Tải bản đầy đủ (.docx) (83 trang)

Nghiên cứu phương án xử lý nền nhà xưởng gia cố ở một số khu công nghiệp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.28 MB, 83 trang )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN NGỌC LINH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XƯỞNG GIA
CỐ Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
Mã số: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2019


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ THANH HẢI
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. VÕ PHÁN
Cán bộ chấm nhận xét 2: GS. TS. TRẦN THỊ THANH
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 03 tháng 07
năm 2019
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. Bùi Trường Sơn
2. PGS. TS. Võ Phán
3. GS. TS. Trần Thị Thanh
4. TS. Nguyễn Việt Tuấn
5. TS. Lại Văn Quí

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau


khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS. TS. BÙI TRƯỜNG SƠN

TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC lập - Tự do - Hạnh Phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Trần Ngọc Linh

MSHV: 1570121

Ngày, tháng, năm sinh: 24/08/1991

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm


Mã số: 60580204

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHUƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XUỞNG
GIA CỐ Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tổng quan về cọc xi măng đất và cơ sở lý thuyết tính toán độ lún của nền gia cố bằng cọc
xi măng đất.
2. Tính toán độ lún của nền khu công nghiệp khi gia cố cọc xi măng đất bằng phương pháp
phân tích với chiều dài và khoảng cách cọc thay đổi.
3. Mô phỏng ứng xử lún của nền đất yếu gia cố cọc xi măng đất bằng phương pháp phần tử
hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D với chiều dài và khoảng cách cọc thay đổi. So
sánh đánh giá độ lún khi thay đổi chiều dài và khoảng cách cọc theo hai phương pháp
trên.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/03/2018
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
Tp. HCM, ngày ... thảng ... năm 2019
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. ĐÕ THANH HẢI

PGS.TS. LÊ BÁ VINH
TS. LÊ ANH TUẤN
LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, học viên gửi đến quý thầy cô trong Bộ môn Địa Cơ Nền Móng lòng biết
ơn sâu sắc, nhờ sự hướng dẫn, giảng dạy tận tình cho học viên những kiến thức quý báu
trong các học kỳ vừa qua. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành.



Học viên chân thành cảm ơn sự tận tâm giúp đỡ của TS Đỗ Thanh Hải, Thầy đã hết
lòng giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian học tập, Thầy đã hỗ trợ em rất nhiều về kiến
thức chuyên môn, nguồn tài liệu và những lời động viên trong quá trình học viên học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Học viên xin chân thành cảm ơn PGS. TS Lê Bá Vinh, PGS. TS Võ Phán, PGS. TS Bùi
Trường Sơn, PGS. TS Châu Ngọc Ẩn, PGS. TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa với
tinh thần đầy nhiệt huyết và lòng yêu nghề, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho học
viên nhiều tài liệu quan trọng và cần thiết trong quá trình học tập qua các học kỳ.
Xin gửi đến Cha Mẹ lòng biết ơn vì luôn động viên, tạo điều kiện cho con học tập và
nghiên cứu.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài:
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN NHÀ XƯỞNG GIA CỐ Ở
MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP
Cọc xi măng đất đã được ứng dụng để gia cố nền khu công nghiệp Hiệp Phước-Nhà
Bè với bề dày lớp đất yếu lên đến 27 m. Cọc xi măng đất thi công bằng cánh trộn đạt hiệu
quả ở độ sâu nhỏ hơn 20 m và không thể xuyên hết lớp đất yếu nên phần đất yếu còn lại
dưới mũi cọc sẽ gây nên lún cố kết. Vì vậy, luận văn tập trung nghiên cứu ứng xử cố kết
của vùng gia cố và đất yếu dưới vùng gia cố cũng như ứng xử cố kết của nền sau gia cố
với chiều dài cọc và khoảng cách bố trí cọc thay đổi để làm rõ mối quan hệ giữa độ lún cố
kết với chiều dài cọc, khoảng cách cọc và độ lún cố kết theo thời gian khi gia cố nền đất
yếu bằng cọc xi măng đất dạng cọc treo. Nghiên cứu được tiến hành bằng phương pháp
phân tích mà trong đó độ lún khối gia cố tính theo tiêu chuẩn TK Geol3: 2013 và Chai and
Carter 2011 và phương pháp mô phỏng bằng phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis
2D. Kết quả nghiên cứu đạt được là: (1) Độ lún trong khối gia cố nhỏ, khoảng dưới 1%
chiều dài cọc và độ lún tăng khi tăng chiều dài cọc và tăng khoảng cách cọc. Để giảm độ

lún trong khối gia cố thì việc giữ nguyên chiều dài cọc và giảm khoảng cách cọc mỗi 0.2 m
sẽ hiệu quả hơn 2 lần khi giữ nguyên khoảng cách cọc và giảm chiều dài cọc mỗi 2 m; (2)
Độ lún vùng dưới khối gia cố giảm khi tăng chiều dài cọc. Khi giữ nguyên khoảng cách
cọc và tăng chiều dài cọc, với chiều dài cọc tăng mỗi 2 m, độ lún giảm từ 6-15%; (3) Độ
lún tổng của nền sau khi gia cố giảm khi tăng chiều dài cọc; (4) Cả hai phương pháp phân
tích đều cho kết quả tính toán gần giống nhau về độ lún theo thời gian với sự khác nhau
không quá 2 cm; (5) Độ lún tính bằng phần tử hữu hạn gần với tác giả Chai and Carter
2011 và để thiên về an toàn có thể tính theo tiêu chuẩn TK Geo 13: 2013.


THESIS SUMMARY
Topic:
STUDY ON SOIL IMPROVEMENT METHODS OF INDUSTRIAL
FACTORY GROUND IN SOME AREAS.
Soil-cement columns have been applied to reinforce Hiep Phuoc-Nha Be industrial
zone with a thickness of 27 m soft soil. Soil-cement columns are effective at a depth of
less than 20 m and cannot penetrate the thickness of soft soil. The clay layer remaining
under the soil-cement column will cause consolidation settlement. Therefore, the thesis
focuses on settlement of the reinforcement block and soft soil under the reinforcement
block with the soil- cement column lengths and the different spacing layout. Thesis
clarifies the relationship between consolidation settlement and time dependent
consolidation settlement with column length and spacing of columns. The study was
conducted by analytical method in which settlement of reinforcement block calculated
according to TK Geol3: 2013 and Chai and Carter 2011 and method of using finite
element simulation using Plaxis 2D software. Research results are: (1) Settlement in
reinforcement block is about less than 1% of column length and increased settlement when
increasing column length and column spacing. In order to reduce the settlement in the
reinforcement block, keeping the column length and reducing the column spacing every
0.2 m will be more efficient than 2 times when keeping the spacing distance and reducing
the column length every 2 m; (2) The settlement under the reinforced block decreases with

increasing column length. When the column distance is maintained and the column length
is increased, with the column length increasing every 2 m, the settlement decreases from
6% to 15%; (3) Total settlement of the foundation after reinforcement decreases when
increasing the column length; (4) Both methods of analysis give a similar result of time
dependent consolidation settlement with a difference of not more than 2 cm; (5) Settlement
by finite element is close to Chai and Carter 2011 and for safety it can be calculated
according to TK Geo 13: 2013 standard.


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu,
hình ảnh, bảng biểu trong đề tài đều chân thực, không trùng lặp với các nghiên cứu nào
trước đây. Các bảng biểu, hình ảnh, tài liệu, số liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú
thích thu thập chính xác rõ ràng.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1


3.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH................................................................42
3.2.1. Vị trí gia cố..........................................................................................43
3.2.2. Điều kiện địa chất................................................................................43
3.2.3. Tải họng thiết kế..................................................................................45
3.2.4. Thông số cọc xi măng đất....................................................................46
3.2.5. Tính toán độ lún trong khối gia cố.......................................................46
3.2.5.1.................................................................. Theo tiêu chuẩn TK Geo 13 46
a. Sức chống cắt không thoát nước của cọc............................................46
b. Sự phân bố tải trọng và gia tăng ứng suất trong nền gia cố................47

c. Tính lún...............................................................................................47
d. Độ cố kết và độ lún theo thời gian......................................................47
3.2.5.2. Theo Chai and Carter (2011).........................................................47
a. Sự phân bố ứng suất và tính toán độ lún.............................................48
b. Độ cố kết và độ lún theo thời gian......................................................48
3.2.6. Tính toán độ lún vùng dưới khối gia cố..............................................48
3.2.7. Tính toán độ lún theo phần tử hữu hạn...............................................48
a. Mô hình...............................................................................................48
b. Mô hình 2D.........................................................................................49
c. Mô hình vật liệu..................................................................................50
3.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................................53
3.3.1. Chiều sâu tính lún khi chưa gia cố.......................................................53
3.3.2. Độ lún trong khối gia cố......................................................................53
3.3.3. Độ lún cố kết vùng dưới gia cố...........................................................55
3.3.4. Đô lún tổng của nền sau gia cố...........................................................56


3.3.5. Độ lún theo thời gian...........................................................................58
3.3.5.1. Trong khối gia cố...........................................................................58
3.3.5.2. Vùng dưới khối gia cố...................................................................60
3.3.5.3. Độ lún tổng theo thời gian.............................................................61
3.3.5.4. Độ lún cố kết còn lại sau thời gian thi công..................................62
3.3.6. Độ lún tính toán theo phần mềm Plaxis 2D.........................................62
3.3.7. Độ lún khối gia cố theo phần tử hữu hạn.............................................62
3.3.8. Độ lún vùng dưới khối gia cố theo phần tử hữu hạn..........................64
3.3.8.2. Độ lún tổng của nền theo phần tử hữu hạn..................................65
3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...........................................................................66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................71
TÓM TẮT LÍ LỊCH HỌC VIÊN...........................................................................74

PHỤ LỤC A TÔNG QUAN VỀ XI MĂNG ĐẤT....................................................1
PHỤ LỤC B TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA NỀN GIA CỐ BANG cọc XI
MĂNG ĐẤT..........................................................................................................5


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cánh trộn khô (Larsson 2005)..................................................................
Hình 1.2 Cánh trộn ướt trong DMM (Larsson 2005)...............................................6
Hình 1.3 Quá trình thi công cọc xi măng đất bằng cánh trộn ướt (Jie Han 2015) 6
Hình 1.4 Mô hình bố trí cọc xi măng đất.................................................................7
Hình 1.5 Cọc xi măng đất được ứng dụng giảm lún và tăng khả năng chịu tải của
bể chứa ở Texas (Hayward Baker 2019)...................................................................8
Hình 1.6 ứng dụng cọc xi măng đất để làm tường chống xói gần biển cho nhà ở
Florida (Hayward Baker 2019)................................................................................8
Hình 1.7 Đường cong ứng suất - biến dạng mẫu đất xi măng (Kitazume &
Terashi 2013)............................................................................................................9
Hình 1.8 Mô đun đàn hồi Eso (Jie Han 2015)........................................................12
Hình 1.9 Sự phân phối dung trọng của mẫu đất trộn được khoan ở hiện trường
(Theo Michael P.Navin 2005 từ nguồn McGinn & O’Rourke 2003)..................... 13
Hình 1.10 Sự phân phối dung trọng của mẫu đất trộn ướt (Theo Michael P.Navin 2005 từ
nguồn McGinn & O’Rourke 2003)........................................................................ 14
Hình 2.1 Giá trị diện tích khi gia cố cọc xi măng đất: a) Lưới bố trí đều giữa các cọc, b)
Móng bè (Topolnicki, 2004)....................................................................................15
Hình 2.2 Bố trí lưới hình ô vuông..........................................................................16
Hình 2.3 Bố trí lưới tam giác..................................................................................17
Hình 2.4 Phân vùng nền đất được gia cố (TK Geo 13: 2013)................................19
Hình 2.5 Sơ đồ chuyển tải họng vào cọc và nền đất để tính độ sâu của vùng chuyển tiếp
(Vùng A) (Alen 2006).............................................................................................20



Hình 2.6 Mô hình phân phối tải trọng để tính toán gia tăng ứng suất vào nền đất được gia
cố (TK Geo 13: 2013).............................................................................................21


Hình 3.14 Áp lực nước lỗ rỗng trong khối gia cố.................................................63
Hình 3.15 Độ lún vùng dưới khối gia cố theo mô hình PTHH.............................64
Hình 3.16 Độ lún tổng cộng của nền sau khi xử lý theo mô hình PTHH..............65


DANH MỤC BẢNG BIÊU

Bảng 1.1 Cường độ nén của xi măng đất theo loại đất trong phương pháp trộn
ướt (Elias et al., 2006).............................................................................................10
Bảng 1.2 Cường độ qu tại hiện trường và hệ số thấm k của mẫu đất xi măng (Topolnicki
2004).......................................................................................................................10
Bảng 1.3 Bảng tóm tắt mối quan hệ giữa Eo-qu cho mẫu đất sét trộn xi măng (Anna Marta
2014)........................................................................................................................11
Bảng 1.4 Mối quan hệ giữa Eso và qu của mẫu đất xi măng đất thi công theo phương pháp
ướt (Theo Michael p. Navin 2005 từ nguồn Ou et al., 1996)................................. 12
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất khu vực gia cố................................................44
Bảng 3.2 Các giá trị cường độ và độ cứng của các lớp đất....................................45
Bảng 3.3 Tải trọng bên trên tác dụng lên nền.........................................................46
Bảng 3.4 Các trường hợp phân tích bài toán trong Plaxis 2D................................49
Bảng 3.5 Mô hình vật liệu và thông số của các lớp đất..........................................51
Bảng 3.6 Mô hình vật liệu và thông số của cọc xi măng đất..................................52
Bảng 3.7 Các bước chạy bài toán Plaxis 2D...........................................................52
Bảng 3.8 Độ lún của vùng gia cố............................................................................54
Bảng 3.9 Độ lún cố kết vùng dưới khối gia cố......................................................56
Bảng 3.10 Độ lún tổng theo TK Geo 2013 và Chai and Carter 2011.....................57

Bảng 3.11 Độ lún cố kết còn lại sau thời gian 6 tháng thi công.............................62
Bảng 3.12 Chênh lệch độ lún trong khối gia cố giữa các phương pháp.................64
Bảng 3.13 Chênh lệch độ lún tổng của nền đất được gia cố cố giữa các phương pháp
.................................................................................................................................65


DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Danh mục kí hiệu:
A
- diện tích tổng khu vực gia cố
Acoi, Ac

- diện tích cọc xi măng đất

ữs, ỚCS ữ

- tỉ số diện tích thay thế hay tỉ lệ diện tích gia cố

Asoil

- diện tích đất xung quanh cọc

B

- bề rộng tải đắp

c

- lực dính của đất


c'

- lực dính hữu hiêu của đất

Cc

- chỉ số nén

Cci

- chỉ số nén lớp đất thứ i

Cr

- hệ số cố kết của đất yếu theo phương ngang

cs

- chỉ số nở

Cu

- cường độ cắt không thoát nước của đất

Cu,col

- cường độ cắt không thoát nước của cọc xi măng đất

Cuk


- sức chống cắt không thoát nước của cọc

cv

- hệ sô cô kêt

Cv2

- hệ số cố kết lớp đất bên dưới

Ch,col

- hệ so cố kết theo phương ngang của cọc

D, Dc, Ds - mô đun nén, mô đun nén giới hạn của cọc, mô đun nén giới hạn của đất
Dci, Dsi - mô đun nén của cọc xi măng đất và đất xung quanh của lớp đất Hii


deol, de - đường kính cọc xi măng đất
de

- đường kính vùng ảnh hưởng

ds

- đường kính vùng đất bị xáo trộn

e


- hệ số rỗng ban đầu

Eo

- mô đun đàn hồi

eoi

- hệ số rỗng ban đầu của đất

Eso

- mô dun đàn hồi cát tuyến

Ec

- mô đun của cọc xi măng đất
es -

hệ số rỗng của cọc và đất xung quanh

Ec.pl, Ec,ax -

mô đun đàn hồi của cọc và đất xung quanh trong mô hình biến dạng phẳng và
đối xứng trục

Ecoi

- mô đun đàn hồi của cọc


Eoed

- mô đun tổng biến dạng của đất

Esi

- mô đun trung bình của đất xung quanh

Esoii, Ecoi

- biến dạng ở vùng đất xung quanh, biến dạng trong cọc

Ez, Ev

- biến dạng thẳng đứng và biến dạng thể tích tại
xung quanh và cọc xi măng đất

Gs

- tỷ trọng hạt

H

- bề dày lớp đất yếu

Hi,

- bề dày của lớp đất yếu thứ i có tính nén lún lớn

E


- hệ số phân bố ứng suất theo chiều sâu

k, kc
kbiock, kcoi, -

của đất

độ sâu bất kỳ của đất

- hệ số thấm của xi măng đất
hệ số thấm của khối gia cố, hệ số thấm của cọc xi măng đất, hệ số ksoii

thấm


11
ks

- hệ số thấm của vùng đất bị xáo trộn

kv,col

- hệ số thấm theo phương đứng của cọc xi măng đất

kvi

- hệ số thấm thẳng đứng của lớp đất bên trên

kv2, Ev2


- hệ số thấm theo phương đứng và mô đun của lớp đất tương đương bên
dưới

kh, kv

- hệ số thấm theo phương ngang và phương đứng của nền đất yếu

kh, soil

- hệ số thấm theo phương ngang của đất tự nhiên

Lcol

- chiều dài cọc xi măng đất

m

- tỉ số tập trung ứng suất hay tỉ số mô đun

Mblock

- mô đun nén của khối đất gia cố

Mcol

- mô đun nén của cọc xi măng đất

Msoil


- mô đun nén của đất xung quanh

mvc

- hệ số nén thể tích của cọc

mvs

- hệ số nén thể tích của đất yếu

ns

- tỷ lệ tập trung ứng suất giữa ứng suất thẳng đứng trong cọc và đất
xung quanh

TỊc

- hệ số phân bố tải trọng

q

- tải trọng ngoài phân bố đều

qo

- tải trọng tác dụng vào bề mặt nền đất gia cố

qi

- tải trọng tác dụng xuống đáy khối gia cố


qu

- cường độ nén nở hông tự do

qu,coi

- cường độ nén không thoát nước của cọc xi măng đất

R

- bán kính ảnh hưởng

R

- bán kính của vùng thoát nước


12


r, rc

- bán kính của cọc xi măng đất

re

- bán kính vùng đất xung quanh

S(t)


- độ lún theo thời gian của nền

s, Si, S2

- độ lún tổng, độ lún khối gia cố, độ lún cố kết đất dưới khối gia cố

So

- độ lún trước khi cải thiện của nền đất

Sc/c, c/c

- khoảng cách từ tim cọc đến tim cọc

Sci

- độ lún cố kết tại lớp thứ i

Sf

- độ lún cuối cùng vào lúc kết thúc quá trình cố kết

Sr

- độ bão hòa

St

- độ lún bề mặt hên cùng tại thời điểm t


t

- thời gian cố kết của đất

Tv

- nhân tố thời gian theo phương đứng

U(t)

- độ cố kết theo thời gian của nền

Uo

- áp lực nước lỗ rỗng ban đầu

Ut

- áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm t

Uvr

- độ cố kết trung bình

Uv

- độ cố kết theo phương đứng

Ur


- độ cố kết theo phương ngang

w

- độ ẩm tự nhiên của đất

X

- khoảng cách từ tâm tải họng theo phương ngang vuông góc với bền
mặt nền đất

z

- chiều sâu của điểm đang xét trong nền đất

Zfic

- độ sâu giả định


Otvo otvj

- hệ số nén của cọc và đất xung quanh

Y

- dung trọng hay trọng lượng riêng (kN/m3)

yd


- dung trọng khô của đất

yw

- dung trọng tự nhiên của đất

&ƠC

- độ gia tăng ứng suất vào nền đất gia cố

Aơ c, max

- độ gia tăng ứng suất lớn nhất của cọc

Aa'i

- ứng suất do tải trọng ngoài gây ra ở giữa lớp thứ i

E

- biến dạng của khối gia cố tương đương

Ecol

- biến dạng trong cọc

Esoil

- biến dạng ở đất xung quanh


Scot,max

- biến dạng của cọc

ĨỊC

- hệ số phân phối tải trọng

K*

- chỉ số trương nở điều chỉnh

Ấ*

- chỉ số nén điều chỉnh

ục, ụs

- tỉ lệ ứng suất trong cọc và đất xung quanh

V

- hệ số poisson

Vc, vs

- hệ số poisson của cọc và đất

Ơ


- ứng suất trung bình theo phương đứng tác dụng vào nền

Ơ

- ứng suất hữu hiệu

Ơ avi

- ứng suất có hiệu do họng lượng bản thân gây ra ở giữa lớp đất thứ

ơ c, max

- ứng suất nén cực hạn của cọc

Ơ col, Ộ col

- các tham số cường độ

Ơ h,col

- ứng suất theo phương ngang của cọc


Ocol

- ứng suất tác dụng lên cọc xi măng đất

ơh


- ứng suất tổng theo phương ngang tại ranh giới giữa cọc và đất

ơ'p

- áp lực tiền cố kết

ơsl, ơc

- ứng suất tổng trung bình của cọc và đất nền xung quanh

Osoil

- ứng suất tác dụng lên đất xung quanh

ơvi’

- ứng suất có hiệu trong lóp đất IỈ2i

—1
ơ voi

- ứng suất do tải trọng bản thân của đất ở giữa lớp thứ i



- góc ma sát trong của đất
- góc ma sát trong hữu hiệu của đất

&ƠC


- độ gia tăng ứng suất

Aơsoil

- độ gia tăng ứng suất thẳng đứng vào đất

kơv.col

- độ gia tăng ứng suất thẳng đứng vào cọc

Danh mục chữ viết tắt
CDM
- Cement Deep Mixing
DMM

- Deep Mixing Method

MC

- mô hình Mohr Coloumb

PTHH

- phần tử hữu hạn

ss

- mô hình Soft Soil

2D


- 2 Dimension


MỞ ĐẰU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, ngành xây dựng Việt Nam
cũng có sự phát triển mạnh mẽ, nhiều công trình cao tầng, khu công nghiệp mọc lên ở
các khu đô thị lớn. Công nghệ xử lý nền móng bằng cọc nhồi, cọc ép, cọc cát thường
được sử dụng để gia cố nền. Tuy nhiên, giá thành nguyên vật liệu ngày càng tăng gây
khó khăn đối với chủ đầu tư và nhà thầu .
Những năm đầu thế kỷ này, ở nước ta nói chung và các tỉnh thành phía nam nói
riêng, biện pháp xử lý nền móng thường lựa chọn cọc khoan nhồi bê tông cốt thép, cọc
ép với công trình tải trọng lớn. Các loại cọc này có những khuyết điểm như giá thành
cao, tiến độ thi công kéo dài, gây ô nhiễm môi trường...
So với công nghệ móng cọc khác, công nghệ cọc xi măng đất tỏ ra khá hiệu quả
về mặt kinh tế do tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ ngay dưới chân công trình.
Công nghệ cọc xi măng đất cũng phù hợp với những khu vực có bề dày lớp đất yếu
khá lớn, đặc biệt ở những khu vực Đồng bằng Nam bộ.
Công nghệ đất trộn xi măng đã được nhiều công ty ở Việt Nam đưa vào khai thác,
thiết kế và thi công có hiệu quả trong những năm gần đây. Tuy nhiên phạm vi áp dụng
chủ yếu là xử lý nền móng cho các công trình giao thông, thủy lợi. Việc nghiên cứu và
áp dụng vào xử lý nền móng cho các công trình khu công nghiệp rất có tiềm năng. Vì
vậy, luận văn này tập trung nghiên cứu “Nghiên cứu phương án xử lý nền nhà
xưởng gia cố ở một số khu công nghiệp”. Công nghệ cọc xỉ măng đất với các ưu
điểm về giá thành hợp lý hơn so với các công nghệ khác do không tốn nhiều nguyên
liệu, tận dụng nguồn vật liệu tại chỗ, thiết bị thi công không quá phức tạp, thời gian thi
công ngắn. Do đó cọc xi măng đất có thể là phương pháp đáng để xem xét đánh giá,
nghiên cứu trong quá trình thiết kế và thi công.



2
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu là đưa ra giải pháp tính toán thiết kế về mặt lý thuyết của gia
cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất, trên cơ sở đó kiến nghị phạm vi áp dụng. Bên
cạnh, nghiên cứu ứng xử cố kết của nền nhà xưởng được gia cố bằng cọc xi măng đất
với các bài toán khác nhau bằng phương pháp phân tích và bằng phần tử hữu hạn sử
dụng phần mềm Plaxis 2D.
III.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Luận văn nghiên cứu theo các phương pháp sau:
- về lý thuyết: Nghiên cứu các phương pháp tính toán độ lún nền đất yếu gia cố
bằng cọc xi măng đất.
- Mô phỏng: Phân tích ứng xử cố kết của nền đất yếu được gia cố bằng cọc xi
măng đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D.
IV. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Đề tài nghiên cứu phương án gia cố nền nhà xưởng ở một số khu công nghiệp là
An Hạ-Long An và Hiệp Phước-Nhà Bè. Tuy nhiên, quá trình thu thập số liệu gặp khó
khăn nên chỉ thu thập được số liệu tại khu công nghiêp Hiệp Phước-Nhà Bè. Phương
án gia cố nền bằng cọc xi măng đất là phương án được lựa chọn. Vị trí gia cố là khu
công nghiệp Hiệp Phước-Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh, số liệu thu thập được sử
dụng để phân tích ứng xử cố kết của nền đất yếu gia cố cọc xi măng đất tại khu công
nghiệp Hiệp Phước-Nhà Bè.
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Nội dung của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về cọc xi măng đất.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích ứng xử cố kết của nền đất yếu gia cố bằng cọc xi
măng đất.


3

Chương 3: Tính toán độ lún nền đất yếu được xử lý bằng cọc xi măng đất tại khu công
nghiệp Hiệp Phước - Nhà Bè theo phương pháp phân tích và phần tử hữu hạn sử dụng
phần mềm Plaxis 2D.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ cọc XI MĂNG ĐẤT

1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, các phương pháp gia cố nền đất yếu đã rất phát triển. Một số phương pháp
được sử dụng phổ biến nhất là: Vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật, đất trộn vôi, giếng cát,
bấc thấm kết hợp gia tải trước hoặc bơm hút chân không, cọc xi măng đất.
Hỗn hợp đất trộn xi măng mà phổ biến là trộn sâu, là toàn bộ kỹ thuật xử lý đất bằng
cách trộn đất hiện có với chất kết dính là xi măng, để tạo ra các hạt tổng hợp có đặc tính
cứng hơn so với đất ban đầu. Phương pháp đất trộn xi măng này bắt đầu ở Nhật Bản khoảng
năm thập kỷ trước. Kể từ đó, phương pháp này được sử dụng rộng rãi và cho đến bây giờ nó
đã rất phát triển, đặc biệt là ở các nước Scandinavi và Hoa Kì.
1.2. Sơ LUỢC LỊCH

SỬ PHÁT TRIỂN CỌC XI MĂNG ĐẤT

Cọc xi măng đất xuất phát tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 60. Trộn khô dùng
xi măng bột được dùng ở Nhật Bản từ những năm 70. Trong khoảng thời gian đó, cọc đất xi
măng cũng ra đời ở Thụy Điển. Trộn ướt dùng vữa xi măng cũng được Nhật Bản áp dụng
trong những năm 70. Phương pháp dần được phổ biến ra thế giới, gần đây hỗn hợp xi măng,
vôi với thạch cao, tro bay, xỉ cũng được giới thiệu. Thiết bị trộn xi măng đất cũng ngày càng
được cải tiến.
1.3.


KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

Đất trộn xi măng là sản phẩm được tạo ra từ đất và xi măng khô hoặc vữa xi măng (xi
măng và nước), có thể thêm hoặc không thêm phụ gia. (Bruce 2000, Ahnberg 2006 và
Kitazume & Terashi 2013). Cọc xi măng đất được tạo ra tại hiện trường bởi thiết bị khoan.
Đối với công nghệ sử dụng cánh trộn, mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi
đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên kèm theo xi măng được
phun vào đất (bằng áp lực khí nén với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp
dạng vữa ướt).
Đất trộn xỉ măng được phân loại dựa vào phương pháp tạo ra chứng. Dựa vào độ sâu xử
lý nền, đất trộn xi măng có phương pháp trộn nông và ừộn sâu mà hầu hết là ứng dụng trộn


×