Giải pháp bắc thấm xử lý nền đất yếu tại khu tái định cư Sing Việt, Bình Chánh

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẮC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT YẾU

1.1. Khái niệm về đất yếu

1.2. Theo nguồn gốc hình thành

1.3. Theo trạng thái cơ lý tự nhiên của đất yếu

1.4. Giới thiệu về phương pháp bắc thấm kết hợp gia tải trước

1.5. Lịch sử phát triển

1.6. Vật liệu thoát nước ngang

1.7. Trình tự thi công

1.8. Nhận xét chương 1

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BẮC THẤM

2.1. Độ lún do tải

2.2. Độ lún tức thời

2.3. Độ lún cô kết sơ cấp

2.4. Độ lún cô kết thứ cấp

2.5. Cơ sở lý thuyết cho bài toán cô kết thấm

2.6. Các giả thiết cơ bản của bài toán cô kết

2.7. Lời giải tích cho bài toán cô kết thấm

2.8. Lời giải giải tích cho lăng trụ thấm trong điều kiện chỉ gia tải trước

2.9. Các phương pháp đánh giá ổn định và biến dạng theo số liệu quan trắc

2.9.1. Đánh giá độ ổn định theo phương pháp Matsuo

2.9.2. Đánh giá độ ổn định theo phương pháp Asaoka

2.10. Phương pháp giải tích theo TCVN 9355-2013

2.11. Mô phỏng bắc thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn

2.11.1. Phần mềm Plaxis

2.11.2. Cơ sở lý thuyết của phần mềm Plaxis

2.11.3. Mô hình đất nền

2.11.4. Mô hình bắc thấm trong phương pháp phần tử hữu hạn

2.11.5. Phương pháp mô phỏng vùng nền tương đương

2.11.6. Phương pháp mô phỏng PVD như vật liệu đàn hồi có hệ số thấm theo phương đứng tương tự PVT

2.12. Nhận xét chương 2

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP BẮC THẤM ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO KHU TÁI ĐỊNH CƯ SING VIỆT HUYỆN BÌNH CHÁNH TP.HỒ CHÍ MINH

3.1. Tổng quan về công trình

3.2. Điều kiện tự nhiên

3.3. Đặc điểm khí hậu

3.4. Thông số nền đắp

3.5. Thông số tính toán

3.6. Thông số hình học đường

3.7. Thông số về kết cấu áo đường

3.8. Thông số về vật liệu san lấp

3.9. Thông số bắc thấm

3.10. Thiết bị quan trắc

3.11. Trình tự thi công đắp gia tải

3.12. Tính toán độ lún của đất nền theo TCVN 9355-2013

3.12.1. Tính toán độ lún cô kết sơ cấp theo phương pháp tổng lớp phân tổ

3.12.2. Tính độ lún theo thời gian của lớp bùn sét yếu

3.13. Tính toán xử lý nền bằng phần mềm Plaxis 8

3.13.1. Mô phỏng theo phương án 1 (PA1): Quy đổi đất yếu và bắc thấm như vùng nền tương đương

3.13.2. Mô phỏng theo phương án 2 (PA2): Mô phỏng bắc thấm, xem bắc thấm như vật liệu đàn hồi

3.13.3. So sánh kết quả 3 phương pháp tính toán và kết quả quan trắc thực tế

3.14. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Về Giải Pháp Bấc Thấm Xử Lý Đất Yếu Sing Việt

Khu tái định cư Sing Việt, Bình Chánh, đối mặt với thách thức lớn từ nền đất yếu. Đất yếu với thành phần chủ yếu là sét, bùn sét và tạp chất hữu cơ có sức chịu tải thấp (<70kN/m2), gây khó khăn cho xây dựng hạ tầng. Theo quy hoạch, khu vực này sẽ phát triển thành cụm nhà ở và trung tâm thương mại lớn, đòi hỏi giải pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả và kinh tế. Các phương pháp gia cường nền như cọc cát, cọc xi măng đất (CDM), Jet grouting tuy nhanh chóng nhưng chi phí cao. Biện pháp tăng nhanh quá trình cố kết như gia tải, giếng cát, hoặc hút chân không kết hợp bấc thấm là lựa chọn phù hợp hơn. Giải pháp bấc thấm kết hợp gia cố nền đất đang được xem xét để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình, đồng thời tạo tiền đề cho sự phát triển của toàn khu đô thị Sing Việt.

1.1. Đặc Điểm Địa Chất Công Trình Khu Tái Định Cư Sing Việt

Khu tái định cư Sing Việt nằm trên nền đất phù sa mới với thành phần chủ yếu là sét, bùn sét và tạp chất hữu cơ, thường có màu đen, xám đen. Khảo sát địa chất cho thấy đất yếu có sức chịu tải thấp, nhỏ hơn 70kN/m2. Điều này đòi hỏi phải có biện pháp xử lý nền đất yếu trước khi xây dựng các công trình hạ tầng. Chiều dày lớp bùn sét yếu từ 6.5m đến 10m trong khu tái định cư, việc lựa chọn phương pháp gia cố nền đất phù hợp là vô cùng quan trọng.

1.2. Ưu Điểm Của Giải Pháp Bấc Thấm Kết Hợp Gia Tải

Bấc thấm kết hợp gia tải trước mang lại nhiều ưu điểm trong điều kiện thi công tại Bình Chánh. Phương pháp này tận dụng tính thấm của đất sét theo phương ngang, giúp tăng tốc độ cố kết và độ ổn định của đất yếu. Việc sử dụng cát san lấp từ dự án cho gia tải giúp tiết kiệm chi phí. Bấc thấm thi công nhanh, cơ giới hóa cao và thân thiện với môi trường, giúp đẩy nhanh tiến độ dự án. Phương pháp xử lý nền đất yếu này phù hợp với hệ thống giao thông cấp “đường nội bộ”, cấp công trình: Cấp IV.

II. Thách Thức Tính Toán Thiết Kế Bấc Thấm Tại Bình Chánh

Mặc dù bấc thấm mang lại nhiều lợi ích, việc thiết kế và thi công vẫn còn nhiều thách thức. Tính toán thiết kế theo phương pháp giải tích tốn nhiều thời gian và khó khăn trong việc ước lượng thời gian xử lý. Mô phỏng nền đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm ở Việt Nam còn nhiều hạn chế. Cần phân tích số liệu quan trắc để dự đoán độ lún ổn định của nền, độ lún theo thời gian. Đồng thời, phải tính toán độ ổn định của nền trong quá trình đắp, từ đó điều chỉnh chiều cao đắp, chiều dài bấc thấm cho phù hợp.

2.1. Khó Khăn Trong Ước Lượng Thời Gian Thi Công Bấc Thấm

Việc ước lượng chính xác thời gian cần thiết cho quá trình cố kết và ổn định nền đất là một thách thức lớn. Các yếu tố như đặc tính địa chất phức tạp, điều kiện thủy văn thay đổi và ảnh hưởng của quá trình thi công đến độ lún của đất gây khó khăn cho việc dự đoán. Sự khác biệt giữa lý thuyết và thực tế đòi hỏi sự theo dõi sát sao và điều chỉnh liên tục trong quá trình thi công bấc thấm.

2.2. Hạn Chế Trong Mô Phỏng Xử Lý Nền Đất Yếu Bằng Phần Mềm

Các phương pháp mô phỏng hiện tại còn nhiều hạn chế trong việc tái hiện chính xác quá trình cố kết và tương tác giữa bấc thấm và đất. Các yếu tố như sự xáo trộn đất trong quá trình thi công, sự thay đổi độ thấm của đất theo thời gian và sự phức tạp của các mô hình đất gây khó khăn cho việc mô phỏng. Cần có các nghiên cứu và phát triển các mô hình mô phỏng tiên tiến hơn để nâng cao độ chính xác và tin cậy của kết quả.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Giải Tích Mô Phỏng và Quan Trắc Thực Tế

Bài luận văn này so sánh, phân tích kết quả tính toán theo phương pháp giải tích, một số phương pháp mô phỏng phan tử hữu han cùng với kết quả quan trắc thực tế của đường Số 2 thuộc khu tái định cư. Qua đó đưa ra những nhận định, phân tích về phương pháp thiết kế cũng như công tác chọn số liệu địa chất phù hợp nhất cho khu vực, từ đó nhân bản thành tư liệu thiết kế cho các phân còn rất lớn của dự án. Phương pháp nghiên cứu bao gồm nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu mô phỏng và nghiên cứu thực nghiệm.

3.1. Nghiên Cứu Lý Thuyết Về Gia Cố Nền Đất Bằng Bấc Thấm

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước, từ đó đưa ra lựa chọn thích hợp trong thiết kế. Nghiên cứu các công thức tính toán quy đôi hệ số thấm, hệ số cố kết của đất có sử dụng bấc thấm từ kết quả quan trắc.

3.2. Mô Phỏng Số Ứng Dụng Phần Mềm Plaxis Để Tính Toán

Ứng dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng tính toán công trình cụ thể. Nghiên cứu phương pháp mô phỏng sự làm việc của bấc thấm bằng phần mềm Plaxis.

3.3. Thực Nghiệm Thu Thập Dữ Liệu Quan Trắc Độ Lún

Thu thập kết quả quan trắc phương pháp xử lý thực tế. Phân tích và đánh giá kết quả thực tế đồng thời ứng dụng kết quả này vào tính toán xử lý nền bằng bấc thấm vào công trình thực tế.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Phân Tích Kết Quả Quan Trắc Đường Số 2

Luận văn tập trung vào phân tích ngược kết quả tại một mặt cắt quan trắc xử lý nền đường Số 2 thuộc Dự án khu tái định cư Sing Việt. Từ đó, rút ra tỷ số giữa hệ số cô kết theo phương ngang (Ch) và phương đứng (Cv) là 4 lần, đại diện cho lớp đất yếu phổ biến trong khu vực. Ước lượng các tỷ số liên quan đến vùng đất xáo trộn xung quanh bấc thấm để đưa ra bộ thông số sử dụng cho việc tính toán. So sánh kết quả tính toán bằng phương pháp giải tích, phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng vùng nền tương đương và mô phỏng bấc thấm như vật liệu đàn hồi) với kết quả quan trắc thực tế.

4.1. Xác Định Tỷ Lệ Cô Kết Ngang Đứng Ch Cv Từ Dữ Liệu Quan Trắc

Việc xác định chính xác tỷ lệ Ch/Cv là rất quan trọng để mô hình hóa quá trình cố kết của đất yếu dưới tác dụng của bấc thấm. Dữ liệu quan trắc từ đường Số 2 cho thấy tỷ lệ này là 4, cho thấy tính thấm ngang của đất sét cao hơn đáng kể so với tính thấm đứng. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn các thông số đầu vào cho các mô hình mô phỏng số.

4.2. So Sánh Các Phương Pháp Tính Toán Độ Lún Với Quan Trắc

So sánh kết quả tính toán độ lún bằng các phương pháp khác nhau (giải tích, mô phỏng vùng nền tương đương, mô phỏng bấc thấm như vật liệu đàn hồi) với kết quả quan trắc thực tế. Sai khác giữa phương pháp mô phỏng bấc thấm như vật liệu đàn hồi và phương pháp giải tích với quan trắc thực tế dưới 5% ở cuối giai đoạn chờ cố kết trong phạm vi khu tái định cư.

V. Kết Luận Đề Xuất Giải Pháp Tối Ưu Cho Khu Tái Định Cư

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc thiết kế và thi công bấc thấm tại khu tái định cư Sing Việt, Bình Chánh. Việc so sánh các phương pháp tính toán và mô phỏng giúp lựa chọn phương pháp phù hợp nhất cho từng điều kiện cụ thể. Các thông số địa chất được xác định từ kết quả quan trắc giúp nâng cao độ chính xác của các dự báo về độ lún và ổn định của nền đất. Điều này góp phần đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của các công trình hạ tầng tại khu tái định cư.

5.1. Đánh Giá Ưu Nhược Điểm Của Từng Phương Pháp Tính Toán

Đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp tính toán độ lún và ổn định của nền đất, bao gồm phương pháp giải tích, phương pháp mô phỏng vùng nền tương đương và phương pháp mô phỏng bấc thấm như vật liệu đàn hồi. Từ đó, đề xuất phương pháp phù hợp nhất cho từng giai đoạn thiết kế và thi công.

5.2. Đề Xuất Các Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Thi Công Bấc Thấm

Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả thi công bấc thấm, bao gồm cải tiến quy trình thi công, lựa chọn vật liệu phù hợp và áp dụng các biện pháp kiểm soát chất lượng chặt chẽ. Đồng thời, đề xuất các phương pháp theo dõi và đánh giá hiệu quả xử lý nền trong quá trình thi công và sau khi hoàn thành.

Ứng dụng giải pháp bắc thấm để xử lý nền đất yếu dưới nền đường vào khu tái định cư Sing Việt, huyện Bình Chánh, TP.HCM