Luận văn thạc sĩ về thiết kế cấp phối đất trộn xi măng cho gia cường nền đường trên đất yếu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật xây dựng mô phỏng và thực nghiệm thiết kế cấp phối đất trộn xi măng cho gia cường nền, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đinh Tiến Đông
• Người hướng dẫn: TS. Đậu Văn Ngọc
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây Dựng Cầu, Hàm
• Đề tài: Thiết Kế Cấp Phối Đất Trộn Xi Măng Cho Nền Đường Trên Đất Yếu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông, đặc biệt là các công trình đường trên đất yếu, đang ngày càng trở nên cấp bách. Việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới trong thi công xây dựng công trình giao thông là rất cần thiết. Để tăng khả năng chịu tải, giảm độ lún và cải thiện ổn định của nền đường, các giải pháp như đắp cát, gia cố đất, sử dụng bê tông cốt thép (BTCT) trên nền cốt BTCT thường được áp dụng. Tuy nhiên, những công nghệ này thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát độ lún và ổn định công trình, thời gian thi công kéo dài hoặc không thể thi công trên diện rộng. Một số công trình cầu đường trong quá trình khai thác đã và đang gặp phải hiện tượng lún lệch hai bên đầu cầu, gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng trong lưu thông. Do đó, việc nghiên cứu một công nghệ với các ưu điểm nổi trội như phương pháp trộn đất xi măng là rất cần thiết.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phát triển hướng dẫn thực hành thiết kế cấp phối đất - xi măng nhằm cải tạo đất hiện trường, tăng cường độ, hạn chế biến dạng tạo điều kiện thuận lợi đưa công nghệ trộn sâu vào Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu của luận văn chỉ thực hiện trên các công trình thuộc dự án Xây dựng Đại lộ Đông Tây Tp. Hồ Chí Minh với công nghệ đất trộn sâu theo phương pháp phun khô.

II. Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu được chia thành bốn chương chính. Chương 1 tổng quan về công nghệ đất trộn xi măng, cung cấp những thông tin cơ bản về đặc điểm địa chất của đất yếu, các giải pháp xử lý nền đất yếu hiện nay, và các ứng dụng của đất trộn xi măng. Chương 2 trình bày phương pháp thiết kế và tính toán trụ đất - xi măng, nêu rõ các quan điểm tính toán và các vấn đề cần lưu ý trong quá trình thiết kế. Chương 3 cung cấp ví dụ tính toán cụ thể cho các công trình thực tế, giúp minh họa rõ hơn cho các phương pháp đã nêu. Chương 4 nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ xi măng - đất, phân tích mối quan hệ giữa cường độ xi măng - đất ngoài hiện trường với cường độ của mẫu chế tạo trong phòng thí nghiệm.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm nghiên cứu lý thuyết tính toán trụ đất - xi măng của các tác giả đi trước, các tài liệu tham khảo của các nhà khoa học trong và ngoài nước, các tiêu chuẩn thiết kế và thi công hiện hành. Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong phòng và ngoài hiện trường nhằm đánh giá độ ổn định và khả năng chịu tải của nền đường được cải tạo bằng đất trộn xi măng.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc áp dụng công nghệ đất trộn xi măng giúp cải thiện đáng kể chất lượng nền đường trên đất yếu, từ đó nâng cao độ bền và tuổi thọ của công trình. Ngoài ra, nghiên cứu này còn góp phần vào việc phát triển các giải pháp công nghệ mới trong xây dựng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về hạ tầng giao thông tại Việt Nam. Đặc biệt, việc ứng dụng công nghệ này trong các công trình giao thông lớn sẽ giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thi công, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

3.1. Ứng dụng thực tiễn

Công nghệ đất trộn xi măng đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án xây dựng tại Việt Nam, đặc biệt là trong các công trình giao thông lớn. Việc cải tạo nền đất yếu bằng phương pháp này không chỉ giúp tăng cường độ chịu tải mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lún lệch, đảm bảo an toàn cho các công trình. Các kết quả nghiên cứu từ luận văn sẽ là cơ sở để các kỹ sư, nhà thầu áp dụng vào thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng công trình và hiệu quả kinh tế trong xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu, Kết luận và 4 chöông, phaàn phuï luïc vaø taøi lieäu tham khaûo. Trong Luaän vaên coù 73 trang thuyeát minh, 37 hình veõ, 11 baûng bieåu, 52 coâng thöùc. LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MUÏC LUÏC MÔÛ ÑAÀU 1. Tính caáp thieát cuûa luaän vaên 1 2.

Muïc tieâu vaø phaïm vi nghieân cöùu 2 3. Noäi dung nghieân cöùu 3 4. Phöông phaùp nghieân cöùu 3 5. YÙ nghóa khoa hoïc vaø thöïc tieãn cuûa ñeà taøi 3 Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ COÂNG NGHEÄ ÑAÁT TROÄN XI MAÊNG 1.

Caùc ñaëc tröng ñòa kyõ thuaät cuûa ñaát yeáu 5 1. Khaùi quaùt moät soá giaûi phaùp xöû lyù neàn ñaát yeáu hieän nay 5 1. Caûi taïo söï phaân boá öùng suaát vaø ñieàu kieän bieán daïng cuûa neàn 5 1. Taêng ñoä chaët ñaát neàn 6 1.

Truyeàn taûi troïng coâng trình xuoáng lôùp chòu löïc toát 6 1. Ñaát coù coát 6 1. Toång quan veà giaûi phaùp xöû lyù neàn ñaát yeáu baèng ñaát troän xi maêng 6 1. Giôùi thieäu sô löôïc veà truï ñaát - xi maêng 7 1.

Lòch söû hình thaønh vaø phaùt trieån 10 1. Nguyeân lyù ñaát troän xi maêng 11 1. Ñaëc tính cuûa ñaát troän xi maêng 13 1. Caùc öùng duïng cuûa ñaát troän xi maêng 14 1.

Boá trí coïc xi maêng - ñaát treân maët baèng 16 1. Vaán ñeà thieát keá vaät lieäu 17 1. Cöôøng ñoä thieát keá 17 1. Thieát keá hoãn hôïp xi maêng – ñaát 18 1.

Phöông phaùp thi coâng ñaát troän xi maêng 18 1. Thieát bò thi coâng 19 1. Trình töï thi coâng 20 1. Kieåm tra vaø quaûn lyù chaát löôïng 21 1.

Kieåm soaùt quaù trình thi coâng 21 CHUYEÂN NGAØNH: CAÀU HAÀM Trang i LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ 1. Nhöõng bieän phaùp kieåm tra ñaát ñöôïc xöû lyù 21 Chöông 2: PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ, TÍNH TOAÙN TRUÏ ÑAÁT - XI MAÊNG 2. Caùc thí nghieäm phuïc vuï thieát keá, thi coâng ñaát troän xi maêng 23 2. Khaûo saùt ñòa chaát phuïc vuï coâng trình 23 2.

Caùc thí nghieäm trong phoøng 23 2. Caùc thí nghieäm hieän tröôøng 24 2. Caùc phöông phaùp tính toaùn truï ñaát - xi maêng 24 2. Phöông phaùp tính toaùn theo quan ñieåm truï ñaát – xi maêng laøm vieäc nhö coïc 25 2.

Ñaùnh giaù oån ñònh truï ñaát - xi maêng theo traïng thaùi giôùi haïn 1 25 2. Ñaùnh giaù oån ñònh truï ñaát - xi maêng theo traïng thaùi giôùi haïn 2 26 2. Phöông phaùp tính toaùn theo quan ñieåm nhö neàn töông ñöông 26 2. Phöông phaùp tính toaùn theo quan ñieåm hoãn hôïp 26 2.

Caùch tính toaùn cuûa Vieän Kyõ thuaät Chaâu AÙ (AIT) 27 2. Khaû naêng chòu taûi cuûa truï ñôn 27 2. Khaû naêng chòu taûi giôùi haïn cuûa nhoùm truï 28 2. Tính toaùn ñoä luùn toång coäng 29 2.

Caùch tính toaùn theo qui phaïm Trung Quoác (DBJ 15-38-2005) 33 2. Khaû naêng chòu taûi cuûa truï ñôn 33 2. Tính toaùn ñoä luùn 35 2. Nhaän xeùt 35 Chöông 3: ÖÙNG DUÏNG TÍNH TOAÙN COÂNG TRÌNH THÖÏC TEÁ 3.

Soá lieäu ñòa chaát – thuûy vaên coâng trình 36 3. Toång hôïp caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát 38 3. Möïc nöôùc ngaàm 39 3. Heä soá roãng, chæ soá neùn luùn vaø heä soá coá keát 39 3.

Tính chaát cuûa vaät lieäu xaây döïng 39 3. Hoaït taûi taùc duïng 40 3. Maët caét thieát keá 41 3. Tính toaùn trong tröôøng hôïp neàn ñöôøng chöa ñöôïc xöû lyù 41 CHUYEÂN NGAØNH: CAÀU HAÀM Trang ii LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ 3.

Tính ñoä luùn coá keát cuûa neàn ñöôøng 41 3. Tính ñoä luùn toång coäng cuûa neàn ñöôøng 42 3. Tính toaùn trong tröôøng hôïp neàn ñöôøng ñaõ ñöôïc xöû lyù baèng truï ñaát – xi maêng 45 3. Xaùc ñònh caùc kích thöôùc cô baûn 45 3.

Chieàu daøi caùc truï ñaát – xi maêng 45 3. Khoaûng caùch giöõa caùc truï ñaát – xi maêng 45 3. Phaïm vi boá trí nhoùm truï theo phöông ngang 47 3. Cöôøng ñoä thieát keá cuûa truï ñaát – xi maêng 48 3.

Modul bieán daïng vaø cöôøng ñoä khaùng caét khoâng thoaùt nöôùc töông ñöông cuûa khoái gia coá 48 3. Tính toaùn söùc chòu taûi 49 3. Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng 49 3. Khaû naêng chòu taûi cuûa truï ñôn ñaát - xi maêng theo vaät lieäu 50 3.

Khaû naêng chòu taûi cuûa truï ñôn ñaát - xi maêng theo ñaát neàn 50 3. Tính toaùn ñoä luùn cuûa neàn ñaát yeáu ñöôïc gia coá truï ñaát - xi maêng 50 3. Tính toaùn ñoä luùn ∆h1 trong khoái gia coá 50 3. Tính toaùn ñoä luùn ∆h2 döôùi khoái gia coá 51 3.

Nhaän xeùt 51 Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN CÖÔØNG ÑOÄ XI MAÊNG - ÑAÁT 4. Caùc nhaân toá aûnh höôûng tôùi cöôøng ñoä xi maêng - ñaát 52 4. AÛnh höôûng cuûa loaïi ñaát 53 4. AÛnh höôûng cuûa tuoåi xi maêng – ñaát 54 4.

AÛnh höôûng cuûa loaïi xi maêng 55 4. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng xi maêng 56 4. AÛnh höôûng cuûa löôïng nöôùc 57 4. Quaù trình thöïc nghieäm 57 4.

Thí nghieäm trong phoøng 57 4. Chaát keát dính 58 CHUYEÂN NGAØNH: CAÀU HAÀM Trang iii LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ 4. Trình töï thí nghieäm 58 4. Caùc keát quaû thöïc nghieäm 59 4.

Thí nghieäm ngoaøi hieän tröôøng 60 4. Phaân tích caùc keát quaû thí nghieäm 61 4. AÛnh höôûng cuûa loaïi ñaát ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 61 4. Moái quan heä giöõa cöôøng ñoä neùn nôû hoâng ôû tuoåi 7 ngaøy vaø 28 ngaøy 62 4.

AÛnh höôûng cuûa loaïi xi maêng ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 63 4. AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng xi maêng ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 64 4. AÛnh höôûng cuûa ñoä aåm ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 66 4. AÛnh höôûng cuûa ñoä pH ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 67 4.

AÛnh höôûng cuûa heä soá roãng ñeán cöôøng ñoä neùn nôû hoâng 67 4. Moái quan heä giöõa cöôøng ñoä maãu trong Phoøng thí nghieäm vaø maãu ngoaøi hieän tröôøng 68 4. Nhaän xeùt 69 KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ 1. Nhaän xeùt, keát luaän 70 2.

Caùc kieán nghò 72 3. Caùc höôùng nghieân cöùu tieáp theo 72 CHUYEÂN NGAØNH: CAÀU HAÀM Trang iv LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MÔÛ ÑAÀU 1. Tính caáp thieát cuûa luaän vaên: Trong coâng cuoäc coâng nghieäp hoùa, hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc hieän nay, vieäc phaùt trieån cô sôû haï taàng ñaõ, ñang vaø seõ laø nhieäm vuï troïng taâm trong chính saùch phaùt trieån kinh teá xaõ hoäi cuûa Ñaûng vaø Nhaø nöôùc. Trong ñoù nhu caàu phaùt trieån haï taàng giao thoâng, ñöôøng treân ñaát yeáu beàn vöõng vaø hieäu quaû ñoøi hoûi phaûi nghieân cöùu, öùng duïng moät soá coâng ngheä môùi trong thi coâng xaây döïng coâng trình giao thoâng.

Ñeå taêng khaû naêng chòu taûi, giaûm ñoä luùn vaø caûi thieän oån ñònh cuûa maùi doác ôû moät soá coâng trình giao thoâng quan troïng nhö ñöôøng cao toác, ñöôøng baêng saân bay, ñöôøng ñaàu caàu ñaép cao, baõi chöùa container hoaëc coáng hoäp baêng ngang ñöôøng treân neàn ñaát yeáu, chuùng ta thöôøng söû duïng caùc giaûi phaùp thoâng duïng nhö ñeäm caùt, gieáng caùt, coïc caùt, baác thaám, vaûi ñòa kyõ thuaät, saøn giaûm taûi beâ toâng coát theùp (BTCT) treân neàn coïc BTCT. Nhöõng coâng ngheä ñaõ söû duïng thöôøng khoù kieåm soaùt ñöôïc bieán daïng luùn vaø oån ñònh coâng trình, thôøi gian thi coâng keùo daøi (coïc caùt, gieáng caùt, baác thaám) hoaëc khoâng theå thi coâng treân dieän roäng (saøn giaûm taûi BTCT treân neàn coïc BTCT), coù giaù thaønh cao maø vaãn phaûi xöû lyù chuyeån tieáp giöõa cöùng vaø meàm. Moät soá coâng trình caàu ñöôøng trong quaù trình khai thaùc ñaõ vaø ñang toàn taïi hieän töôïng khaù phoå bieán laø luùn leäch hai beân ñaàu caàu, hai beân coáng hoäp, … Söï luùn leäch naøy laø trôû ngaïi lôùn trong löu thoâng, gaây neân hieän töôïng naûy, xoác ñoät ngoät raát deã xaûy ra tai naïn. Möùc ñoä nguy hieåm tuøy thuoäc vaøo ñoä luùn leäch taïi moãi coâng trình.

Ñoàng thôøi phaùt sinh haøng loaït caùc vaán ñeà khaùc nhö laøm giaûm naêng löïc khai thaùc cuûa coâng trình do phaûi giaûm toác ñoä khi ñi qua nhöõng vò trí luùn leäch, laøm taêng möùc ñoä hao phí (xaêng daàu, hao moøn maùy moùc, …) cuûa caùc phöông tieän giao thoâng. Nhöõng bieän phaùp ñoái phoù thoâng thöôøng ñeå giaûm thieåu söï luùn leäch chæ mang tính chaát laø moät loaïi giaûi phaùp tình theá(nhö buø luùn baèng beâ toâng nhöïa), ñoøi hoûi chi phí cao laøm taêng toång voán ñaàu tö xaây döïng vaø maát thôøi gian laâu daøi. Maët khaùc vaán ñeà myõ quan cuûa coâng trình cuõng khoâng theå naøo ñaûm baûo yeâu caàu. Döôùi ñaây laø moät soá coâng trình ñieån hình trong quaù trình khai thaùc ñaõ xuaát hieän hieän töôïng luùn leäch ôû hai beân ñaàu caàu hoaëc maát oån ñònh : Caàu Vaên Thaùnh 2: Coâng trình caàu Vaên Thaùnh 2 vaø ñöôøng daãn vaøo caàu ñaõ ñöôïc thoâng xe vaøo cuoái naêm 2001 vaø keát thuùc thi coâng vaøo ñaàu naêm 2002.

Ñeán thaùng 04/2002, hai haàm chui H1 vaø H2 ñaõ bò luùn nghieâm troïng. Sau khi xöû lyù, hai haàm chui haàu nhö heát luùn nhöng ñöôøng daãn ñeán haàm chui vaø ñoaïn giöõa haàm chui vôùi caàu vaãn tieáp tuïc luùn. Töø 24/10/2005 ñeán 25/01/2006 ñaõ tieáp tuïc söõa chöõa khaéc phuïc caùc hö hoûng ôû maët ñöôøng, maët caàu, moá caàu, daàm caàu vaø ñaép buø luùn doïc theo döôøng daãn vaøo caàu. Tuy nhieân, keát quaû quan traéc töø thaùng 01/2006 ñeán thaùng 08/2006 cho thaáy toác ñoä luùn tuøy vò trí dao ñoäng töø 14mm/thaùng ñeán 20mm/thaùng.

Do luùn vaø chuyeån vò ngang quaù lôùn daãn ñeán caùc söï coá veà luùn suït maët ñöôøng, luùn nghieâng vaø nöùt töôøng nhaø cöûa doïc hai beân ñöôøng, chuyeån vò moá caàu gaây nöùt neõ hö hoûng moät soá daàm caàu vaø goái ñôõ. Hieän nay UBND Tp. Hoà Chí Minh ñaõ giao cho Toång CHUYEÂN NGAØNH: CAÀU HAÀM Trang 1 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ coâng ty Xaây döïng soá 1 laøm toång thaàu EPC döï aùn söõa chöõa caàu Vaên Thaùnh 2 vôùi toång voán ñaàu tö hôn 140 tyû ñoàng. Caàu vöôït Nguyeãn Höõu Caûnh: Haïng muïc caàu goàm ba phaàn: caàu chính daøi 55m, caàu daãn coù chieàu daøi moãi beân ñaàu caàu laø 144m, ñöôøng daãn phía Q.1 laø 84m vaø phía Q.Bình Thaïnh laø 114m.

Cuoái thaùng 4/2002, ngay sau thoâng xe ñöa vaøo söû duïng caàu ñaõ bò luùn. Hieän töôïng luùn leäch xuaát hieän taïi caùc vò trí tieáp giaùp giöõa ñöôøng daãn vaø caàu daãn. Ñoä cheânh leäch cuûa ñænh beä lan can ño ñöôïc ôû phía Q.1 khoaûng 10 – 12cm vaø phía Q.Bình Thaïnh khoaûng 8 – 10cm. Ngoaøi ra, coøn coù moät soá hieän töôïng khaùc xuaát hieän nhö: coù nhieàu veát nöùt ôû phaàn gaïch xaây cuûa töôøng chaén phaàn ñöôøng daãn, coù moät ñaø giaèng bò nöùt vôõ, moät soá veát nöùt ôû beä lan can cuûa phaàn ñöôøng daãn vaø caàu daãn.

Caàu Bình Trieäu 2: Maëc duø môùi ñöôïc ñöa vaøo khai thaùc söû duïng töø ñaàu naêm 2004 nhöng caàu Bình Trieäu 2 ñaõ coù hieän töôïng luùn leäch hai beân ñaàu caàu.