Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu gia cường nền đất yếu có cát san lấp bằng phương pháp thẩm thấu xi măng cho nhà ở thấp tại An Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu gia cường nền đất bằng phương pháp gia cố nông xi măng trộn cát cho nhà ở thấp tầng tại An Giang” nhằm mang lại hiệu quả kinh tế, đảm bảo kỹ thuật với mong muốn là sẽ được sử dụng rộng rãi không chỉ trong phạm vi của các khu dân cư trên địa bàn tỉnh An Giang.

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 gia cường nền đất yếu có cát san lấp bằng phương pháp thẩm thấu xi măng cho nhà ở thấp tại An Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VƯƠNG HOÀNG THẠCH NGHIÊN CỨU GIA CƯỜNG NỀN ĐẤT YẾU CÓ CÁT SAN LẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU XI MĂNG CHO NHÀ Ở THẤP TẦNG TẠI AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 0 5 9 8 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VƯƠNG HOÀNG THẠCH NGHIÊN CỨU GIA CƯỜNG NỀN ĐẤT YẾU CÓ CÁT SAN LẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU XI MĂNG CHO NHÀ Ở THẤP TẦNG TẠI AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP - 60580208 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VƯƠNG HOÀNG THẠCH NGHIÊN CỨU GIA CƯỜNG NỀN ĐẤT YẾU CÓ CÁT SAN LẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU XI MĂNG CHO NHÀ Ở THẤP TẦNG TẠI AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP- 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN SỸ HÙNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
ix
LỜI CAM ĐOAN Tôi tên: Vương Hoàng Thạch, là học viên cao học ngành Kỹ thuật công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM. Tôi cam đoan đề tài “Nghiên cứu gia cường nền đất yếu có cát san lấp bằng phương pháp thẩm thấu xi măng cho nhà ở thấp tại An Giang” là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu có gì không đúng, tôi xin hoàn toàn chịu mọi trách nhiệm. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2018 Người cam đoan Vương Hoàng Thạch x
CẢM TẠ Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất nhiệt tình của quý thầy cô ở Khoa Xây dựng và quý thầy cô trong ban giám hiệu của Trường Đại học sư phạm kỹ thuật. Nhân đây, tôi xin gửi đến quý thầy cô lời cảm ơn sâu sắc. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, thì sự giúp đỡ nhiệt tình và truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng quý báu trong quá trình nghiên cứu của thầy TS. Nguyễn Sỹ Hùng, thầy Ths. Lê Phương là hết sức to lớn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy. Đồng thời tôi xin cảm ơn lãnh đạo Sở Xây dựng tỉnh An Giang, Trung tâm Tư vấn và Kiểm định xây dựng An Giang, Công ty TNHH Kiểm định và Tư vấn Đầu tư xây dựng Miền Tây - Phòng LAS-XD 339; công ty cổ phần tư vấn xây dựng giao thông An Giang và các đơn vị, cá nhân hoạt động trong ngành Xây dựng đã hỗ trợ máy móc, thiết bị, nhân lực và các số liệu liên quan để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn. Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, dù đã rất cố gắng hoàn thành tốt nhất, nhưng vì là lần nghiên cứu đầu tiên nên tôi không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự thông cảm và đóng góp từ quý thầy cô để luận văn của tôi có thể hoàn thành tốt hơn. Xin chân thành cám ơn! Học viên Vương Hoàng Thạch xi
TÓM TẮT Những năm gần đây, việc sử dụng đất trộn xi măng để gia cố đất nền đang ngày càng trở nên phổ biến ở nước ta, nhất là phương pháp trộn ướt nhưng chủ yếu quan tâm nhiều đến giải pháp trộn sâu áp dụng cho các công trình có quy mô và tải trọng lớn. Trong khi đó, không quan tâm đến giải pháp trộn nông để áp dụng cho nhà ở thấp tầng, mà đặc biệt là vấn đề xây dựng nhà ở trên các khu dân cư san lấp nền bằng vật liệu trên nền đất trũng, đất ruộng. Từ những thực trạng thực tế hiện nay và qua nghiên cứu về lý thuyết, thực tiễn, các thí nghiệm và tính toán về mặt kỹ thuật cũng như chi phí đầu tư xây dựng thì việc gia cố đất nền bằng giải pháp trộn ướt và trộn nông rất hiệu quả như có khả năng chịu lực cao hơn khoảng 40% so với cọc đá và 45% so với cọc tràm; thời gian thi công nhanh hơn, có thể thi công đối với các công trình xây chen hoặc không thể đào sâu để gia cố đất nền; chi phí đầu tư xây dựng thấp hơn khoảng 75% chi phí so với cọc đá; khoảng 4,5 lần chi phí so với cọc tràm và khoảng 14 lần chi phí so với cọc bê tông tiết diện nhỏ, đồng thời qua nghiên cứu cho thấy việc gia cố đất nền phương pháp trộn xi măng với hàm lượng xi măng 300 kg/1m3 cát vẫn đảm bảo chất lượng cho việc xây dựng nhà ở dưới 03 tầng trên các khu dân cư được san lấp bằng vật liệu cát với chiều dày lớp cát san lấp từ 2,5m trở lên. Do đó, có thể dùng phương pháp này để gia cố đất nền thay thế cho các phương pháp truyền thống như gia cố đất nền bằng cọc đá, cọc tràm, cọc tre, cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ và sử dụng vật liệu cát san lấp để trộn với hàm lượng xi măng 300kg/1m3 cát trong việc xây dựng nhà ở dưới 03 tầng tại tỉnh An Giang. Luận văn này gồm các nội dung sau: - Chương I: Tổng quan. - Chương II: Cơ sở lý thuyết. - Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm. - Chương IV: Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis. - Chương V: Các ứng dụng dự kiến của phương pháp gia cố nông. Kết luận - kiến nghị. xii
ABSTRACT In recent years, harnessing mixture of ground and cement to reinfore foundation has been becoming more popular in our country, especially the wet mixing method. This method, nevertheless, mostly focus on the deep mixing appled for large constructions. While there is no interest to the shallow mixing method using for low-rise building, constructing of residential area that standed in sand base at hollow lands or farming lands. According to the real situation as well as studying theory, practice, testing and technical analysis, investing cost. Applying the shallow mixing method and the wet mixing method in reinforing of foundation is very effective, the force-ability insreased by 40 percent compared to stone pile and 45 percent compared to wood pile. Moreover, construction time will be reduced and flexibly constructed at narrow areas when the construction method can not deepen. The investing cost is lower around 75 percent compared to stone pile, around 4.5 time compared to wood pile and 14 time compared to micro-concrete pile. Besides, this study showed reinfored foundation by mixing ground and cement with ratio around 300 kilograms per one cubic meter. This method ensures building quality for the three story house at residential area having thickness of sand base over 2.5 meters. Therefore, we can apply this way to replace the traditional methods as stone pile, wood pile, micro-concrete pile in building the low-rise house at An Giang province. The thesis consits of contents: - Chapter I: Overview. - Chapter II: Theoretical Foundations - Chapter III: Strengthen the ground with cement and reinforce the soil. - Chapter III: Empirical Research. - Chapter IV: Simulation by Plaxis Software. - Chapter V: Estimated applications of agro-reinforcement. Conclusion and proposal. xiii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. x CẢM TẠ ........................................................................................................................... xi TÓM TẮT ....................................................................................................................... xii ABSTRACT ................................................................................................................... xiii MỤC LỤC ...................................................................................................................... xiv DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. xix DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... xxii CHƯƠNG I ....................................................................................................................... 1 TỔNG QUAN ................................................................................................................... 1 I. Tính cấp thiết và định hướng nghiên cứu của đề tài:.................................................. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài: ............................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: ................................................................................. 2 3. Đối tượng nghiên cứu: ............................................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài:............................................................. 2 4.1. Nhiệm vụ nghiên cứu: ......................................................................................... 2 4.2. Phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài: ......................................................... 3 5. Phương pháp nghiên cứu: .......................................................................................... 3 6. Nội dung nghiên cứu của đề tài: .............................. Error! Bookmark not defined. II. Những thông tin chung về điều kiện tự nhiên, địa hình, địa chất, nhu cầu xây dựng và việc sử dụng các loại móng, cọc để gia cố nền trong xây dựng nhà ở tại An Giang: 4 1. Điều kiện tự nhiên, địa hình và địa chất của thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang: ........................................................................................................................................ 4 1.1. Đặc điểm khí hậu: ................................................................................................ 4 1.2. Địa hình: .............................................................................................................. 5 1.3. Địa chất: ............................................................................................................... 5 xiv
2. Nhu cầu xây dựng nhà ở thấp tầng giá rẻ: ................................................................. 6 3. Các loại nền móng thông dụng cho nhà thấp tầng ở TPLX, tỉnh An Giang: ............. 8 III. Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước: .............................................. 14 1. Tổng quan về các nghiên cứu ngoài nước: .............................................................. 14 2. Tổng quan về các nghiên cứu trong nước: ............................................................... 20 CHƯƠNG II .................................................................................................................... 24 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................... 24 2.1. Nguyên lý gia cường đất nền bằng xi măng trộn đất tại chỗ: ............................... 24 2.2. Các phương pháp gia cố:....................................................................................... 24 2.4.1. Tính toán ổn định và kết cấu công trình: ........................................................ 34 2.4.2. Tính toán sức chịu tải của cọc đơn: ................................................................ 35 2.4.4. Tính toán lún: .................................................................................................. 36 3. Sử dụng phần mềm plaxis để thực hiện mô phỏng cho nghiên cứu đề tài: ............. 37 CHƯƠNG III ................................................................................................................... 43 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................................................... 43 3.1. Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn khu vực thí nghiệm: ................................... 43 3.2. Xác định hàm lượng xi măng trộn đất (cát) hợp lý: .............................................. 44 3.2.1. Tiến hành các bước thí nghiệm trong phòng: ................................................. 44 3.2.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 45 3.2.3. Nhận xét, đánh giá: ......................................................................................... 50 3.3. Chế tạo và thử nghiệm trộn xi măng đất ngoài thực địa: ...................................... 50 3.4. Phương pháp trộn đất - xi măng bằng máy tự chế: ............................................... 53 3.5. Tiến hành trộn xi măng - đất tại thực địa và lấy mẫu thí nghiệm: ........................ 57 3.6. Thí nghiệm nén hiện trường đối với đất nền tự nhiên: ......................................... 61 3.7. Nén tĩnh cọc xi măng - đất với nhóm 09 cọc: ....................................................... 66 CHƯƠNG IV................................................................................................................... 70 xv
MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS .................................................................. 70 4.1. Quy trình thực hiện việc mô phỏng bằng phần mền plaxis: ................................. 70 4.2. Lựa chọn mô hình và các thông số tính toán: ....................................................... 70 CHƯƠNG V .................................................................................................................... 77 CÁC ỨNG DỤNG DỰ KIẾN ......................................................................................... 77 CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NÔNG ........................................................................ 77 5.1. Các ứng dụng trộn xi măng bằng phương pháp gia cố nông: ............................... 77 5.2. Quy trình thiết kế nền móng công trình với đất gia cố xi măng: .......................... 77 5.2.1. Xác định tải trọng và đất nền: ......................................................................... 77 5.2.2. Tính toán ổn định và kết cấu công trình: ........................................................ 78 5.2.3. Trình tự các bước thiết kế xử lý nền: ............................................................. 78 5.2.4. Tiến hành các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm và hiện trường: .................... 78 5.2.5. Nguyên lý thi công trộn ướt:........................................................................... 78 5.2.6. Các bước thi công chính: ................................................................................ 79 5.2.7. Vật liệu đảm bảo chất lượng công trình: ........................................................ 79 5.2.8. Yêu cầu về thiết bị thi công cọc đất xi măng công nghệ trộn ướt: ................. 80 5.3. Ứng dụng việc nghiên cứu này vào thực tế tại các công trình nhà ở thấp tầng trên nền cát san lấp: ............................................................................................................. 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 89 1. Kết luận: ................................................................................................................... 89 2. Kiến nghị: ................................................................................................................. 90 3. Hạn chế của đề tài: ................................................................................................... 91 4. Hướng nghiên cứu tiếp theo: .................................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 92 PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM THEO ĐỒ ÁN .......................................................................... 94 1. Mô tả địa chất: ............................................................................................................ 94 xvi
2. Bảng so sánh chi phí sử dụng các loại cọc: ............................................................... 107 xvii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTCT BTCT Bê tông cốt thép E Modul đàn hồi G0 Modul cắt [] Giới hạn cắt [δk,n] Giới hạn kéo nén cho phép [c] Giới hạn cắt cho phép 0 Trọng lượng riêng  Hệ số poisson Q Lực cắt l0 Chiều dài h Chiều cao b Chiều rộng F0 Diện tích mặt cắt ρc Hệ số đồng nhất Y Chuyển vị Su Sức chống cắt I Moment quán tính α Hệ số biến dạng γ unsat Dung trọng khô γ sat Dung trọng ướt φ Góc nỡ hông c Hệ số dính k Hệ số nền pc Áp lực tiền cố kết p Áp lực thẳng đứng hữu hiệu σho Tổng áp lực ngang ban đầu của đất. Cu.col Độ bền chống cắt không thoát nước. xviii