Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu cho xây dựng đường ô tô tại cảng Cái Mép Thị Vải

Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô tại cảng quốc tế Cái Mép - Thị Vải, luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng.

• Tác giả: Nguyễn Viết Hường
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phước Minh
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
• Đề tài: Giải Pháp Xử Lý Nền Đất Yếu Trong Xây Dựng Đường Ô Tô Khu Vực Cảng Cái Mép Thị Vải
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU
• 1.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội và giao thông vận tải
• 1.3. Nhận xét chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 2.1. Tổng quan về giải pháp xử lý nền đất yếu của các nước trên thế giới và trong khu vực
• 2.2. Giải pháp xử lý nền đất yếu tại Việt Nam
• 2.3. Giới thiệu chung
• 2.4. Các công trình có nền móng đất yếu đã được xử lý ở Việt Nam
• 2.5. Đánh giá tính kỹ thuật và hiệu quả của các giải pháp xử lý nền đất yếu. Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng
• 2.6. Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng
• 2.7. Nhận xét chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI KHI XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC CẢNG QUỐC TẾ CÁI MÉP – THỊ VẢI
• 3.1. Các nội dung tính toán của giải pháp thiết kế xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải
• 3.2. Các thông số đầu vào
• 3.3. Trình tự tính toán thiết kế cho giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải
• 3.4. Kiểm toán ổn định trượt
• 3.5. Tính toán thiết kế nền đường đất yếu bằng bấc thấm và kết hợp gia tải
• 3.6. Thiết kế chi tiết cho đoạn D1D2
• 3.7. Tính toán xử lý nền đất yếu. Công nghệ thi công của giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải. Đặc điểm phương pháp thi công
• 3.8. Công nghệ thi công
• 3.9. Nhận xét chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô

Xử lý nền đất yếu là một vấn đề quan trọng trong xây dựng đường ô tô, đặc biệt tại khu vực cảng Cái Mép Thị Vải. Đất yếu thường có khả năng chịu tải thấp, dễ bị lún và mất ổn định, gây ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của công trình. Các giải pháp xây dựng hiện đại đã được nghiên cứu và áp dụng để khắc phục tình trạng này, bao gồm các kỹ thuật xử lý đất như sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải, cọc đất gia cố xi măng, và vải địa kỹ thuật. Những phương pháp này không chỉ cải thiện độ ổn định của nền đất mà còn đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả trong quá trình thi công.

1.1. Đặc điểm địa chất khu vực cảng

Khu vực cảng Cái Mép Thị Vải có địa chất phức tạp với lớp đất yếu dày, chủ yếu là đất sét và bùn. Điều kiện này đòi hỏi các giải pháp xây dựng đặc biệt để đảm bảo độ ổn định của nền đường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để xử lý nền đất yếu tại đây. Phương pháp này giúp tăng tốc độ thoát nước, giảm thời gian cố kết và cải thiện khả năng chịu tải của nền đất.

1.2. Công nghệ xây dựng đường hiện đại

Các công nghệ xây dựng đường hiện đại đã được áp dụng tại khu vực cảng Cái Mép Thị Vải để đối phó với điều kiện đất yếu. Trong đó, kỹ thuật xây dựng đường ô tô sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải đã chứng minh tính hiệu quả cao. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường độ ổn định của nền đường mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian thi công. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng, việc kết hợp giữa bấc thấm và gia tải giúp đẩy nhanh quá trình cố kết, từ đó nâng cao chất lượng và tuổi thọ của công trình.

II. Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải

Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải là một trong những phương pháp tiên tiến được áp dụng rộng rãi trong xây dựng đường ô tô tại khu vực cảng Cái Mép Thị Vải. Phương pháp này dựa trên nguyên lý thoát nước thẳng đứng thông qua các bấc thấm, kết hợp với việc gia tải để tăng tốc độ cố kết của đất. Kết quả là nền đất được cải thiện đáng kể về khả năng chịu tải và độ ổn định, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của các công trình giao thông.

2.1. Quy trình thi công bấc thấm kết hợp gia tải

Quy trình thi công đường ô tô sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải bao gồm các bước chính: khảo sát địa chất, thiết kế hệ thống bấc thấm, gia tải và theo dõi quá trình cố kết. Trong đó, việc lựa chọn vị trí và khoảng cách giữa các bấc thấm là yếu tố quyết định đến hiệu quả của phương pháp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khoảng cách tối ưu giữa các bấc thấm là từ 1.0 đến 1.5 mét, tùy thuộc vào đặc điểm địa chất của khu vực.

2.2. Hiệu quả của phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải

Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải đã chứng minh hiệu quả cao trong việc cải tạo nền đất yếu tại khu vực cảng Cái Mép Thị Vải. Kết quả thực nghiệm cho thấy, phương pháp này giúp giảm thời gian cố kết từ 6-12 tháng xuống còn 3-6 tháng, đồng thời tăng khả năng chịu tải của nền đất lên 30-40%. Điều này không chỉ đảm bảo chất lượng công trình mà còn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công đáng kể.

III. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về giải pháp xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô tại cảng Cái Mép Thị Vải đã mang lại những kết quả đáng kể. Các phương pháp xử lý đất yếu như bấc thấm kết hợp gia tải đã được áp dụng thành công, giúp cải thiện đáng kể chất lượng nền đường. Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc kết hợp giữa kỹ thuật xử lý đất và công nghệ xây dựng đường hiện đại là yếu tố then chốt để đảm bảo sự ổn định và bền vững của công trình.

3.1. Kết quả nghiên cứu và đánh giá

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải là phương pháp hiệu quả nhất để xử lý đất yếu khu vực cảng. Phương pháp này không chỉ giúp tăng tốc độ cố kết mà còn cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của nền đất. Các thông số kỹ thuật như khoảng cách giữa các bấc thấm, độ sâu gia tải và thời gian cố kết đã được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả cao nhất.

3.2. Ứng dụng thực tiễn tại cảng Cái Mép Thị Vải

Tại cảng Cái Mép Thị Vải, giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải đã được áp dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng đường ô tô. Kết quả thực tế cho thấy, phương pháp này không chỉ đảm bảo độ ổn định của nền đường mà còn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công. Các công trình áp dụng phương pháp này đã đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật cao, đáp ứng yêu cầu của các dự án giao thông hiện đại.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, với diện tích tự nhiên khoảng 1.975 km² và dân số hơn 1 triệu người năm 2012, là một địa bàn trọng điểm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Việt Nam. Vị trí địa lý đặc biệt, nằm ở cửa ngõ ra biển Đông, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển các ngành kinh tế biển như dầu khí, cảng biển, logistics và du lịch. Cảng Quốc tế Cái Mép – Thị Vải là cụm cảng biển sâu có công suất thông qua đạt khoảng 1,6-2 triệu tấn hàng mỗi năm, đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng quốc tế của Việt Nam.

Tuy nhiên, việc xây dựng các tuyến đường ô tô kết nối cảng với các khu công nghiệp và vùng kinh tế lân cận gặp nhiều khó khăn do điều kiện địa chất yếu, đặc biệt là nền đất yếu có đặc tính dẻo chảy, độ nén lún cao và độ ổn định thấp. Vấn đề xử lý nền đất yếu trở thành ưu tiên hàng đầu nhằm đảm bảo độ bền vững và an toàn cho các công trình giao thông trọng điểm.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu hợp lý, tập trung vào phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải, nhằm đưa ra các thông số kỹ thuật và công nghệ thi công phù hợp cho việc xây dựng đường ô tô khu vực cảng quốc tế Cái Mép – Thị Vải. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực nền đất yếu tại cảng, dựa trên số liệu khảo sát địa chất, khí hậu, thủy văn và điều kiện kinh tế xã hội của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu trong giai đoạn 2006-2012.

Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc nâng cao hiệu quả thi công, rút ngắn thời gian cố kết nền đất, giảm thiểu lún kéo dài và đảm bảo an toàn khai thác đường ô tô phục vụ phát triển kinh tế biển và logistics tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về cơ học đất và kỹ thuật xử lý nền đất yếu, bao gồm:

• Lý thuyết cố kết đất: Mô tả quá trình thoát nước và giảm áp lực lỗ rỗng trong đất yếu dưới tác dụng tải trọng đắp, từ đó xác định thời gian và mức độ lún cố kết.
• Mô hình bấc thấm (PVD - Prefabricated Vertical Drain): Giải pháp thoát nước thẳng đứng nhân tạo giúp tăng tốc độ cố kết đất yếu bằng cách tạo đường thoát nước ngắn nhất.
• Mô hình gia tải tạm thời: Áp dụng tải trọng bổ sung trên nền đất yếu nhằm thúc đẩy quá trình cố kết trước khi thi công lớp mặt đường chính thức.
• Khái niệm về độ ổn định nền đất và kiểm toán trượt: Đánh giá khả năng chịu lực và chống trượt của nền đất sau xử lý.
• Các khái niệm chuyên ngành: Đất yếu, bấc thấm, gia tải, cố kết, lún kéo dài, vải địa kỹ thuật, cọc đất xi măng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, cụ thể:

• Nguồn dữ liệu: Số liệu khảo sát địa chất, khí hậu, thủy văn khu vực cảng Cái Mép – Thị Vải; số liệu quan trắc lún và mực nước ngầm; tài liệu kỹ thuật và các công trình xử lý nền đất yếu đã triển khai tại Việt Nam và quốc tế.
• Phương pháp phân tích: Mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để tính toán thiết kế giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải, kiểm toán độ ổn định trượt nền đường, phân tích các thông số cơ lý đất và hiệu quả xử lý.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu khảo sát địa chất được thu thập từ nhiều điểm khoan thăm dò tại khu vực nền đất yếu, đảm bảo đại diện cho đặc điểm địa chất phức tạp của vùng nghiên cứu.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2016-2017, bao gồm khảo sát hiện trường, phân tích số liệu, thiết kế giải pháp và đánh giá hiệu quả.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, thực tiễn và khả năng ứng dụng cao trong công tác xử lý nền đất yếu tại khu vực cảng quốc tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm nền đất yếu khu vực Cái Mép – Thị Vải: Đất yếu chủ yếu là các lớp sét dẻo, sét pha hữu cơ với giới hạn chảy từ 26,6% đến 75,6%, chỉ số dẻo từ 9,6% đến 47%, dung trọng tự nhiên khoảng 1,52-1,99 g/cm³, lực dính thấp (0,082-0,122 kG/cm²) và góc ma sát trong khoảng 4° đến 23°. Độ nén lún cao, đặc biệt lớp sét béo có hệ số nén lún a1-2 khoảng 0,166 cm²/kG, cho thấy nền đất có tính chất dẻo chảy và dễ biến dạng dưới tải trọng.

2. Hiệu quả giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải: Phương pháp này giúp tăng tốc độ cố kết đất yếu, rút ngắn thời gian lún cố kết từ nhiều năm xuống còn vài tháng. Số liệu quan trắc cho thấy sau 6 tháng gia tải kết hợp bấc thấm, độ lún giảm khoảng 40-60 cm so với nền chưa xử lý, đảm bảo độ ổn định và giảm thiểu lún kéo dài trong quá trình khai thác.

3. Kiểm toán độ ổn định trượt nền đường: Qua mô phỏng, nền đường sau xử lý bằng bấc thấm và gia tải đạt hệ số an toàn trượt trên 1,5, vượt mức yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo không xảy ra hiện tượng trượt trồi trong quá trình thi công và khai thác.

4. So sánh với các giải pháp khác: So với phương pháp giếng cát, cọc đất xi măng hay vải địa kỹ thuật, giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải có ưu điểm vượt trội về thời gian thi công, chi phí hợp lý và hiệu quả kỹ thuật cao, phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp và yêu cầu tiến độ tại khu vực cảng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải phát huy hiệu quả là do bấc thấm tạo ra các đường thoát nước thẳng đứng, giảm chiều dài đường thoát nước trong đất yếu, từ đó tăng tốc độ thoát nước và cố kết. Gia tải tạm thời tạo áp lực lớn hơn áp lực nước lỗ rỗng, thúc đẩy quá trình cố kết nhanh hơn.

Kết quả mô phỏng và quan trắc thực tế phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về xử lý nền đất yếu bằng PVD và gia tải, đồng thời khẳng định tính khả thi và hiệu quả của giải pháp trong điều kiện địa chất đặc thù của khu vực Cái Mép – Thị Vải.

Việc áp dụng giải pháp này không chỉ đảm bảo độ ổn định và giảm lún kéo dài mà còn góp phần rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí bảo trì và nâng cao tuổi thọ công trình giao thông. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ quan trắc lún theo thời gian và bảng so sánh hệ số an toàn trượt giữa các phương án xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải cho các dự án xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu tại khu vực cảng Cái Mép – Thị Vải và các vùng có điều kiện địa chất tương tự, nhằm đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.

2. Xây dựng quy trình kỹ thuật thi công chuẩn hóa, bao gồm các bước lắp đặt bấc thấm, kiểm soát tốc độ gia tải và theo dõi quan trắc lún, do các nhà thầu xây dựng và tư vấn giám sát thực hiện trong vòng 6-12 tháng thi công.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn cho cán bộ kỹ thuật về công nghệ xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm và gia tải, nhằm đảm bảo áp dụng đúng kỹ thuật và xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh trong quá trình thi công.

4. Tăng cường đầu tư thiết bị thi công hiện đại và phần mềm mô phỏng tính toán để tối ưu hóa thiết kế và kiểm soát chất lượng xử lý nền đất yếu, giảm thiểu rủi ro kỹ thuật và chi phí phát sinh.

5. Khuyến nghị các cơ quan quản lý xây dựng và giao thông vận tải ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn áp dụng giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trong các dự án xây dựng đường bộ trên nền đất yếu, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và giám sát thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia địa kỹ thuật: Nghiên cứu và áp dụng các giải pháp xử lý nền đất yếu, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng đường bộ và cảng biển, giúp nâng cao hiệu quả thiết kế và thi công.

2. Nhà thầu xây dựng và tư vấn giám sát: Áp dụng công nghệ bấc thấm kết hợp gia tải trong thi công thực tế, đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình, đồng thời giảm thiểu rủi ro kỹ thuật.

3. Cơ quan quản lý dự án và chính quyền địa phương: Lập kế hoạch, quản lý và giám sát các dự án xây dựng hạ tầng giao thông trên nền đất yếu, đảm bảo an toàn và bền vững cho các công trình trọng điểm.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Tham khảo tài liệu nghiên cứu chuyên sâu về xử lý nền đất yếu, cập nhật các phương pháp và công nghệ mới, phục vụ cho học tập và nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải xử lý nền đất yếu khi xây dựng đường ô tô?
   Nền đất yếu có đặc tính dẻo chảy, độ nén lún cao và độ ổn định thấp, nếu không xử lý sẽ gây lún kéo dài, nứt vỡ mặt đường, ảnh hưởng đến an toàn và tuổi thọ công trình. Xử lý nền giúp tăng cường độ chịu lực và giảm lún, đảm bảo chất lượng đường.

2. Giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải hoạt động như thế nào?
   Bấc thấm tạo các đường thoát nước thẳng đứng giúp nước trong đất yếu thoát nhanh hơn, gia tải tạm thời tạo áp lực thúc đẩy quá trình cố kết đất. Kết hợp hai biện pháp này rút ngắn thời gian lún cố kết và tăng độ ổn định nền.

3. Ưu điểm của phương pháp bấc thấm so với giếng cát hay cọc đất xi măng?
   Phương pháp bấc thấm có thời gian thi công nhanh, chi phí hợp lý, hiệu quả cao trong việc rút ngắn thời gian cố kết, phù hợp với nền đất yếu có bề dày lớn và điều kiện thi công phức tạp.

4. Thời gian thi công và hoàn thiện xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm là bao lâu?
   Thời gian gia tải kết hợp bấc thấm thường từ 6 đến 12 tháng tùy thuộc vào độ dày và tính chất đất yếu, giúp đạt được độ lún cố kết cần thiết trước khi thi công lớp mặt đường chính thức.

5. Có những rủi ro nào khi áp dụng giải pháp này và cách khắc phục?
   Rủi ro gồm mất ổn định trong quá trình gia tải, đứt gãy bấc thấm hoặc lún không đều. Khắc phục bằng kiểm soát tốc độ gia tải, giám sát chặt chẽ quá trình thi công và bảo dưỡng bấc thấm đúng kỹ thuật.

Kết luận

• Đã xác định được đặc điểm địa chất phức tạp của nền đất yếu khu vực cảng quốc tế Cái Mép – Thị Vải với các lớp đất sét dẻo, có độ nén lún cao và độ ổn định thấp.
• Giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải được lựa chọn là phương án hợp lý, giúp tăng tốc độ cố kết, giảm lún kéo dài và đảm bảo độ ổn định nền đường ô tô.
• Kết quả mô phỏng và quan trắc thực tế cho thấy hiệu quả kỹ thuật và kinh tế vượt trội so với các phương pháp truyền thống khác.
• Đề xuất các giải pháp thi công, quản lý và đào tạo nhằm đảm bảo áp dụng thành công công nghệ xử lý nền đất yếu tại khu vực nghiên cứu.
• Khuyến nghị các bên liên quan nghiên cứu, áp dụng và phát triển giải pháp này trong các dự án xây dựng hạ tầng giao thông trên nền đất yếu trong tương lai.

Tiếp theo, cần triển khai thực nghiệm thi công quy mô lớn, đồng thời hoàn thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn áp dụng để nhân rộng giải pháp trong ngành xây dựng giao thông vận tải. Để biết thêm chi tiết và tư vấn kỹ thuật, quý độc giả và chuyên gia có thể liên hệ với các đơn vị nghiên cứu và tư vấn chuyên ngành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VIẾT HƯỜNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ KHU VỰC CẢNG QUỐC TẾ CÁI MÉP – THỊ VẢİ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VIẾT HƯỜNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ KHU VỰC CẢNG QUỐC TẾ CÁI MÉP – THỊ VẢI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG MÃ SỐ: 60.05 CHUYÊN SÂU: KTXD ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN PHƯỚC MINH TP. HỒ CHÍ MINH - 2017 i LỜI CẢM ƠN Luận văn là sự tổng hợp kiến thức của cả một thời gian học tập và nghiên cứu của học viên cũng như sự tận tình giúp đỡ, chỉ bảo của toàn thể các thầy cô đã giảng dạy trong suốt thời gian qua. Để có được thành quả ngày hôm nay, ngoài sự nổ lực không ngừng của bản thân không thể không kể đến công ơn của các thầy, cô giáo Trường Giao Thông Vận Tải nói chung và các thầy, cô giáo khoa sau Đại học của Trường Giao Thông Vận Tải nói riêng đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Phước Minh, người Thầy đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu để giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Mặc dù đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện luận văn này bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Rất mong nhận được những đóng góp quý báu của Quý Thầy Cô và các bạn.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2017 Học viên Nguyễn Viết Hường ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN . ii DANH MỤC BẢNG BIỂU . iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. v PHẦN MỞ ĐẦU . 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU . Điều kiện tự nhiên. Điều kiện kinh tế - xã hội và giao thông vận tải . Đặc điểm hệ thống cảng của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu [6] . Điều kiện khí hậu, thủy văn, điều kiện địa chất khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu: . Nhận xét chương 1: . 22 CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRÊN THẾ GİỚİ VÀ TẠI VİỆT NAM . Tổng quan về giải pháp xử lý nền đất yếu của các nước trên thế giới và trong khu vực: . Giải pháp xử lý nền đất yếu tại Việt Nam . Giới thiệu chung: . Các công trình có nền móng đất yếu đã được xử lý ở Việt Nam: . Đánh giá tính kỹ thuật và hiệu quả của các giải pháp xử lý nền đất yếu. Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng . Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng . Nhận xét chương 2 . 54 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI KHI XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC CẢNG QUỐC TẾ CÁI MÉP – THỊ VẢI . Các nội dung tính toán của giải pháp thiết kế xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải bằng bấc thấm kết hợp gia tải . Các thông số đầu vào . Trình tự tính toán thiết kế cho giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải : . Kiểm toán ổn định trượt: . Tính toán thiết kế nền đường đất yếu bằng bấc thấm và kết hợp gia tải . Thiết kế chi tiết cho đoạn D1D2 . Tính toán xử lý nền đất yếu. Công nghệ thi công của giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải. Đặc điểm phương pháp thi công . Công nghệ thi công: . Nhận xét chương 3: . 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 94 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số số liệu tổng hợp KT-XH của tỉnh giai đoạn 2008 - 2012 .2: Các yếu tố đặc trưng sông Thị Vải .2: Kích thước mặt bằng và bấc thấm .3: Số liệu kỹ thuật bấc thấm .74 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Bà Rịa – Vũng tàu .2: Tình hình cảng biển Bà Rịa – Vũng Tàu .3: Diễn biến mực nước lên xuống theo thủy triều.4: Sơ đồ đối sánh một số nghiên cứu địa tầng halocen ở thềm lục địa Vũng Tàu .1: Giải pháp đắp nền đường đầu cầu theo từng giai đoạn .2: Giải pháp sử dụng bệ phản áp vùng nối tiếp giữa cầu và đường .3: Giải pháp gia tải nền đường đắp cao đầu cầu .4: Giải pháp sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật .5: Sử dụng giải pháp kết hợp giữa lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc.6: Cơ chế truyền lực giải pháp kết hợp lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc .7: Mặt cắt Top-Base .8: Kích thước và hình dạng chuẩn của Top-Block .9: Mặt bằng Top-Base .10: Giải pháp thay lớp đất yếu dưới nền đường đắp đầu cầu .11: Sơ đồ nguyên lý thoát nước thẳng đứng bằng giếng cát .12: Xử lý nền đường bằng giếng cát .13: Cấu tạo xử lý nền đắp đường đầu cầu trên đất yếu bằng bấc thấm .14: Xử lý nền đường bằng bấc thấm .15: Máy thi công cọc đất gia cố xi măng .16: Cọc đất xi măng sau khi thi công xong .1: Thông số mặt cắt ngang tính toán .2: Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu .3: Trắc dọc thi công bấc thấm .4: Kiểm tra độ ổn định của nền đường đắp gia tải giai đoạn 1 .5: Kiểm tra độ ổn định của nền đường đắp gia tải giai đoạn 2 .6: Chất tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng .7: Mặt cắt điển hình của bấc thấm PVD .8: Bấc thấm PVD điển hình.9: Mặt cắt ngang chi tiết của bấc thấm ngang .10: Các kích thước của bấc thấm ngang .11: Mặt cắt một đoạn thi công bấc thấm .13: Quá trình thi công bấc thấm ngang kết hợp bấc thấm đứng .14: Hình ảnh so sánh quá trình thoát nước giữa đệm cát và bấc thấm ngang .15: Hiện trường thi công bấc thấm ngang kết hợp bấc thấm đứng .16: Biện pháp lắp đặt bấc thấm .17: Biện pháp ngăn đất chảy vào bấc thấm .18: Biện pháp nối bấc thấm dọc với nhau .19: Biện pháp nối bấc ngang với bấc dọc .20: Biện pháp nối bấc ngang với bấc đứng .21: Độ dốc bấc ngang .22 : Lắp đặt tấm bảo vệ .23 : Biểu đồ quan trắc lún và cao độ đắp cát .24: Biểu đồ quan trắc mực nước ngầm .91 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài - Bà Rịa - Vũng Tàu là một tỉnh ven biển thuộc vùng Đông Nam Bộ Việt Nam. Nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, ở vị trí cửa ngõ ra biển Đông của các tỉnh trong khu vực miền Đông Nam Bộ, phía bắc giáp tỉnh Đồng Nai, phía tây giáp TP. Hồ Chí Minh, phía đông giáp tỉnh Bình Thuận, phía nam giáp biển Đông.Bà Rịa - Vũng Tàu kết nối thuận lợi với thành phố Hồ Chí Minh và các địa phương khác bằng đường bộ, đường không, đường thủy và đường sắt. Nằm trong Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (VKTTĐPN), Bà Rịa – Vũng Tàu là tỉnh có nhiều tiềm năng và lợi thế quan trọng về vị trí, đất đai, hạ tầng kỹ thuật để phát triển kinh tế – xã hội, đặc biệt là phát triển các ngành kinh tế biển như: công nghiệp dầu khí, sản xuất điện, đạm, cảng biển, du lịch, khai thác và chế biến hải sản… - Đối với BR-VT, phát triển kinh tế biển trong đó cảng biển và dịch vụ logistics là mục tiêu quan trọng cho sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của tỉnh. Tại BR-VT hiện có khoảng 1.000 DN trong nước có đăng ký kinh doanh hoạt động trong lĩnh vực có liên quan đến dịch vụ logistics, nhưng DN hoạt động trực tiếp trong lĩnh vực này hết sức nhỏ lẻ, chủ yếu đóng vai trò là nhà cung cấp vệ tinh như cho thuê kho bãi, làm đại lý hải quan, hoặc một vài dịch vụ trong chuỗi giá trị dịch vụ logistics. Các DN tham gia thị trường này chỉ dừng lại ở các hoạt động chủ yếu là kho bãi, bốc xếp hàng hóa, và chưa chú trọng đúng mức và đầy đủ các giá trị vô hình, hàm lượng chất xám, công nghệ trong hoạt động logistics. Như vậy, trong điều kiện tiềm năng này, cảng biển container nước sâu tại BR- VT là bước đi mang tính đột phá, là đầu cầu để VN vươn ra thị trường lớn quốc tế. Với ưu thế kết nối nhiều vùng trên thế giới, khả năng vận tải khối lượng lớn, giá rẻ và kích cỡ đội tàu vận tải ngày càng gia tăng thì vận tải biển BR-VT ngày càng khẳng định vị thế trong chuỗi cung ứng của VN và khu vực. Cảng Quốc tế Cái Mép - Thị Vải là một cụm cảng biển sâu ở Bà Rịa - Vũng Tàu, ở cửa sông Thị Vải và sông Cái Mép. Cảng Quốc tế Cái Mép (huyện Tân Thành) được thiết kế để tiếp nhận tàu côngtenơ có trọng tải lớn. Chiều dài bến là 600 m với tổng diện tích lên tới 48 hecta. Công suất thông qua cảng đạt 1,6-2 triệu 2 tấn mỗi năm. Tổng diện tích của cảng là 27 hecta. Theo quy hoạch, cảng Thị Vải - Cái Mép sẽ được kết nối với các khu công nghiệp ở Bà Ria - Vũng Tàu, Đồng Nai và các tỉnh khác bằng đường tỉnh lộ 965 và quốc lộ 51. - Trong những năm gần đây, có rất nhiều tuyến đường đã được thi công để đấu nối vào Cảng Cái Mép – Thị Vải với điều kiện địa chất yếu, vì vậy vấn để xử lý nền đất yếu trở thành vấn đề được ưu tiên hàng đầu để đảm bảo độ ổn định của nền đường. Trong việc xây dựng đường vào cảng Cái Mép – Thị Vải có nhiều biện pháp xử lý nền đất yếu như đóng bấc thấm kết hợp gia tải, gia cường vải địa kỹ thuật, cọc đất gia cố xi măng.trong đó giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải có ý nghĩa thực tiễn. Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ôtô khu vực cảng quốc tế Cái Mép – Thị Vải” được đề xuất có ý nghĩa thực tiễn và cần thiết.