Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đất yếu dưới nền đường dẫn vào cầu nhằm giảm lún lệch với mố trụ cầu

Chia sẻ: Nguyễn Thảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài sử dụng phần mềm Plaxis 2D version 8.5 để mô phỏng và tính toán. Kết quả ước lượng độ lún theo phương pháp giải và theo phương pháp phần tử hữu hạn cho giá trị gần bằng nhau và độ chênh lệch lún giữa đường dẫn và mố cầu khi sử dụng hai phương pháp này là không đáng kể, có thể ứng dụng thực tế để xử lý các công trình tương tự trong khu vực thành phố Cần Thơ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đất yếu dưới nền đường dẫn vào cầu nhằm giảm lún lệch với mố trụ cầu

TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU NHẰM GIẢM LÚN LỆCH VỚI MỐ TRỤ CẦU THE USE OF SOIL-CEMENT ABUTMENT PILES TO MITIGATE THE DIFFERENTIAL SETTLEMENT BETWEEN THE LEADING TRACK AND BRIDGE DECK PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Thị Tú Uyên Trường Đại học Bách Khoa –TP.HCM TÓM TẮT Việc lựa chọn giải pháp nào để gia cố nền đường cũng như hạn chế sự lún lệch giữa hai nền đường là hết sức quan trọng trong công tác thiết kế, giải pháp trụ đất xi măng được áp dụng gia cố nền đường trên nền đất yếu ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đã đạt được hiệu quả cao. Đề tài sử dụng phần mềm Plaxis 2D version 8.5 để mô phỏng và tính toán. Kết quả ước lượng độ lún theo phương pháp giải và theo phương pháp phần tử hữu hạn cho giá trị gần bằng nhau và độ chênh lệch lún giữa đường dẫn và mố cầu khi sử dụng hai phương pháp này là không đáng kể, có thể ứng dụng thực tế để xử lý các công trình tương tự trong khu vực thành phố Cần Thơ. ABSTRACT The choice of the solutions to improve road embankment as well as limited settlement deviation between two road embankments is very important in the design, The solutions of soil-cement abutment are applied to improve road embankment on soft ground in the Mekong Delta has got highly effective. This topic used Plaxis 2D version 8.5 software to simulate and calculate. The results showed that the use of soil-cement abutments piles in mitigating track degradation was markedly viable since the differential settlement between the track and bridge deck was comparatively insignificant. The present findings of the study have also made a meaningful contribution to the approach of similar issues of infrastructure constructions within the region and other areas. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Lún lệch là hiện tượng khá phổ biến trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp; công trình giao thông; công trình thủy lợi; Công trình hạ tầng kỹ thuật,.. Nó làm hư hỏng công trình, gây thiệt hại về tài sản, thậm chí còn có khi ảnh hưởng đến tính mạng con người. Trong đó, hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu khá được quan tâm. Có nhiều công trình vừa bàn giao đưa vào sử dụng thì đã xảy ra hiện tượng lún lệch. Hiện tượng trên gây ảnh hưởng đến vấn đề an toàn cho người lái xe khi đi qua vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu. Có rất nhiều tác giả trong và ngoài nước đã nghiên cứu về vấn đề này, đã đưa ra nhiều giải pháp để khắc phục hiện tượng lún không đều giữa mố cầu và đường dẫn vào VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 443
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 cầu. Tuy nhiên trong thực tế hiện tượng trên vẫn chưa được giải quyết một cách triệt để. Vì vậy, với mục đích đề ra phương pháp xử lý vấn đề lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu. Việc “Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đất yếu dưới nền đường dẫn vào cầu nhằm giảm lún lệch với mố trụ cầu” để xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu là hết sức cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến độ lún lệch của nền đường dẫn đã được gia cố bằng trụ đất xi măng đó đưa ra được các lựa chọn thích hợp để thiết kế và ước lượng độ lún của nền đường dẫn. Nghiên cứu thực nghiệm: Chế bị mẫu thử và thử nghiệm tìm ra kết quả tối ưu hàm lượng đất – xi măng theo độ ẩm và thời gian. Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm đồng thời ứng dụng kết quả vào tính toán sức chịu tải của trụ đất xi măng và độ lún nền đường dẫn thực tế ở địa phương. Nghiên cứu mô phỏng: Ứng dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng tính toán công trình cụ thể. 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán trụ đất xi măng Nhìn chung, các quy trình tính toán độ lún của Trung Quốc, Châu Âu, AIT, Việt Nam đều phân độ lún của nền thành 2 phần: độ lún cục bộ của khối được gia cố (Δh1) và độ lún của đất không ổn định nằm dưới khối gia cố (Δh2). Có 2 trường hợp xảy ra: Trường hợp A: tải trọng tác dụng tương đối nhỏ và trụ chưa bị rão. Trường hợp B: tải trọng tương đối cao và tải trọng dọc trục tương ứng với giới hạn rão của trụ. * Trường hợp A Độ lún cục bộ phần trụ đất xi măng Δh1 được xác định theo giả thiết độ tăng ứng suất q không đổi suốt chiều cao khối và tải trọng trong khối không giảm: Δh.q Δh1 = ∑ (1) a.Ecol + (1 − a ) Esoil Độ lún của lớp đất yếu bên dưới đáy khối gia cố được tính toán theo phương pháp cộng lớp phân tố với công thức sau: (trường hợp tổng quát) ⎛ i σ' ⎞ ⎜ C r lg p + C ci lg σ vo + Δ σ v ' ' n hi (2) Δh2 = ∑ (1 + e oi ) ⎜⎝ σ vo' σ 'p ⎟ ⎟ i =1 ⎠ Trong đó: hi - bề dày lớp đất tính lún thứ i. eoi - hệ số rỗng của lớp đất I ở trạng thái tự nhiên ban đầu. Cri - chỉ số nén lún hồi phục ứng với quá trình dỡ tải. 444 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Cci - chỉ số nén lún hay độ dốc của đoạn đường cong nén lún. σ’vo - ứng suất nén thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất tự nhiên nằm trên lớp i. Δσ’v - gia tăng ứng suất thẳng đứng. σ’p - ứng suất tiền cố kết. Tỷ số giảm lún β là tỷ số giữa độ lún tổng cộng ở dưới đáy khối đã được gia cố với độ lún khi không có trụ đất xi măng và được tính theo quan hệ sau: E soil β= aE soil + (1 − a) E soil (3) Δh = Δh1 + Δh2 Tải trọng đơn vị q ĐẤT SÉT Cọc đất xi măng YÊU SÉT Hình 1. Mô hình tính lún trường hợp A * Trường hợp B Trong trường hợp này, tải trọng tác dụng quá lớn nên tải trọng dọc trục tương ứng với giới hạn rão. Tải trọng tác dụng được chia ra làm 2 phần, phần q1 truyền cho trụ và q2 truyền cho đất xung quanh. Phần q1 được quyết định bởi tải trọng rão của trụ và n. Acol .σ creep tính theo biểu thức: q1 = (4) B.L Acol .σ creep Giá trị q1 có thể được xác định gần đúng như sau: q1 = , với c là c2 khoảng cách trụ. Δh.q1 Độ lún cục bộ phần trụ tính theo biểu thức: Δh1 = ∑ aM (5) col Độ lún Δh2 dưới đáy khối gia cố được tính cho cả q1 và q2 , với giả thiết tải trọng q1 truyền xuống dưới đáy khối gia cố, tải trọng q2 tác động lên mặt. VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 445
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Tải trọng truyền lên cọc q1 Tải trọng truyền cho đất q2 q2 = q – q1 ĐẤT Móng khối qui ước SÉT Cọc đất xi măng YẾU Tải trọng đáy móng qui ước SÉT SÉT a) Tải trọng truyền cho cọc b) Tải trọng truyền cho đất Hình 2. Mô hình tính lún trường hợp B 2.2. Cơ sở lý thuyết xử lý đất yếu dưới nền đường dẫn vào cầu nhằm giảm lún lệch với mố trụ cầu bằng trụ đất xi măng Hình 3. Mặt cắt dọc đường dẫn vào cầu được xử lý bằng trụ đất xi măng 2.2.1. Độ lún của mố cầu Do mố cầu xây dựng trên nền đất yếu thường xử lý bằng móng trụ để độ lún ổn định của mố cầu phải có giá trị nhỏ hơn bằng 8 cm và được tính toán cụ thể theo TCVN 10304-2014 về ước lượng độ lún của móng trụ. a) Xác định kích thước khối móng quy ước Với ϕII,mt =( ∑ϕIIi.li )/ ∑li ϕi – góc ma sát trong của lớp đất có chiều dày li Ltb – độ sâu hạ trụ trong đất kể từ đáy đài Ltb =∑li 446 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Hình 4. Xác định móng khối quy ước cho nền nhiều lớp b) Kiểm tra ổn định nền dưới đáy khối móng quy ước P tc = ∑N tc ≤ RquII (6) tb Aqu P = Ptb tc + ∑M tc ≤ 1,2RquII (7) max Wqu P = Ptb tc − ∑M tc > 0 (6) (8) min Wqu Ptbtc - áp lực trung bình tiêu chuẩn dưới đáy móng khối quy ước. Pmtcax - áp lực lớn nhất dưới móng khối quy ước. tc Pmin - áp lực nhỏ nhất dưới đáy móng khối quy ước. ∑N tc - tổng lực dọc tại tâm đáy móng khối quy ước. ∑M tc - tổng moment ở đáy móng khối quy ước lấy bằng ∑M tại tâm đáy đài. Wqu: moment chống uốn của tiết diện móng khối quy ước. Lqu, Bqu: chiều dài và chiều rộng của móng khối quy ước. RIIqu: sức chịu tải của đất nền dưới đáy móng khối quy ước. VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 447
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 c) Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước S < [ S ]gh * Tính lún của nhóm trụ theo móng khối quy ước, bằng phương pháp tổng phân tố. e −e S = ∑ 1i 2i .hi (9) 1+ e1i Hình 5. Phân bố ứng suất dưới đáy móng Với ứng suất do trọng lượng bản thân : σz =∑γi. hi (10) Ứng suất gây lún: σgl* = Ntc/F + γtb. h - γ. h (11) Ứng suất gây lún theo độ sâu: σp = k0 * σgl* (12) Với k0 phụ thuộc vào l/b và z/b Điều kiện tính lún trong phạm vi nền: σp ≤ 0.2σz (13) 2.2.2. Độ lún của nền đường đã được gia cố bằng trụ đất xi măng Tính toán các thông số trụ đất xi măng Chiều dài, đường kính cũng như mật độ cột gia cố được xác định theo điều kiện sức chịu tải và điều kiện biến dạng lún của hệ trụ. Các tiêu chuẩn về khống chế biến dạng lún của công trình trong giới hạn cho phép sao cho khi được xử lý hệ kết cấu làm việc đảm bảo các tiêu chuẩn cho phép theo quy định hiện hành đối với móng, mặt đường cứng hay mềm. Khoảng cách giữa các trụ đất xi măng: 448 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Qp Bố trí hình vuông: s = (14) f fs .γ .H + f q .q 4 Qp Bố trí hình tam giác: s = × (15) 3 f fs .γ .H + f q .q Trong đó: Qp: khả năng chịu tải mỗi cột trong nhóm cột. ffs: 1.3 hệ số riêng phần đối với trọng lượng đất. fq: 1.3 hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài. H: chiều cao nền đắp (m); q: ngoại tải tác dụng (kN/m2). γ: dung trọng đất đắp (kN/m3). Ước lượng độ lún S của nền đường dẫn sau khi đã gia cố bằng trụ đất xi măng Như đã trình bày độ lún tổng cộng của nền gồm 2 thành phần là độ lún cục bộ của khối được gia cố (Δh1) và độ lún của đất không ổn định nằm dưới khối gia cố (Δh2). Độ chênh lệch lún là: ∆S= │ Sđường dẫn - Smố cầu│ 3. THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XI MĂNG THÍCH HỢP VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA TRỤ ĐẤT XI MĂNG * Chuẩn bị vật tư: - Chuẩn bị xi măng Holcim PC40; - Nhớt để làm trơn mặt trong ống mẫu; - Nước được lấy tại vị trí lấy mẫu để thêm vào hỗn hợp đất và xi măng trong quá trình chế bị. Sau khi thí nghiệm và tính toán xử lý số liệu, kết quả được trình bày tóm tắt theo các bảng : Bảng 1. Kết quả thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng với hàm lượng % Ký Hàm Cường Cường Dung Biến STT hiệu lượng xi Tuổi Độ ẩm độ chịu độ chịu nén trọng dạng mẫu măng nén trung bình % ngày % g/cm3 KN/m2 KN/m2 % 1 ND Nguyên dạng 50,59 1,59 19,6 15,9 2 M1 13 7 46,2 1.613 557.969 557.810 1,42 3 M2 13 7 48,8 1.625 557.652 4 M3 13 14 39,9 1.672 661.414 661.789 2,8 5 M4 13 14 40,1 1.642 662.165 6 M5 13 28 38,2 1.697 796.515 796.803 1,8 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 449
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 7 M6 13 28 37,9 1.639 797.091 8 M7 14 7 36,5 1.599 641.264 641.255 1,93 9 M8 14 7 74,1 1.587 641.246 10 M9 14 14 76,4 1.621 780.865 780.616 1,59 11 M10 14 14 29,2 1.670 780.368 12 M11 14 28 21,8 1.646 820.606 821.004 2,4 13 M12 14 28 27,4 1.690 821.402 14 M13 15 7 28,9 1.740 750.483 750.731 1,65 15 M14 15 7 20,3 1.728 750.980 16 M15 15 14 20,8 1.860 858.774 858.382 2,26 17 M16 15 14 20,6 1.954 857.991 18 M17 15 28 21,4 1.635 975.743 975.392 1,79 19 M18 15 28 27,7 1.659 975.042 20 M19 16 7 28,8 1.688 782.808 782.569 1,52 21 M20 16 7 30,4 1.765 782.331 22 M21 16 14 30,4 1.982 911.329 951.668 1,85 23 M22 16 14 29,3 1.963 912,.07 24 M23 16 28 28,7 1.644 927.911 928.220 1,66 25 M24 16 28 25,8 1.572 928.529 Bảng 2. Cường độ kháng nén đơn của mẫu M1, M2, M7, M8, M13, M14, M19, M20 ứng với 7 ngày tuổi Mẫu Nguyên dạng 13% 14% 15% 16% Cường độ 19,6 557.810 641.255 750.731 782.569 nén kN/m2 Hình 6. Sự gia tăng cường độ kháng nén đơn tương ứng với tỷ lệ đất/xi măng ở độ tuổi 7 ngày 450 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Bảng 3. Cường độ kháng nén đơn của mẫu M3, M4, M9, M10, M15, M16, M21, M22 ứng với 14 ngày tuổi Mẫu Nguyên dạng 13% 14% 15% 16% Cường độ nén kN/m2 19,6 661.789 780.616 858.382 951.668 Hình 7. Sự gia tăng cường độ kháng nén đơn tương ứng với tỷ lệ đất/xi măng ở độ tuổi 14 ngày Bảng 4. Cường độ kháng nén đơn của mẫu M5, M6, M11, M12, M17, M18, M23, M24 ứng với 28 ngày tuổi Mẫu Nguyên dạng 13% 14% 15% 16% Cường độ nén kN/m2 19,6 796.803 821.004 975.392 928.220 Hình 8. Sự gia tăng cường độ kháng nén đơn tương ứng với tỷ lệ đất/xi măng ở độ tuổi 28 ngày Trên cơ sở kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đơn của đất gia cố bằng xi măng ta rút ra một số kết luận sau: - Cường độ chịu nén đơn của hỗn hợp mẫu đất trộn xi măng lớn hơn khoảng 50 lần so với đất tự nhiên ở khu vực Thành phố Cần Thơ. - Hầu hết các mẫu đất trộn xi măng đều có cường độ nén đơn tăng theo sự gia tăng của hàm lượng xi măng và tăng theo thời gian bảo dưỡng (giới hạn ở đề tài này là 28 ngày tuổi), tuy nhiên cường độ của hỗn hợp đất gia cố xi măng cao nhất khi hàm lượng xi măng VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 451
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 khoảng 15% và hàm lượng xi măng đến 16% thì cường độ chịu nén giảm. Hàm lượng tối ưu và hiệu quả kinh tế của hỗn hợp đất xi măng khi xử lý đất yếu ở khu vực TP Cần Thơ là 15% xi măng với cường độ chịu nén đơn là 975.743 KN/m2 ở 28 ngày (hàm lượng này đồng nghĩa với việc sử dụng 220 kg xi măng cho 1 m3 đất tự nhiên). 4. ỨNG DỤNG ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀ MỐ CHO CẦU BÌNH THỦY 2, THÀNH PHỐ CẦN THƠ 4.1. Mô tả công trình Tên dự án: Dự án Đường Mậu Thân- Sân bay Trà Nóc, Thành Phố Cần Thơ. Chủ đầu tư dự án: Sở giao thông vận tải –Thành Phố Cần Thơ. Cơ quan quản lý dự án: Ban QLDA- Đầu tư xây dựng giao thông Cần Thơ. Tên gói thầu: Gói thầu số 5A- Cầu Bình Thủy 2. Phạm vi gói thầu và địa điểm xây dựng: Gói thầu 5A thuộc địa phận Quận Ninh Kiều và Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ. 4.2. Đặc điểm địa chất Bảng 5. Các thông số vật liệu của mô hình Plaxis Thông số Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp5 Đơn vị Đất sét Bùn sét lẫn ít Sét –bụi sét Sét- sét pha Sét- bui sét Mô tả màu bụi, màu xám màu nâu, lẫn bụi, màu màu nâu. vàng xanh, xám đen xám xanh nâu,vàng nâu Mô hình Mohr Mohr Mohr Mohr Coulomb Mohr Coulomb vật liệu Coulomb Coulomb Coulomb Loại ứng Drained Undrained Undrained Undrained Drained xử h 1,2 13,6 15,0 10,0 11,3 m γunsat 18 15,9 18,6 18,3 18,6 kN/m3 γ sat 18 15,9 18,6 18,3 18,6 kN/m3 kx 1,2 E-04 1,18E-04 6,82E-04 0,86 E-04 0,86 E-04 m/day ky 0,6 E-04 5,90E-05 3,41E-04 0,86 E-04 0,86 E-04 m/day Eref 20000 4000 23100 15200 15200 kN/m2 ν 0,3 0,35 0,33 0,15 0,15 c 10 0,8 4,4 2,2 2,5 kN/m2 ϕ 26 2,38 14,7 9,42 8,26 Độ 5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 5.1. Độ lún mố cầu - Xác định khối móng quy ước Chiều dài trụ tính từ đáy lớp đất yếu: Ltb= 52.3-(16-0,8)=37,1(m) 452 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 + Tính góc ma sát trung bình trong đoạn ϕtb ϕtb =( ∑ϕi.li )/Ltb = (601'*15 +1407'*10 + 9042'*11.3) / 37,1 = 9.110 Xác định Bqu, Lqu từ khối móng quy ước: Bqu = B1 + 2Ltb *tan(ϕtb / 4) = 5.5 + 2*36.3*tan(9.110 / 4) = 8.39(m) Lqu = Lm + 2* Ltb *tan(ϕtb / 4) = 17.6 + 2*7.1*tan(9.110 / 4) = 18.16(m) - Tính lún mố cầu theo từng lớp phân tố Ứng suất gây lún: σgl* = Ntc/F +γtb. h - γ. h Diện tích khối móng quy ước: Fqu = Bqu * Lqu =8.39*18.16=152.36(m2) Khối lượng đất trong móng khối quy ước. qd = Fqu * ∑ γ i .hi = 152.36*(1.2*18+17.5*14.8+18.6*15+18.3*10+18.6*11.3) =152.36*952.78=145165(kN) Khối lượng bê tông trong móng khối quy ước qbt = (17.763*18.64*25+0.45*0.45*52.3*3*12*25)=17809(kN) Khối lượng đất mà bê tông thay thế trong móng khối quy ước qdc=5.5*1.5*18.64*18+0.45*0.45*3*12*(17.5*14.8+18.6*15+18.3*10+18.6*11) =2768.04+6747.624=9515.66 (kN) Khối lượng tổng trên móng khối quy ước Qqu=qd + qbt - qdc = 145165+17809-9515.66 =153458(kN) Tải trọng quy về đáy móng khối quy ước tc N qu = N dai tc + Qqu = 10233 / 1.15 + 153458 = 162356( kN ) Nqutc 162356 Ứng suất dưới đáy móng khối quy ước P = = tc tb =1065(kN / m2 ) Fqu 152.36 Áp lực gây lún σ gl* = Ptbtc − ∑ γ i' h i = 1065 − 952.78 = 112( kN / m 2 ) * Ứng suất do trọng lượng bản thân : σz=∑γi. hi Tại đáy móng khối quy ước: σ52.3 = 1.2*18+17.5*14.8+18.6*15+18.3*10+18.6*11.3=952.78 (kN/m2) * Ứng suất gây lún theo độ sâu: σp = k0 * σgl* VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 453
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Với k0 phụ thuộc vào l/b và z/b Điều kiện tính lún trong phạm vi nền: σp ≤ 0.2σz Bảng 6. Tính toán độ lún của mố cầu theo tổng phân tố Độ z sâu |z/b| k0 σzi σ1i σ1i σ2i e1i e2i Độ lún (m) 2 2 (m) (kN/m ) (kN/m ) (kN/m ) (kN/m2) 2 (cm) -52,3 0 0 1 43,21 952,78 955,28 1066,02 0,510 0,497 0,434 -52,8 -0,5 0,060 0,977 109,47 957,78 960,28 1068,60 0,510 0,497 0,434 -53,3 -1 0,119 0,979 107,158 962,78 965,28 1071,38 0,509 0,498 0,367 -53,8 -1,5 0,179 0,980 105,046 967,78 970,28 1069,35 0,509 0,498 0,367 -54,3 -2 0,238 0,886 93,103 972,78 975,28 1063,11 0,508 0,499 0,300 -54,8 -2,5 0,298 0,887 82,562 977,78 Tổng độ lún (cm) 1,903 Độ lún mố cầu Smc =1.903 cm ≈ 2 cm. Thỏa điều kiện ổn định so với độ lún cho phép của nền đường gần mố cầu ≤ 20cm ( theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262-2000). 5.2. Kết quả mô phỏng tính toán Tính toán độ lún của đoạn 1 nền đường dẫn được gia cố cọc xi măng đất d= 60x60 cm dài L=20 m, khoảng cách cọc s=0,8 m Hình 9. Chuyển vị thẳng đứng S= 6.508 cm 454 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Hình 10. Phân bố ứng suất trong nền móng công trình Hình 11. Phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất Hệ số ổn định : Msf = 0,8312 Độ lún của nền đường dẫn giáp mố cầu trong tính toán plaxis 2D là Sđường dẫn= 6.508 cm, trong khi đó độ lún của mố cầu là Smố cầu=2.000 cm. Độ chênh lệch lún là: ∆S= │ Sđường dẫn - Smố cầu │= 6.508-2.000 = 4.508 cm. VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 455
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Bảng 7. Tổng hợp kết quả Chuyển vị Ứng suất nền Độ lún của Áp lực nước lỗ Hệ số ổn Độ chênh Trường hợp đứng lớn lớn nhất mố cầu 2 rỗng (kN/m2) định lệch lún nhất (cm) (kN/m ) (cm) 1 6.508 584.00 89.79x10-3 0.8312 2.000 4.508 6. KẾT LUẬN 1. Sử dụng giải pháp gia cố nền đường dẫn vào cầu xây dựng trên nền đất yếu bằng phương pháp trụ đất xi măng giải quyết được một số vấn đề về ổn định và biến dạng công trình trên nền đất yếu cụ thể như sau: - Chiều dài và khoảng cách của Trụ đất xi măng được tính toán, thiết kế theo phương pháp thử dần để đạt được độ lún theo yêu cầu tính toán. - Giảm thời gian xây dựng công trình tương đối lớn, chi phí xây dựng công trình rẻ hiệu quả kỹ thuật cao, kiểm tra được chất lượng công trình. 2. Kết quả tính toán Độ lún mố cầu Smc≈ 2 cm. Thỏa điều kiện ổn định so với độ lún cho phép của nền đường gần mố cầu ≤ 20 cm ( theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262-2000). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Châu Ngọc Ẩn, Nền Móng, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp HCM, 2010. 2. Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp HCM, 2010. 3. Pierre Laréal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam, Chương trình hợp tác Việt – Pháp FSP No 4282901, VF.DP.4 1986-1989. 4. Trần Quang Hộ, Công trình trên đất yếu, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp.HCM, 2009. 5. Trần Minh Nghi, “ Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường bằng trụ đất xi măng”. 6. Võ Phán, Hoàng Thế Thao, Phân tích và tính toán móng trụ, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM, 2010. 7. Võ Phán, Công trình trên đất yếu, 2011. 8. Võ Phán, Ngô Phi Minh, Nghiên cứu trụ đất trộn xi măng kết hợp phụ gia để xử lý đất sét chứa vôi vùng Hố Nai – Tỉnh Đồng Nai, Địa kỹ thuật số 3-2008. Người phản biện: GS. TSKH. Nguyễn Văn Thơ 456 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM