BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - - NGUYỄN HOÀNG NAM NGHIÊN CỨU GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC TRÀM ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH SĨC TRĂNG Chun ngành: Địa Kỹ thuật xây dựng Mã số: 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI VĂN TRƯỜNG HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu gia cố đất yếu cọc tràm ứng dụng cho cơng trình địa bàn tỉnh Sóc Trăng” học viên nhà trường giao nghiên cứu theo Quyết định 451/QĐ-ĐHTL, ngày 24 tháng 02 năm 2017 Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy lợi Trong thời gian học tập trường với định hướng thầy cô cộng với kinh nghiệm làm việc quan, giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp đặc biệt giúp đỡ bảo PGS.TS Bùi Văn Trường, học viên tự nghiên cứu thực đề tài Đây thành lao động, cơng trình nghiên cứu tác giả Hà Nội, tháng 12 năm 2017 Học viên Nguyễn Hoàng Nam i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu theo chương trình đào tạo Thạc sĩ ngành Địa kỹ thuật thuộc trường Đại Học Thủy Lợi Nay tơi hồn thành với luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Khoa cơng trình, Bộ mơn Địa kỹ thuật trực tiếp giảng dạy cung cấp nguồn tài liệu thời gian học tập Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ Cán Phòng Nghiên Cứu Địa Kỹ Thuật - Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam, hỗ trợ nhiều công tác nguyên cứu khoa học Tơi xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học - Trường Đại học Thủy Lợi, tạo điều kiện thuận lợi suốt khóa học Sự kính trọng biết ơn cao đến thầy PGS.TS Bùi Văn Trường, tận tình bảo em hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp, thầy, cô giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cuối xin trân trọng cảm ơn người thân gia đình, ln động viên giúp đỡ mặt tinh thần vật chất để tơi hồn thành chương trình học tập Với khả hiểu biết giới hạn, chắn khơng tránh khỏi sai sót định xin quý Thầy, Cô đọc giả bỏ qua dẫn cho tơi việc hồn thiện kiến thức Xin trân trọng cảm ơn! 2 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MÓNG CỌC 1.1 Tổng quan yếu 1.1.1 Khái niệm .3 đất đất yếu 1.1.2 Các loại yếu 1.1.3 Các giải pháp xử yếu 1.2 Tình hình nghiên cứu, 12 ứng 1.2.1 Lịch sử đời 12 lý dụng giải phát 1.2.2 Tình hình thiết kế cọc 14 triển đất đất pháp móng cọc móng cọc thi cơng móng 1.3 Kết luận 23 chương CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MĨNG CỌC TRÀM 25 2.1 Quan điểm nguyên tràm 25 tắc tính tốn, thiết kế thi cơng cọc 2.1.1 Quan điểm tính tốn, cơng 25 thiết kế thi 2.1.2 Ngun tắc tính tốn, cơng 27 thiết kế thi 2.2 Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính tốn, thiết kế thi công cọc tràm .28 3 2.2.1 Tính tốn, thiết kế 28 quan 2.2.2 Tính tốn, thiết kế 33 điểm theo quan 2.2.3 Kiểm toán ổn định 45 2.3 Quy trình kỹ thuật 46 cọc làm điểm trượt thi công chặt cọc cứng cọc tràm 2.3.1 Phạm vi dụng 46 áp 2.3.2 Yêu cầu tràm 47 cọc 2.3.3 Phương pháp cọc 47 2.3.4 Trình tự thi tràm 48 hạ công cọc 2.4 Kết luận 48 chương CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MĨNG CỌC TRÀM CHO CƠNG TRÌNH THỰC TẾ TẠI SÓC TRĂNG 50 3.1 Các phương pháp trường 50 nghiên cứu 4 thực nghiệm móng cọc 3.1.1 Thí nghiệm tải trọng động (đóng cọc thử) trường 51 3.1.2 Thí nghiệm nén tĩnh cọc trường 55 3.1.3 Thí nghiệm nén tĩnh nén phẳng trường 60 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm móng cọc tràm trường 63 3.2.1 Đặc điểm đất yếu vị trí nghiên cứu 63 3.2.2 Mục đích nghiên cứu 66 3.2.3 Nội dung, phương pháp nghiên cứu 66 3.2.4 Vị trí nghiên cứu 67 3.2.5 Kết nghiên cứu 68 3.3 Nghiên cứu móng cọc tràm mơ hình số 71 3.3.1 Giới thiệu phần mềm 71 3.3.2 Tính tốn theo quan điểm cọc tràm làm chặt 72 3.3.3 Tính tốn theo quan điểm cọc cứng 78 3.3.4 Phân tích, đánh giá kết 83 3.4 Nghiên cứu, ứng dụng cho cơng trình thực 85 3.4.1 Giới thiệu cơng trình 85 3.4.2 Tính tốn xử lý gia cố cọc tràm theo phương pháp giải tích 85 3.4.3 Tính tốn xử lý gia cố cọc tràm phần mềm Plaxis 93 3.4.4 Phân tích kết tính tốn ứng dụng 101 3.5 Kết luận chương 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 108 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Sức kháng tính tốn đất mũi cọc 36 Bảng 2.2 Hệ số nén ngang đất 36 Bảng 2.3 Cường độ sức kháng đất mũi cọc (qb) 38 Bảng 3.1 Các tiêu lý đất kiến nghị dùng cho tính tốn 65 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm tĩnh gia cố cọc tràm tính tốn xác định mô đun biến dạng TN01 (trục 3-D) 69 Bảng 3.3 Kết thí nghiệm tĩnh gia cố cọc tràm tính tốn xác định mơ đun biến dạng TN02 (trục 12J) .70 Bảng 3.4 Các thông số mơ hình thí nghiệm bàn nén trường theo quan điểm cọc tràm làm chặt 73 Bảng 3.5a Các thơng số mơ hình thí nghiệm bàn nén trường gia cố cọc tràm theo quan điểm cọc cứng 78 Bảng 3.5b Tổng hợp kết nghiên cứu thực nghiệm mơ thí nghiệm nén tĩnh gia cố cọc tràm 84 Bảng 3.6 Thí nghiệm nén mẫu đất phòng 86 Bảng 3.7 Tính lún theo quan điểm cọc tràm làm chặt 88 Bảng 3.7 Tính lún theo quan điểm cọc tràm làm chặt 89 Bảng 3.8 Tính sức chịu tải cọc tràm theo quan điểm cọc cứng 90 Bảng 3.9 Tính lún theo quan điểm cọc cứng .92 Bảng 3.10 Các thơng số mơ hình tính tốn xử lý cọc tràm theo quan điểm cọc tràm làm chặt 93 6 Bảng 3.11 Các thơng số mơ hình tính tốn xử lý cọc tràm theo quan điểm cọc cứng 97 Bảng 3.12 Tổng hợp kết nghiên cứu thực nghiệm tính tốn, mơ gia cố cọc tràm 101 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Xử lý đất yếu phương pháp làm chặt đất Hình 1.2 Xử lý đất yếu đệm cát Hình 1.3 Gia tải trước cách sử dụng khối đắp áp suất chân không Hình 1.4 Xử lý đất yếu thiết bị tiêu nước thẳng đứng 10 Hình 1.5 Thi cơng đóng cọc tre 14 Hình 1.6 Thi cơng đóng cọc tràm 16 Hình 1.7 Chi tiết cọc gỗ số cách nối cọc thông dụng 18 Hình 1.8Thi cơng cọc cát 19 Hình 1.9 Thi cơng cọc khoan nhồi 21 Hình 1.10 Thi công cọc xi măng đất 22 Hình 1.11 Thi công cọc bê tông cốt thép 23 Hình 2.1 Mơ hình tính tốn quan điểm cọc tràm làm chặt 29 Hình 2.2 Chiều cao vùng đất cần gia cố 30 Hình 2.3 Mặt đóng cọc 31 Hình 2.4 Sự phân bố ứng suất gia cố cọc tràm cơng trình đất 32 Hình 2.5Quan hệ hệ số rỗng ứng suất cố kết (đường cong cố kết) 33 Hình 2.6 Kích thước móng quy ước xác định theo cách 41 Hình 2.7 Kích thước móng quy ước xác định theo cách đồng 41 Hình 2.8 Kích thước móng quy ước xác định theo cách có lớp đất yếu 42 Hình 2.9 Kích thước móng quy ước xác định theo cách nhiều lớp 42 Hình 2.10 Sơ đồ để tính lún theo phương pháp cộng lớp 43 8 Hình 3.35 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 20 kN/m Hình PL.36 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 20 kN/m 2 - Cấp tải 40 kN/m : Hình PL.37 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 40 kN/m Hình PL.38 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 40 kN/m -3 độ lún lớn 24,00x10 m tương đương 24,00 mm Hình PL.39 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 40 kN/m Hình PL.40 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 40 kN/m 2 - Cấp tải 60 kN/m : Hình PL.41 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 60 kN/m -3 độ lún lớn 14,82x10 m tương đương 14,82 mm 36,55x10-3m Hình PL.42 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 60 kN/m -3 độ lún lớn 36,55x10 m tương đương 36,55 mm Hình PL.43 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 60 kN/m Hình PL.44 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng đất cấp tải 60 kN/m 2 - Cấp tải 80 kN/m : Hình PL.45 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 80 kN/m Hình PL.46 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 80 kN/m -3 độ lún lớn 50,08x10 m tương đương 50,08 mm Hình PL.47 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 80 kN/m Hình PL.48 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 80 kN/m 2 - Cấp tải 100 kN/m : Hình PL.49 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 100 kN/m Hình PL.50 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 100 kN/m -3 độ lún lớn 66,32x10 m tương đương 66,32 mm Hình PL.51 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 100 kN/m Hình PL.52 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 100 kN/m 2 - Cấp tải 120 kN/m : Hình PL.53 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 120 kN/m Hình PL.54 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 120 kN/m -3 độ lún lớn 85,79x10 m tương đương 85,79 mm Hình PL.55 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 120 kN/m Hình PL.56 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 120 kN/m 2 - Cấp tải 140 kN/m : Hình PL.57 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 140 kN/m Hình PL.58 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 140 kN/m -3 độ lún lớn 76,61x10 m tương đương 76,61 mm Hình PL.59 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 140 kN/m Hình PL.60 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 140 kN/m 2 - Cấp tải 160 kN/m : Hình PL.61 Biểu diễn lưới biến dạng cấp tải 160 kN/m Hình PL.62 Thể phổ chuyển vị đứng (lún) cấp tải 160 kN/m -3 độ lún lớn 200,41x10 m tương đương 200,41 mm Hình PL.63 Phân bố ứng suất móng cơng trình cấp tải 160 kN/m Hình PL.64 Phân bố áp lực nước lỗ rỗng cấp tải 160 kN/m ... thiết kế gia cố cọc tràm; Lựa chọn phương pháp tính tốn, thiết kế gia cố cọc tràm phù hợp đặc điểm đất yếu Sóc Trăng; Ứng dụng thiết kế gia cố cọc tràm cho cơng trình cụ thể địa bàn tỉnh Sóc Trăng; ... Nghiên cứu gia cố đất yếu cọc tràm, ứng dụng cho công trình địa bàn tỉnh Sóc Trăng Có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Mục đích nghiên cứu Mục tiêu đề tài luận văn sở nghiên. ..LỜI CAM ĐOAN Đề tài luận văn cao học Nghiên cứu gia cố đất yếu cọc tràm ứng dụng cho cơng trình địa bàn tỉnh Sóc Trăng học viên nhà trường giao nghiên cứu theo Quyết định 451/QĐ-ĐHTL, ngày