MỞ ĐẦU 1.1 Đặt van Đề Việc có kết đất yêu băng phương pháp hút chân không đã được áp dụng trên thế giới và hiện đang được nghiên cứu và áp dụng tại Việt Nam. Trong giai đoạn thí nghiệm và áp dụng thực tế vào điều kiện địa chất ở nước ta, cần có sự phối hợp giữa nhóm nghiên cứu và đơn vị sản xuất trong giai đoạn thi công trong việc quan trắc hiện trường. Vì thé cần xây dựng công thức tính độ cô kết khi có bom hút chân không trong điều kiện địa chất Việt Nam là hết sức cần thiết, vẫn đề này vẫn đang còn để ngõ. Đường cao tốc Tp.
HCM -Long Thành- Dau Giây dài 54.9km dang được xây dựng trong đó có 9,8 km từ Km 14+100 đến Km 23+900 đi qua nền địa chất đặc biệt yếu, đòi hỏi phải xử lý bang phương pháp cố kết hút chân không. Phương pháp này đã được nghiên cứu ở nhiều nước, có nhiều phương án bố trí thi công trong đó hai phương án được lựa chọn nghiên cứu là phương pháp theo nguyên tắc MVC (Menard Vacuum Consolidation) và phương pháp Beaudrain.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chính của dé tài này bao gdm những nội dung chính sau : - Phan tích dữ liệu khảo sát địa chất và quan trắc nhằm mô hình bài toán cố kết bang hút chân không kết hợp với bắc thắm trên phan mềm phân tử hữu hạn. - Nghiên cứu mỗi quan hệ giữa việc thay đối hệ số thắm và hệ số rỗng theo thời gian dưới sự ảnh hưởng của việc gia tải và cố kết bang chân không kết hợp bắc thấm. - Tinh toán so sánh thời gian lún, độ lún bằng việc mô phỏng băng mô hình và kết quả quan trắc cho việc xử lý đất yêu bang phương pháp cố kết chân không kết hợp với bắc thắm.3 Pham vi nghiên cứu Đề tài “Nghiên Cứu Mối Tương Quan Giữa Sự Thay Đồi Hệ Số Tham Và Hệ Số Rỗng Trong Bài Toán Gia Cô Nền Băng Phương Pháp Bơm Hút Chân Không Kết Hợp Bắc Tham” tại dự án cao tốc Long Thành - Dau giây.
Sử dụng số liệu địa chất và số liệu quan trắc của công trình cao tốc Bắc Nam tuyến Long Thành - Dau Giây gói thầu số 7,8 Mô phỏng bằng phần mém Geo-Studio 2007 Xây dựng mối tương quan hệ số thắm theo mức độ cé kết cho lớp sét yếu khi được gia tải trước bằng phương pháp bơm hút chân không.4Phương Pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết tính toán độ cố kết khi xử lý đất yêu bang bơm hút chân không kết hợp bat thấm. Phân tích ngược từ dữ liệu quan trắc hiệu chỉnh thông số đầu vào cho mô hình bài toán băng phần mém phan tử hữu hạn. Khi có bộ thông số đầu vào chuẩn, tiễn hành phân tích thống kê, hiệu chỉnh các thông số Lamda, Kapa mô hình và dữ liệu quan trắc các công trình có bơm hút chân không kết hợp bat thâm từ đó thiết lập công thức tương quan.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - - Trong việc xử ly dat yêu có một vân đê là sự thay đôi hệ sô rong và hệ sô thâm dưới tác dụng của ứng suất nén theo quy luật logarit, việc tính toán này chỉ phù hợp với áp lực nén vượt quá áp lực tiền cố kết pc. Đối với đất yếu, hệ số rỗng e và hệ số tham k phụ thuộc vào độ chặt của đất.
Khi quá trình gia tải với tải trọng ngoài, theo thời gian độ rỗng và hệ số thấm thay đổi. Dé tài này bố sung sự ảnh hưởng của sự thay đổi trên trong bài toán xử lý nền đất yếu sử dụng bơm hút chân không kết hợp bắc thắm. Từ đó có nhận định và làm chính xác hơn việc mô hình và dự tính độ lún theo thời gian. Nghiên cứu các mô hình đất thích hợp khi thực hiện mô phỏng bang phan tử hữu hạn trong việc thiết kế xử lý nền đất yếu băng phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thắm.
-3- Các kỹ sư thiết kế có thé sử dụng kết quả nghiên cứu dé dự báo mức độ và thời gian cô kết của nên đất yếu. Công nghệ hút chân không cũng rất thích hợp cho việc xử lý nền để xây dựng các cộng trình thủy lợi vùng ven biển.Với nền kinh tế dang phát triển mạnh mẽ, nhu câu xây dựng các tuyến đê bién và đê vùng cửa sông ven biển là rất lớn nhằm bảo vệ các khu dân cư, kinh tế và các vùng đất canh tác. Nhu cầu này càng cấp thiết trong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biên dâng. Đặc điểm của nhiều tuyến đê và công trình thủy lợi vùng ven biển là được xây dựng trên nên đất yếu và bị ngập nước trong mùa mưa lũ.
Vì vậy cần phải áp dụng các biện pháp gia tăng tốc độ xử lý nền nhằm giảm độ lún và tăng khả năng chịu tải, đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng. Phương pháp cô kết hút chân không làm tăng nhanh tốc độ có kết đất nền nên đáp ứng được các yêu câu này. CHUONG 1: TONG QUAN VE PHUONG PHAP GIA CO NEN BANG PHUONG PHAP BOM HUT CHAN KHONG KET HOP BAT THAM 1.1 Giới thiệu phương pháp xứ lý đất yếu bang phương pháp Hút chân không kết hợp với bắc thắm 1.1 Lich sứ phat triển [1] Công nghệ bom hút chân không xử lý nén dat yếu lần đầu tiên được giới thiệu là vào năm 1952 bởi tiến sĩ Kjellman. Sau đó bài toán cố kết hút chân không được nghiên cứu tiếp bởi Giáo sư Cognon với một số nguyên tắc lý thuyết cơ bản mới.
Đến những năm 70, được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Nga và Nhật. Vào thời điểm bay giờ hút chân không được bồ sung một lớp tường chống thấm bao quanh khu vực xử lý nhằm hạn chế nước ngầm từ khu vực xung quanh, đồng thời tăng áp lực nén dòng thắm. Tuy nhiên cách bố trí này sớm bộc lộ khuyết điểm là khá tốn kém. Năm 1989 hãng xây dựng Menard (Pháp) dựa trên nghiên cứu và pháp minh của giáo sư J.
Cognon lần đầu tiên áp dụng phương pháp cố kết MVC (Menard Vacuum Consolidation) trên diện tích 390 m? của một trường huấn luyện phi công ở Pháp. Hãng này không dùng tường chống thắm nữa mà thay vào đó là lớp gia tải băng đất và sự chênh lệch giữa áp suất khí quyền với áp suất chân không dưới màn kín khí bao phủ bề mặt diện tích xử lý. Từ đó phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Từ năm 1997 đến năm 2004, Công ty xây dựng cofra (Hà Lan) nghiên cứu cải tiền HCK theo hướng giản hoá, bỏ đi lớp màng bảo vệ thi công phức tạp và dé bị hư hỏng.
Hướng cải tiễn này cho ra đời ba phương pháp bồ trí mới, nhanh chóng được chấp nhận và thi công cho các công trình trên thế giới.2 Tổng quan một số công trình áp dụng phương pháp hút chân không kết hợp bắc thấm [1] Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ gia tải bơm hút chân không đã được triển khai và thành công trên nhiều nước. Trung Quốc là nước đã tiến hành thí nghiệm đầu tiên do thiếu vật liệu đắp dap gia tải trước. Một số công trình có quy mô lớn đã sử dụng công nghệ nay như cảng -5- Xingang, Tiamijing, Trung quốc. Tại Nhật bản phương pháp này được sử dụng thường xuyên trong công trình xây dựng từ những năm 1960 đến 1980 Bang 1.1 Mot số công trình sử dụng phương pháp MVC Year Name Country Structure Consultant Owner Size (m*)| N-SPT IGB - Dr City of 2001|Hamburg Germany Airplane warehouse Maybaum Hamburg 238,000; 0 2001|Bang Bo Thailand Powerplant access road Seatac ABB Alstom 30,000} O City of 1999] Jangyoo STP South Korea |Sewage Treatment Plant KECC Khimae 70,000} 0 1999] Quebec Canada Bridge structure QDOT 1000.
0-2 Steinfeld & Port of 1997JWIsmar Germany Terminal Port Container Part. Wismar 15,000} 0 1996Khimae PS South Korea {Pumping station KECC City of Pusan 20,000 - CETE Fort de] DOT Fort de 1996]RN1 French Indies |By-pass France France 6150| - 1995] Kuching Malaysia Wharf ACER TRANSFIELD| 12,000} 1-3 City of 1995|Khimae STP South Korea |Sewage Treatment Plant KECC Khimae 83,580] 0-4 1994|A 837 - Phase 2 |France Expressway SCETAUROUTE ASF 10,000) - 1994} Lubeck Germany Terminal Port Container INROS City of Lubeck] 22500. 0-1 1993|A837 - Phase 1 |France Expressway LCPC ASF 44500] - ZAIDUN 1992|lpoh Gopeng Malaysia Expressway LEENG PLUS 2600| 0-1 1992|Lamentin French Indies |Expressway BRGM DOT 7805| 1-3 1991|Lamentin French Indies |Airport apron CEBTP CCl 17,692} 1-4 1990] Ambes France Oil tanks Mecasol SAEPG 17,550) 2 1990] Eurotunnel France Road development SETEC Eurotunnel! 56,909) - CETE 1990] Ambes France Road Bordeaux DOT 21,106| 0-2 1990]Lomme France Warehouse FONDASOL DANZAS 8,130) - 1989] Ambes France Pilot test Test area Test area 390] 0-2 Tại Việt Nam, cong nghệ gia tai hút chân không dang được sử dung rộng rãi. Một sô công trình tiêu biêu đã và đang sử dụng.2 Một số công trình tiêu biểu đã sử dụng.
Tên công trình Năm Địa điểm Diện tích xử lý (m”) Khu liên hợp gang thép Formosa | 2012 Hà Tĩnh 2.000 Nha máy nhiệt điện duyên hải 1 [2011 Trà Vinh 560.000 Kho chứa LPG lạnh Thị Vải 2010 | Bà Rịa— Vũng Tau 49.720 Nha máy khí điện đạm Cà Mau | 2006 Cà Mau 130.3 Một số phương pháp thi công bơm hút chân không vào đất yếu [2] Hút chân không (HCK) là phương pháp xử lý nền bằng cách hút nước ra khỏi đất nên dé giảm thành phan nước trong đất từ đó giảm hệ số rỗng, tăng liên kết giữa các hạt đất, nhờ đó mà giảm được độ lún và tăng sức chịu tải của nền khi xây dựng công trình. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều công ty xây dựng triển khai công nghệ hút chân không, mỗi một công ty lại có những cải tiễn riêng, những thiết bị riêng dé phù hợp với các công trình xây dựng mà công ty đó thực hiện. Vì vậy trong thực tế có nhiều biện pháp thi công hút chân không khác nhau. Tuy nhiên các phương pháp này đều dùng gia tải dé hỗ trợ quá trình rút nước khỏi nên.
Vé co bản có thé phân thành hai loại chính là thi công bơm hút chân không có màng kín khí và không có màng kín khí.1 Phương pháp bơm hút chân không sử dụng ống trực tiếp (VCM-DT) Trong phương pháp này, bắc tham được kết nối với máy bơm chân không thông qua hệ thống ống dẻo băng việc sử dung mỗi bắc thắm cho một sợi ống như hình 1. Loại thi công phương pháp này được thể hiện ở hình 1.5 cho thấy áp suất chân không được bơm vào bắc thắm thông qua hệ thống thoát nước dọc sử dụng ống đục lỗ và những nhánh thoát nước ngang.2 Biểu đô áp suất chân không với thời gian trong bắc thắm sử dụng phương pháp (VCM-DT) [2] 1.