đất khi đào xuống 1m. ............................................................. 67 Hình 4-9: Thiết bị khoan lấy lõi cọc xi măng đất .......................................................... 68 Hình 4-10: Tiến hành khoan lấy lõi cọc xi măng đất .................................................... 69 Hình 4-11: Mũi khoan lấy lõi cọc xi măng đất.............................................................. 70 Hình 4-12: Lõi cọc xi măng đất được khoan. ................................................................ 70 Hình 4-13: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên công trình Trường Mẫu giáo Đốc Kiều........................................................................................................ 71 Hình 4-14: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên côngtrình UBND xã Mỹ Hòa ..................................................................................................................... 72 Hình 4-15: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân ........................................................................................................ 73 Hình 4-16: Thí nghiệm thử tĩnh tải cọc xi măng đất bàn nén 1mx1m .......................... 76 HVCH: NGYỄN THÀNH THÂN GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và các chương trình, chính sách an sinh của Nhà nước như chương trình xây dựng cụm tuyến dân cư, chương trình xây dựng nông thôn mới,…, các công trình xây dựng ngày càng nhiều. Tại tỉnh Đồng Tháp, các công trình xây dựng ở vùng nông thôn như trường học, trạm y tế, trụ sở các cơ quan nhà nước,…, được quan tâm đầu tư xây dựng. Nhiều công trình đã và đang xây dựng ở các vùng đất yếu ( như tại huyện Tháp Mười, huyện Châu Thành, huyện Lai Vung,….) kéo theo các giải pháp xử lý nền móng rất tốn kém và đôi khi còn không đảm bảo ổn định cho công trình. Các công trình trên địa bàn tỉnh hiện nay hầu như áp dụng giải pháp xử lý nền móng công trình bằng cọc bê tông cốt thép, móng băng giao nhau trên nền gia cố cừ tràm. Các giải pháp xử lý này còn nhiều vấn đề bất cập như: + Đối với cừ tràm: Đòi hỏi đầu cừ tràm phải ngập trong mực nước ngầm hoặc nằm trong phạm vi nước mao dẫn của nước ngầm nên phải tốn chi phí do tăng chiều sâu chon móng, cừ tràm chỉ dài tối đa 5m, khi xử lý móng công trình sẽ như một “bè” tựa trên đất yếu, độ ổn định không cao, độ lún lớn nên cần làm móng có kích thước lớn gây tăng chi phí trong xây dựng. Chỉ giảm lún trong bề dày lớp đất yếu có cừ tràm, còn lún của lớp đất yếu dưới móng cừ tràm rất lớn và biến dạng theo thời gian. Chỉ tăng được khả năng chịu tải dù không lớn của lớp đất có gia cố cừ tràm, còn khả năng chịu tải của lớp đất yếu dưới móng cừ tràm vẫn rất yếu nên khả năng chịu tải của móng trên nền cừ tràm phải đánh giá kỹ vùng hoạt động ứng suất công trình truyền xuống. Nguồn vật liệu ngày càng khan hiếm, diện tích trồng ngày càng hạn chế dẫn đến giá thành cao, chất lượng cừ không đồng đều. Khó quản lý chất lượng khi thi công, đặc biệt là vùng sâu, vùng xa. + Đối với cọc bê tông cốt thép: HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 1 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ Giá thành cao, điều kiện vận chuyển, thi công vùng sâu, vùng xa gặp nhiều khó khăn. Không hiệu quả khi dùng trong những nền có lớp đất yếu dày, do phải dùng cọc có chiều dài lớn, có độ mảnh lớn, phải dùng mối nối và chất lượng tuổi thọ mối nối không cao. Không tận dụng được khả năng chịu tải của chính nền đất yếu, đặc biệt là những công trình chịu tải trên diện tích lớn như nền nhà kho, nhà công nghiệp. Khó khăn khi thi công trong mực nước ngầm cao, trong các khu vực nhà xây chen. Từ thực trạng về những tồn tại của các giải pháp hiện tại như tốn kém chi phí (đối với cọc bê tông cốt thép), công trình vẫn tiếp tục lún với độ lún lớn ( đối với nền đóng cừ tràm), tuy nhiên, hiện nay trên địa bàn tỉnh chưa tìm ra được giải pháp xử lý nền móng nào vừa mang lại hiệu quả vừa tiết kiệm được kinh phí đầu tư. Việc tìm ra một giải pháp mới để đáp ứng yêu cầu từ thực tế xử lý nền móng công trình là rất cần thiết. Chính vì vậy “Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp” là rất cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết hiện nay về giải pháp xử lý nền móng công trình trên khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Thực trạng xây dựng công trình tại vùng đất yếu trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp đã xảy ra nhiều vấn đề về chất lượng, về kinh phí, cụ thể như: Tại một số khu vực đất yếu của tỉnh Đồng Tháp như khu vực huyện Tháp Mười, huyện Châu Thành, huyện Lai Vung, huyện Lấp Vò, giải pháp xử lý móng công trình xây dựng tại đây chủ yếu bằng móng cọc bê tông cốt thép và móng băng giao nhau trên nền gia cố cừ tràm. Các giải pháp này hiện nay đã bộc lộ nhiều hạn chế như phải tốn kém chi phí xử lý, độ lún của công trình và nền vẫn tiếp diễn sau khi công trình đưa vào sử dụng. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả về mặt kỹ thuật, về mặt kinh tế của phương pháp gia cố nền đất yếu bằng phương pháp xi măng hóa nền đất yếu( cọc đất gia cố xi măng) tại huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp. HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 2 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đánh giá về chỉ tiêu cơ lý của nền đất yếu tại khu vực nghiên cứu trước và sau khi gia cố. Nghiên cứu đánh giá về khả năng chịu lực, ổn định của nền đất yếu tại khu vực nghiên cứu trước và sau khi gia cố. Nghiên cứu phân tích để đề xuất quy trình công nghệ khoan, bơm xi măng vào nền đất. Xây dựng thực tế công trình trên nền đất yếu sau khi đã gia cố bằng công nghệ khoan, bơm xi măng vào nền đất. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu cho ba công trình học được xây dựng trên nền đất yếu được xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng. Phạm vi nghiên cứu: Luận án nghiên cứu phương pháp xử lý đất yếu khu vực Huyện Tháp Mười, Tỉnh Đồng tháp bằng cọc đất gia cố xi măng. 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thí nghiệm trong phòng và thi công , thử nghiệm hiện trường đối chứng kết quả nghiên cứu từ đó rút ra những kết luận cần thiết cho đề tài nghiên cứu . Nghiên cứu lý thuyết về mô hình và các phương pháp tính toán phù hợp cho cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để gia cố nền đất yếu trên thế giới và ở Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ, thiết bị thi công cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ phù hợp với nhu cầu, điều kiện vận chuyển lắp đặt thiết bị thi công ở đồng bằng sông Cửu Long có nhiều cầu yếu khó vận chuyển thiết bị lớn, cồng kềnh. Nghiên cứu thí nghiệm: Nghiên cứu các phương pháp thí nghiệm trong phòng. Chế bị mẫu và thử nghiệm tìm ra kết quả tối ưu theo hàm lượng xi măng và theo thời gian. Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm đồng thời ứng dụng kết quả vào tính toán ổn định của nền đất được gia cố. Hiện nay Theo Tiêu chuẩn TCVN 9403:2012, trụ xi măng đất được định nghĩa là trụ tròn bằng hỗn hợp đất – xi măng, hay đất – vữa xi măng được chế tạo bằng cách trộn cơ học xi măng hoặc vữa xi măng với đất tại chổ, nhưng cũng có nhiều quan điểm HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 3 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ chọn mô hình tính toán là Trụ đất xi măng nên ngay trong tiêu chuẩn cũng còn chưa phân định rõ thuật ngữ sử dụng lúc là trụ, lúc là cọc đất gia cố xi măng, vấn đề này cũng sẽ được làm rõ trong luận án . 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu sẽ nhằm giúp cho các bên có liên quan trong đầu tư xây dựng(chủ đầu tư, đơn vị thiết kế, thẩm tra, thẩm định,…) có thêm giải pháp để xử lý nền móng mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho các công trình xây dựng trên vùng có địa chất yếu, tại khu vực giao thông đi lại tương đối khó khăn. Làm sáng tỏ mô hình và các phương pháp lý thuyết tính toán cho cọc đất gia cố xi măng nói chung và cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ nói riêng. Góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới cọc đất gia cố xi măng vào ứng dụng trong thực tế cuộc sống và phát triển kinh tế. Góp phần củng cố cơ sở vững chắc để thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ hiện đại, có hiệu quả kinh tế trong việc gia cố nền móng tại các khu vực có nền đất yếu. Nghiên cứu đã tạo một cơ sở thực nghiệm cho việc áp dụng đại trà phương pháp xử lý nền móng bằng Trụ đất xi măng trên địa bàn huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp. 1.6 Giới hạn của nghiên cứu: Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng nên tác giả chỉ nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng đối với đất khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp mà chưa nghiên cứu hết khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long để đưa ra kết luận có tính tồng quát và thuyết phục hơn. Quy mô công trình nghiên cứu là móng cho nhà dân dụng thấp tầng tối đa là 3 tầng xây dựng trên vùng có địa chất yếu. 1.7 Nội dung nghiên cứu: Nội dụng đề tài gồm: Phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phần phụ lục. PHẦN MỜ ĐẦU: Nêu lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vị nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Chương 1: tổng quan về ứng dụng trụ đất gia cố xi măng để xử lý nền đất yếu. HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 4 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ Chương 2: cơ sở lý thuyết và mô hình tính cọc đất gia cố xi măng trên nền đất yếu. Chương 3: ứng dụng tính toán cho công trình cụ thể khu vực nghiên cứu Chương 4: kết quả nghiên cứu thực nghiệm hiện trường cọc đất gia cố xi măng cho các khu vực đất yếu. PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận đồng thời đề nghị hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu nay. HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 5 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Giới Thiệu lịch sử hình thành 1.1.1 Trên thế giới Từ rất lâu, phương pháp cọc xi măng – đất đã được dùng để cải tạo đất. Mục đích của phương pháp này là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt, giảm nén lún, bằng cách trộn đất nền với xi măng (vữa xi măng) để chúng tương tác với đất. Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp các lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học. Trộn sâu phân loại theo chất kết dính (xi măng, vôi, thạch cao, tro bay...) và phương pháp trộn (khô/ướt, quay/ phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt). Phát triển cọc xi măng – đất bắt đầu tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1960. Phun khô dùng vôi bột chưa tôi được dùng ở Nhật Bản từ những năm 1970. Khoảng thời gian đó cọc đất vôi cũng ra đời ở Thụy Điển. Trộn ướt dùng vữa xi măng cũng được Nhật Bản áp dụng trong những năm 1970. Phương pháp được phổ biến ra thế giới, gần đây hỗn hợp xi măng, vôi với thạch cao, tro bay, xỉ cũng đã được giới thiệu. Thiết bị trộn đã được cải tiến. Phương pháp đã được áp dụng tai nhiều nước còn để giải quyết các vấn đề môi trường như để ngăn chặn và xử lý các vùng bị ô nhiễm. Gần đây, công nghệ tổ hợp được phát triển kết hợp trộn với phun tia, máy trộn bề mặt. Năm 1967, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu thuộc Bộ giao thông vận tải Nhật Bản bắt đầu các thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột để xử lý đất biển bằng phương pháp trộn vôi dưới sâu. Công việc nghiên cứu bởi Okumura, Terashi và những người khác suốt những năm đầu của thập niên 70. Năm 1974, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu báo cáo phương pháp trộn vôi dưới sâu đã được bắt đầu ứng dụng toàn diện tại Nhật Bản. Năm 1976, viện nghiên cứu công chánh thuộc Bộ xây dựng Nhật Bản hợp tác với Viện nghiên cứu máy xây dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp trộn phun khô dưới sâu bằng bột xi măng, bước thử nghiệm đầu tiên hoàn thành vào cuối năm 1980. Năm 1977, Nhật Bản lần đầu tiên phương pháp trộn xi măng dưới sâu áp dụng trên thực tế. HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 6 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện nay, nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 xi măng đất. Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố xi măng ở Nhật vào khoảng 23.6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3. Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ cuối những năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương pháp trộn vôi dưới sâu và CDM ở Nhật Bản. Thiết bị trộn sâu dùng trên đất liền xuất hiện năm 1978 và ngay lập tức được sử dụng để xử lý nền các khu công nghiệp ở Thượng Hải. Tổng khối lượng xử lý bằng công nghệ trộn sâu ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3. Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở Cảng Thiên Tân để xây dựng 2 bến cập tàu và cải tạo nền cho 60 ha khu dịch vụ. Tổng cộng 513000m3 đất được gia cố, bao gồm các móng kè, móng của các tường chắn phía sau bến cập tàu. Xử lý sự cố nền công trình nhà ở Đài Bắc - Đài Loan HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN 7 GVHD: TS. PHẠM VĂN HÙNG