Nghiên Cứu Hiệu Quả Sử Dụng Cọc Đất Gia Cố Xi Măng Trên Tuyến Đường Nguyễn Duy Trinh

LỜI CẢM ƠN

PHẦN MỞ ĐẦU

0.1. Tính cấp thiết của đề tài

0.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.4. Kết cấu của luận văn

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG NỐI TỪ ĐƯỜNG NGUYỄN DUY TRINH VÀO KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ HỮU

1.1. Giới thiệu chung về công trình

1.2. Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần xi măng Hà Tiên

1.3. Tổng quan giới thiệu chung và phạm vi nghiên cứu

1.4. Điều kiện địa hình tự nhiên của tuyến đường

1.5. Quy mô - tiêu chuẩn kỹ thuật

1.6. Thiết kế bình đồ

1.7. Thiết kế trắc dọc

1.8. Thiết kế trắc ngang

1.9. Phân tích để lựa chọn phương án xử lý nền đất yếu của tuyến I (Đoạn Km0+913.74) thuộc tuyến đường Nguyễn Duy Trinh

1.9.1. Tính toán độ lún của nền đường khi xử lý đất yếu

1.9.2. Xử lý đất yếu nền đường bằng phương pháp giếng cát

1.9.3. Xử lý đất yếu nền đường bằng phương pháp bấc thấm

1.9.4. Xử lý đất yếu nền đường bằng phương pháp thiết kế cọc đất gia cố xi măng

1.10. Tổng hợp so sánh lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu nền đường

1.11. Thiết kế mặt đường

2. TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG

2.1. Giới thiệu chung về ứng dụng công nghệ cọc đất gia cố xi măng

2.1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng công nghệ cọc đất gia cố xi măng trên thế giới

2.2. Ứng dụng công nghệ cọc đất gia cố xi măng ở Việt Nam

2.3. Công nghệ thi công cọc đất gia cố xi măng

2.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cọc đất gia cố xi măng

2.5. Phương pháp tính toán của phương pháp cọc đất gia cố xi măng

2.5.1. Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn châu Âu (design guide soft soil stabilistation CT97-0301)

2.5.2. Phương pháp tính toán theo quy trình Nhật Bản (Guideline for Design and Quality Control of Soil Improvement for Buildings - Deep and Shallow Cement Mixing Methods, 2004)

2.5.3. Phương pháp tính toán theo quy trình Trung Quốc (DBJ08-40-94)

2.5.4. Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 385:2006) – Tính toán nền gia cố theo biến dạng

2.6. Một số vấn đề khi tính toán và thiết kế xử lý nền đất yếu dưới nền đường bằng cọc đất gia cố xi măng

2.7. Công tác chế bị mẫu và thử nghiệm mẫu trong phòng

2.8. Thí nghiệm nén nở hông tự do

2.9. Thí nghiệm nén lún cố kết

2.10. Ảnh hưởng của đường kính và khoảng cách cọc đất gia cố Xi măng đến độ lún của hệ nền đất yếu sau gia cố

2.11. Ảnh hưởng của hàm lượng Xi măng, tỉ lệ N/XM đến cọc đất gia cố Xi măng

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG Ở CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG NGUYỄN DUY TRINH Q9 – TP HỒ CHÍ MINH

3.1. Phân tích đánh giá hiệu quả của giải pháp thiết kế xử lý nền tại công trình đường Nguyễn Duy Trinh

3.1.1. Phân tích việc lựa chọn hàm lượng xi măng của công trình

3.1.2. Phân tích lựa chọn khoảng cách bố trí cọc đất xi măng

3.2. Tổng hợp phân tích các kết quả thí nghiệm thực tế của công trình

3.2.1. Khoan lấy lõi cọc đất gia cố xi măng đã thi công và tiến hành thí nghiệm nén nở hông

3.2.2. Phân tích kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn hiện trường tại công trình đường Nguyễn Duy Trinh – Q9

3.2.3. Phân tích kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm bàn nén hiện trường tại công trình đường Nguyễn Duy Trinh

3.3. Tính độ lún của nền đường sau khi xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng trên cơ sở các kết quả thí nghiệm hiện trường

3.4. Phương án kiến nghị của tác giả khi lựa chọn lại các thông số thiết kế từ các kết quả thí nghiệm thực tế hiện trường nhằm đạt hiệu quả cao hơn về kinh tế

3.4.1. Phương án giữ nguyên đường kính cọc, chiều dài cọc so với thiết kế, tăng khoảng cách cọc (PA1)

3.4.2. Phương án giữ nguyên đường kính cọc, khoảng cách cọc so với thiết kế, giảm chiều dài cọc biên và cọc ngoài công trình (PA2)

3.4.3. Phương án giữ nguyên chiều dài cọc so với thiết kế, thay đổi đường kính cọc, khoảng cách cọc (PA3)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

PHẦN PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM Hiện Nay

Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng (CDM) ngày càng trở nên quan trọng trong xây dựng hạ tầng giao thông, đặc biệt ở những khu vực có nền đất yếu. Tuyến đường Nguyễn Duy Trinh, TP.HCM, là một ví dụ điển hình về việc ứng dụng thành công phương pháp này. Việc sử dụng cọc đất gia cố xi măng giúp tăng cường khả năng chịu tải của nền đất, giảm thiểu độ lún và đảm bảo ổn định nền đường trong quá trình khai thác. Bài viết này sẽ đi sâu vào hiệu quả của việc sử dụng cọc đất gia cố xi măng trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh, từ đó đưa ra những đánh giá và kiến nghị nhằm tối ưu hóa việc áp dụng công nghệ này trong tương lai.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Công Nghệ CDM Cement Deep Mixing

Công nghệ CDM (Cement Deep Mixing) là phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cách trộn xi măng vào đất nguyên thổ, tạo thành các cọc xi măng đất có cường độ cao. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý nền đất yếu có độ lún lớn và khả năng chịu tải kém. Công nghệ CDM được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng đường giao thông, cầu cống, nhà cao tầng và các công trình khác. Ưu điểm của CDM là thi công nhanh chóng, ít gây tiếng ồn và ô nhiễm, đồng thời có chi phí hợp lý so với các phương pháp gia cố nền khác.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Việc Gia Cố Nền Đất Yếu Cho Đường Giao Thông

Nền đất yếu là một trong những thách thức lớn nhất trong xây dựng đường giao thông. Đất yếu thường có độ lún lớn, khả năng chịu tải kém và dễ bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng xe cộ. Việc gia cố nền đất yếu là vô cùng quan trọng để đảm bảo ổn định nền đường, kéo dài tuổi thọ công trình và giảm thiểu chi phí bảo trì đường bộ. Các phương pháp gia cố nền phổ biến bao gồm sử dụng cọc đất gia cố xi măng, bấc thấm, giếng cát và các vật liệu địa kỹ thuật.

II. Vấn Đề Nền Đất Yếu Đường Nguyễn Duy Trinh Giải Pháp

Tuyến đường Nguyễn Duy Trinh đi qua khu vực có địa chất công trình phức tạp, với lớp đất yếu dày từ 10m đến 14m. Lớp đất yếu này chủ yếu là sét lẫn hữu cơ, có độ lún lớn và khả năng chịu tải kém. Nếu không có biện pháp xử lý nền đất yếu phù hợp, tuyến đường Nguyễn Duy Trinh sẽ bị lún, nứt và hư hỏng nhanh chóng. Do đó, việc lựa chọn giải pháp gia cố nền hiệu quả là vô cùng quan trọng để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình.

2.1. Đặc Điểm Địa Chất Công Trình Tuyến Đường Nguyễn Duy Trinh

Khu vực tuyến đường Nguyễn Duy Trinh có cấu trúc địa chất phức tạp, với nhiều lớp đất khác nhau. Lớp đất yếu chủ yếu là sét hữu cơ màu xám đen, nâu đen, chứa nhiều xác thực vật phân hủy. Trạng thái của lớp đất này là dẻo mềm đến dẻo chảy, kết cấu kém chặt. Các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp đất này bao gồm độ ẩm cao, dung trọng tự nhiên thấp, hệ số rỗng lớn và chỉ số dẻo cao. Lớp đất yếu này gây ra nhiều khó khăn trong quá trình xây dựng và khai thác đường giao thông.

2.2. Thách Thức Về Độ Lún Và Ổn Định Nền Đường

Lớp đất yếu dày trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh gây ra nhiều thách thức về độ lún và ổn định nền đường. Độ lún có thể xảy ra do tải trọng xe cộ, quá trình cố kết của đất và các yếu tố khác. Nếu độ lún vượt quá giới hạn cho phép, nền đường sẽ bị nứt, gãy và hư hỏng. Ngoài ra, nền đường cũng có thể bị mất ổn định do trượt lở, đặc biệt là trong mùa mưa. Việc xử lý nền đất yếu là cần thiết để giảm thiểu độ lún, tăng cường ổn định nền đường và đảm bảo an toàn giao thông.

III. Cách Thi Công Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM Đường Nguyễn Trinh

Việc thi công cọc đất gia cố xi măng (CDM) trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh đòi hỏi quy trình kỹ thuật chặt chẽ và tuân thủ các tiêu chuẩn thi công cọc đất gia cố xi măng. Quy trình thi công bao gồm các bước: khảo sát địa chất, thiết kế cọc xi măng đất, chuẩn bị vật liệu, thi công cọc, kiểm tra chất lượng và nghiệm thu. Việc kiểm soát chất lượng thi công là vô cùng quan trọng để đảm bảo cường độ chịu nén và độ đồng nhất của cọc đất gia cố xi măng.

3.1. Quy Trình Thi Công Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM Chi Tiết

Quy trình thi công cọc đất gia cố xi măng (CDM) bao gồm các bước sau: (1) Khảo sát địa chất để xác định đặc điểm của nền đất yếu. (2) Thiết kế cọc xi măng đất dựa trên kết quả khảo sát địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công trình. (3) Chuẩn bị vật liệu, bao gồm xi măng, nước và các phụ gia (nếu có). (4) Thi công cọc bằng máy trộn chuyên dụng, đảm bảo trộn đều xi măng và đất. (5) Kiểm tra chất lượng cọc bằng các phương pháp thí nghiệm, như thí nghiệm cường độ chịu nén và thí nghiệm độ đồng nhất. (6) Nghiệm thu công trình sau khi đảm bảo chất lượng cọc đạt yêu cầu.

3.2. Kiểm Soát Chất Lượng Thi Công Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM

Việc kiểm soát chất lượng thi công cọc đất gia cố xi măng (CDM) là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu quả gia cố nền. Các biện pháp kiểm soát chất lượng bao gồm: (1) Kiểm tra chất lượng vật liệu đầu vào, như xi măng và nước. (2) Kiểm tra độ sâu, đường kính và vị trí của cọc. (3) Kiểm tra tỷ lệ trộn xi măng và đất. (4) Thí nghiệm cường độ chịu nén của cọc sau khi thi công. (5) Quan trắc độ lún của nền đường trong quá trình khai thác. Nếu phát hiện sai sót, cần có biện pháp khắc phục kịp thời.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM Đường Nguyễn Trinh

Trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh, cọc đất gia cố xi măng (CDM) đã được ứng dụng thành công để xử lý nền đất yếu. Các thông số thiết kế cọc (đường kính, chiều dài, khoảng cách) được lựa chọn dựa trên kết quả khảo sát địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Quá trình thi công được thực hiện bởi đội ngũ kỹ sư và công nhân lành nghề, đảm bảo chất lượng và tiến độ. Kết quả quan trắc cho thấy độ lún của nền đường đã giảm đáng kể sau khi gia cố bằng cọc đất gia cố xi măng.

4.1. Phân Tích Kết Quả Thí Nghiệm Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM

Các kết quả thí nghiệm cọc đất gia cố xi măng (CDM) trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh cho thấy cường độ chịu nén của cọc đạt yêu cầu thiết kế. Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn hiện trường cho thấy khả năng chịu tải của cọc đáp ứng được tải trọng thiết kế. Thí nghiệm bàn nén hiện trường cho thấy độ lún của nền đường sau khi gia cố đã giảm đáng kể so với trước khi gia cố. Các kết quả này chứng minh hiệu quả của việc sử dụng cọc đất gia cố xi măng để xử lý nền đất yếu.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Của Giải Pháp CDM

Việc sử dụng cọc đất gia cố xi măng (CDM) trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh mang lại hiệu quả kinh tế cao. So với các phương pháp gia cố nền khác, CDM có chi phí hợp lý hơn, thi công nhanh chóng hơn và ít gây ảnh hưởng đến môi trường. Ngoài ra, việc giảm thiểu độ lún và tăng cường ổn định nền đường giúp kéo dài tuổi thọ công trình và giảm chi phí bảo trì đường bộ. Do đó, CDM là một giải pháp gia cố nền hiệu quả và kinh tế cho các công trình đường giao thông trên nền đất yếu.

V. So Sánh Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM Với Các Phương Pháp Khác

Cọc đất gia cố xi măng (CDM) có nhiều ưu điểm so với các phương pháp gia cố nền khác, như bấc thấm, giếng cát và cọc bê tông. CDM thi công nhanh chóng, ít gây tiếng ồn và ô nhiễm, đồng thời có chi phí hợp lý. Tuy nhiên, CDM cũng có một số nhược điểm, như yêu cầu kiểm soát chất lượng chặt chẽ và có thể gây ảnh hưởng đến môi trường nếu không được thi công đúng cách. Việc lựa chọn phương pháp gia cố nền phù hợp cần dựa trên đặc điểm của nền đất, yêu cầu kỹ thuật của công trình và các yếu tố kinh tế - xã hội.

5.1. Ưu Điểm Của Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM So Với Bấc Thấm

Cọc đất gia cố xi măng (CDM) có ưu điểm hơn bấc thấm ở chỗ nó tăng cường cả khả năng chịu tải và giảm độ lún, trong khi bấc thấm chủ yếu chỉ đẩy nhanh quá trình cố kết của đất. CDM cũng có thể được sử dụng trong nhiều loại đất khác nhau, trong khi bấc thấm hiệu quả nhất trong đất sét.

5.2. Nhược Điểm Của Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM So Với Cọc Bê Tông

Cọc đất gia cố xi măng (CDM) có nhược điểm so với cọc bê tông ở chỗ cường độ chịu tải thấp hơn. Cọc bê tông có thể chịu được tải trọng lớn hơn và có tuổi thọ dài hơn. Tuy nhiên, cọc bê tông có chi phí cao hơn và thi công phức tạp hơn.

VI. Kết Luận Và Kiến Nghị Về Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM

Nghiên cứu trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng cọc đất gia cố xi măng (CDM) để xử lý nền đất yếu. Tuy nhiên, để tối ưu hóa việc áp dụng công nghệ này trong tương lai, cần có những nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các thông số thiết kế cọc (đường kính, chiều dài, khoảng cách, tỷ lệ trộn xi măng) đến hiệu quả gia cố nền. Đồng thời, cần tăng cường kiểm soát chất lượng thi công và quan trắc độ lún của nền đường trong quá trình khai thác.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Về Cọc Đất Gia Cố Xi Măng CDM

Nghiên cứu cho thấy cọc đất gia cố xi măng (CDM) là một giải pháp hiệu quả để xử lý nền đất yếu trên tuyến đường Nguyễn Duy Trinh. CDM giúp giảm độ lún, tăng cường ổn định nền đường và kéo dài tuổi thọ công trình. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa việc áp dụng công nghệ này.

6.2. Đề Xuất Giải Pháp Tối Ưu Hóa Thiết Kế Và Thi Công CDM

Để tối ưu hóa thiết kế và thi công cọc đất gia cố xi măng (CDM), cần: (1) Nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các thông số thiết kế cọc đến hiệu quả gia cố nền. (2) Tăng cường kiểm soát chất lượng thi công. (3) Quan trắc độ lún của nền đường trong quá trình khai thác. (4) Sử dụng các phần mềm tính toán hiện đại để thiết kế cọc một cách chính xác và hiệu quả.

Nghiên Cứu Hiệu Quả Sử Dụng Cọc Đất Gia Cố Xi Măng Trên Tuyến Đường Nguyễn Duy Trinh Q9 – TP Hồ Chí Minh