Đặt vấn đề Cùng với tốc độ phát triển nhanh của sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nƣớc, nhu cầu sử dụng xăng dầu cũng tăng vọt, dẫn tới nhu cầu sử dụng bể chứa đã và đang trở nên cấp thiết. Tính đặc thù của công trình bể chứa xăng dầu là thƣờng xây dựng ở các vùng ven sông, ven biển, nơi tiếp giáp giữa vùng nƣớc và vùng đất thuận tiện cho việc nhập xuất. Nền thƣờng là đất yếu với chiều dày khá lớn, do vậy giải pháp gia cố nền là vấn đề rất đƣợc quan tâm trong việc thiết kế xây dựng công trình. Giải pháp gia cố sử dụng cọc đất xi măng (ĐXM) là một trong những giải pháp hiện nay đƣợc ứng dụng phổ biến trên thế giới và đang đƣợc ứng dụng vào điều kiện xây dựng công trình ở Việt Nam, đáp ứng đƣợc các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật.
Với lý do này, việc nghiên cứu ứng dụng cọc ĐXM cần đƣợc quan tâm hơn nữa. Đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng gia cố nền bể chứa xăng dầu xây dựng trên đất yếu” sẽ phân tích cơ sở lý thuyết, tính toán nền bể chứa xăng dầu trên các quan điểm khác nhau, để làm rõ hơn nội dung tính toán. Từ đó có các đề xuất, kiến nghị ứng dụng vào công tác thiết kế và xây dựng công trình. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 0.
Mục đích nghiên cứu Giới thiệu tổng quan phƣơng pháp gia cố nền nhằm tăng cƣờng ổn định lún trong xây dựng công trình bể chứa xăng dầu. Phân tích cơ sở lý thuyết tính toán nền bể chứa xăng dầu gia cố bằng cọc ĐXM, nghiên cứu vai trò và ảnh hƣởng của cọc ĐXM trên cơ sở đó đề xuất -8- giả thiết và mô hình tính toán thích hợp khi ứng dụng cọc ĐXM gia cố nền bể chứa xăng dầu xây dựng trên đất yếu. Đối tượng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là phân tích ổn định bể chứa xăng dầu đƣợc gia cố bằng cọc ĐXM. Phạm vi nghiên cứu Để áp dụng loại hình cọc ĐXM một cách phổ biến trong xây dựng bể chứa xăng dầu ở Việt Nam nội dung nghiên cứu đề tài tập trung nghiên cứu làm rõ những vấn đề sau đây: cơ sở lý thuyết tính toán kết cấu cọc, sức chịu tải của cọc, quy trình công nghệ thi công cọc trong điều kiện Việt Nam.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Làm rõ một lựa chọn có tính kinh tế kỹ thuật cao để giải quyết công tác xử lý nền đất yếu khi xây dựng công trình nói chung và công trình bể chứa xăng dầu nói riêng. Từ đó có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công gia cố nền bể chứa xăng dầu theo công nghệ cọc ĐXM tại Việt Nam. Phƣơng pháp nghiên cứu Thu thập các tài liệu và nghiên cứu lý thuyết: Tiêu chuẩn thiết kế trong và ngoài nƣớc, tài liệu, báo cáo khoa học, giáo trình hƣớng dẫn tính toán thiết kế xử lý nền đất bằng cọc ĐXM. Thu thập và phân tích số liệu các kết quả thí nghiệm và thi công các dự án đầu tƣ xây dựng có sử dụng giải pháp cọc ĐXM gia cố nền bể chứa xăng dầu đã và đang đƣợc triển khai.
Kết quả đạt đƣợc của đề tài Qua kết quả nghiên cứu cho thấy cọc ĐXM là một giải pháp nền móng kinh tế, đảm bảo các yêu cầu khắt khe về kỹ thuật, bảo vệ môi trƣờng phù hợp xây dựng bể chứa xăng dầu trên đất yếu. -9- Giúp cho các nhà thiết kế và thi công bể chứa xăng dầu ở Việt Nam làm chủ một giải pháp xử lý nền khi xây dựng trên đất yếu. -10- TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC XMĐ 0. Khái quát về nền đất yếu trong xây dựng công trình 0.
Khái niệm về đất yếu Đất yếu trong kỹ thuật xây dựng là loại đất có các chỉ tiêu chính sau đây [7]: TC 2 TC - Khả năng chịu lực yếu: thông thƣờng có R < 1 kG/cm (trong đó R – giới hạn biến dạng tuyến tính của nền đất); 2 - Mô đun biến dạng Eo nhỏ: thông thƣờng Eo< 50 kG/cm , loại đất này dễ biến dạng, có độ lún lớn khi chịu tải trọng; - Hệ số rỗng ε lớn: thông thƣờng giá trị ε >1.0; - Đất có hàm lƣợng hữu cơ lớn. Ngoài ra có thể đánh giá theo trạng thái của đất nhƣ: - Độ sệt IL – đối với đất dính; - Độ chặt – đối với đất cát (trên cơ sở giá trị hệ số rỗng ε) Các giá trị chỉ tiêu IL và ε đƣợc xác định từ kết quả khảo sát, thí nghiệm và tính toán so sánh với giá trị giới hạn quy định. Ví dụ: đất dính yếu có trạng thái dẻo chảy với độ sệt IL > 1 đối với á cát; dẻo mềm với độ sệt I L > 0.5-đối với á sét và sét; đất cát yếu khi đất ở trạng thái xốp, hệ số rỗng lớn hơn 0.7 đối với cát hạt trung và hạt to và tƣơng ứng 0.8 đối với cát hạt nhỏ - cát bụi. Đất yếu ở nƣớc ta khá phổ biến, đặc biệt là tại các khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long.
Chiều dày các lớp đất này nhiều khi có giá trị khá lớn, có nơi lên tới 45-60m. Để xây dựng công trình trên các vùng đất nhƣ vậy, sử dụng các biện pháp xử lý móng sẽ gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém. Hợp lý hơn cả trong những -11- trƣờng hợp nền đất yếu là tìm giải pháp xử lý nền hoặc kết hợp xử lý nền với móng, trong đó giải pháp xử lý nền thƣờng đóng vai trò chủ đạo. Mục tiêu xử lý nền đất yếu Việc xử lý nền đất yếu nhằm hƣớng đến 3 mục tiêu chủ yếu sau [7]: - Tăng khả năng chịu lực của nền đất.
- Tăng khả năng chống biến dạng của nền đất. - Giảm tính thấm nƣớc cho đất. Để đạt đƣợc các mục tiêu trên việc xử lý nền đất yếu có thể thực hiện theo các hƣớng chính sau: - Tăng độ chặt đất nền. Theo hƣớng này có thể sử dụng: + Các phƣơng pháp cơ học: lu lèn, đầm, nén.
Sử dụng các phƣơng pháp này rất hiệu quả cho các loại đất có độ rỗng lớn, cát xốp. Tuy nhiên chúng chỉ có thể tăng độ chặt cho các lớp đất trên bề mặt tới độ sâu không lớn. + Đóng các loại cọc vật liệu rời nhƣ cát, sỏi, đá dăm. Các loại cọc đóng này ngoài việc nén chặt đất (giảm độ rỗng của đất) chúng còn tăng cƣờng khả năng thoát nƣớc cho nền đất giúp tăng khả năng cố kết của nền đất.
Sử dụng hiệu quả cho các loại đất có lỗ rỗng lớn, các loại đất yếu nhƣ bùn cát, á sét, á cát. Sử dụng cọc vật liệu rời có thể nén chặt đất cho cả các lớp đất yếu dƣới sâu. + Hạ mực nƣớc ngầm: hạ mực nƣớc ngầm giúp cho quá trình cố kết nhanh tạo khả năng giảm độ rỗng của các lớp đất nhờ tăng trọng lƣợng của khối đất bên trên. - Biến đổi cấu trúc đất nền bằng các phương pháp hóa – lý – sinh: Gia cƣờng đất bằng xi măng, bằng hóa chất, điện thấm, điện hóa, sử dụng cho các loại đất -12- nhƣ cát xốp, các loại đất có độ rỗng lớn, các loại đá nứt nẻ, các loại sét yếu, các loại cát, á cát, á sét bão hòa nƣớc.
- Thay thế lớp đất ngay dưới đế móng bằng loại đất khác tốt hơn: đây là một phƣơng pháp ít đƣợc sử dụng. Để khắc phục vƣớng mắc do gặp lớp đất yếu phân bố ngay dƣới đáy móng, ngƣời ta thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu bằng lớp đất mới có tính bền cơ học cao, nhƣ làm gối cát, đệm cát. Phƣơng pháp này đòi hỏi kinh phí đầu tƣ lớn và thời gian thi công lâu dài. - Điều chỉnh tiến độ thi công: tăng tải dần hoặc xây dựng từng bộ phận công trình theo từng giai đoạn nhằm cải thiện khả năng chịu lực của nền đất, cân bằng độ lún giữa các bộ phận của kết cấu công trình.
Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý nền hợp lý phụ thuộc vào tính chất của đất nền, loại và tải trọng công trình, loại móng, thiết bị và điều kiện thi công, yêu cầu tiến độ. Các phƣơng pháp trên có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp với nhau để đạt hiệu quả cao nhất. Tổng quan về công trình bể chứa xăng dầu 0. Giới thiệu chung Trong công nghiệp hóa dầu, tất cả các hoạt động sản xuất, buôn bán, tồn trữ đều liên quan đến khâu bể bể chứa.
Bể bể chứa tiếp nhận nguyên liệu trƣớc khi đƣa vào sản xuất và tồn trữ sau sản xuất. Bể chứa có vai trò rất quan trọng, nó có nhiệm vụ: tồn trữ nguyên liệu và sản phẩm, giúp ta nhận biết đƣợc số lƣợng tồn trữ. Tại đây các hoạt động kiểm tra chất lƣợng, số lƣợng, phân tích các chỉ tiêu trƣớc khi xuất hàng đều đƣợc thực hiện. Ngoài ra nó còn đƣợc hỗ trợ bởi các hệ thống thiết bị phụ trợ: van thở, nền móng, thiết bị chống tĩnh điện, mái che… Hiện các nhà thầu trong nƣớc nhƣ Công ty cổ phần xây lắp 1 – Petrolimex đã 3 thi công đƣợc những bể có dung tích lên tới 40.
-13- Kho xăng dầu Trà Nóc – Cần Thơ 0. Phân loại bể chứa dầu khí a. Theo chiều cao xây dựng Bể ngầm: đƣợc đặt dƣới mặt đất, thƣờng đƣợc sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ. Bể nổi: đƣợc xây dựng trên mặt đất, đƣợc sử dụng trong các kho lớn.
Bể nửa ngầm: loại bể có một nửa chiều cao nhô lên mặt đất, nhƣng hiện nay còn rất ít. Bể ngoài khơi: đƣợc thiết kế nổi trên mặt nƣớc, có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác dễ dàng. Theo áp suất Bể cao áp: áp suất chịu đựng trong bể > 2000mmHg. Bể áp lực trung bình: áp suất thƣờng từ 20-200mmHg, thƣờng dùng bể KO, DO.
Bể áp thƣờng: áp suất bằng 20mmHg áp dụng bể dầu nhờn, FO, bể mái phao. Theo vật liệu xây dựng -14- Bể kim loại: làm bằng thép, áp dụng cho hầu hết các loại bể lớn hiện nay. Ƣu điểm: - Khó bị nứt, rò rỉ. - Chịu áp suất tƣơng đối cao.
- Kích thƣớc bể không hạn chế. - Chế tạo nhanh, lắp ráp và sửa chữa dễ dàng. Nhƣợc điểm: - Dễ bị gỉ và ăn mòn. Do vậy tuổi thọ thấp.
- Dẫn nhiệt tốt làm tổn hao bay hơi dầu nhẹ nhiều.