Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng cọc đất gia cố xi măng cho khu vực quận 2, thành phố hồ chí minh luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ---@&?--- LƯU XUÂN THƯỞNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO KHU VỰC QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TP... Đề án

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-@&? -

LƯU XUÂN THƯỞNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO KHU VỰC

QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP HỒ CHÍ MINH – 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-@&? -

LƯU XUÂN THƯỞNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO KHU VỰC QUẬN 2,

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MÃ SỐ: 60 – 58 – 02 – 05

CHUYÊN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS VŨ THẾ SƠN

TP Hồ Chí Minh – 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

Lưu Xuân Thưởng

Trước hết, tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Giao thông Vận tải và quý Thầy, Cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt khóa học

Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Vũ Thế Sơn - Bộ môn Đường bộ, Trường Đại học Giao thông Vận tải - Cơ sở 2 đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn, giúp tôi hiểu rõ mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu từ

đó có định hướng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu đúng đắn để thực hiện tốt nội dung đề tài luận văn Thạc sĩ này

Tôi chân thành cảm ơn lãnh đạo nhà trường, các Thầy cô trong phòng, ban đào tạo sau đại học Trường Đại học Giao thông vận tải đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi học tập và thực hiện luận văn

Tôi chân thành cảm ơn các anh chị công tác tại Công ty cổ phần Tư vấn thiết

kế Giao thông Vận tải phía Nam (Tedi South), Công ty Cổ phần đầu tư địa ốc Đại Quang Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

Tuy nhiên luận văn có thể vẫn còn những thiếu sót nhất định Kính mong nhận được các góp ý thẳng thắn và chân tình của các Thầy cô

TP, Hồ Chí Minh, Tháng 04 năm 2015

Lưu Xuân Thưởng

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài:

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật lớn nhất ở khu vực phía Nam và cũng là thành phố đông dân nhất cả nước Sự phát triển không ngừng của Thành phố trên mọi phương diện về kinh tế, văn hóa, khoa học đến giáo dục, y tế đã tạo ra một sức ép lớn về nhu cầu phát triển và mở rộng đô thị

Đề án phát triển Quận 2 với trọng tâm là khu đô thị mới Thủ Thiêm rộng 737ha gồm những khu vực thương mại lớn, các khu văn phòng, trung tâm tài chính, ngân hàng và các khu dân cư chất lượng cao là đề án phát triển

đô thị quan trọng nhất của Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay Khu đô thị mới Thủ Thiêm được quy hoạch là một trung tâm mới của Thành phố, cùng với khu trung tâm hiện nay tạo thành thế đối xứng qua sông Sài Gòn Bờ hữu ngạn là khu trung tâm cũ, bờ tả ngạn là khu trung tâm mới hiện đại mang tầm

cỡ khu vực và thế giới Việc đầu tư xây dựng hệ thống đường giao thông trong khu đô thị, trong đó có bốn (4) tuyến đường chính: Đại Lộ Vòng Cung (R1), đường Ven Hồ Trung Tâm (R2), đường Ven Sông Sài Gòn (R3) và đường Vùng Châu Thổ (R4) tạo tiền đề để kêu gọi và thu hút các nhà đầu tư, các doanh nghiệp đầu tư vào Khu đô thị mới Thủ Thiêm

Khu vực Quận 2 là vùng đồng bằng thấp thường xuyên bị ảnh hưởng bởi triều cường sông Sài Gòn, cấu tạo bởi các trầm tích hiện đại, thành phần gồm sét, bột cát và thực vật đang phân huỷ, nguồn gốc hỗn hợp đầm lầy sông Dựa trên kết quả khảo sát địa chất hiện hữu của một số dự án tại khu vực Quận 2, lớp đất yếu khá phức tạp với chiều dày thay đổi từ 10m đến 39m

Do đó, giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng (Deep Soil Mixing Column – DSMC) là một trong những giải pháp đã được đề xuất lựa

chọn để đảm bảo ổn định chung của nền đường đắp, độ lún còn lại nhỏ và rút ngắn thời gian thi công với giá thành có thể chấp nhận được

Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng đã và đang được sử dụng cho một số dự án giao thông ở khu vực Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh Hiệu quả của giải pháp xử lý nền này chủ yếu phụ thuộc vào việc nâng cao chất lượng trong quá trình thi công

Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng cọc đất gia cố xi măng cho khu vực Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh ” là đề tài

khoa học cấp bách và thiết thực

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Trên cơ sở các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm kết hợp với thống

kê, đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng cho khu vực Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh Qua đây có thể xem xét và đề xuất các giải pháp phù hợp với điều kiện đất yếu của khu vực Thành phố

III Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu các yếu tố địa chất của khu vực Quận 2, công nghệ - thiết bị thi công, các yếu tố ảnh hưởng và giải pháp nâng cao chất lượng cọc đất gia

cố xi măng trong quá trình thi công

IV Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tập trung nghiên cứu giới hạn trong khu vực Quận 2, thành phố

Hồ Chí Minh và các loại chất dính kết, công nghệ - thiết bị thi công được áp dụng cho các dự án trong khu vực Quận 2 và một số dự án điển hình trong Thành phố

V Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài được nghiên cứu kết hợp giữa phương pháp lý thuyết, thực nghiệm kết hợp thống kê

VI Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học của đề tài: Nghiên cứu, phân tích các kết quả thí

nghiệm, đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến chất lượng cọc đất ga cố xi măng

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng của cọc đất xi măng

VII Kết cấu của luận văn

- Phần mở đầu

- Chương 1: Điều kiện tự nhiên khu vực Quận 2

- Chương 2: Tổng quan về đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu

- Chương 3: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng cọc đất gia cố xi

măng cho khu vực Quận 2, thành phố Hồ Chi Minh

- Kết luận và kiến nghị

- Hướng nghiên cứu tiếp theo

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC QUẬN 2, TP HCM 1.1 Giới thiệu chung về các dự án trong khu vực Quận 2

Hình 1.1: Bản đồ vị trí thành phố Hồ Chí Minh Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của cả nước kèm theo các quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các thành phố lớn, tại Thành phố Hồ Chí Minh - một trung tâm kinh tế xã hội lớn nhất nước - một điểm đến thu hút mạnh mẽ các nhà đầu tư trong

và ngoài nước, nhu cầu về hạ tầng đô thị và nhà ở đang đặt ra ngày càng lớn Bán đảo Thủ Thiêm đối diện với trung tâm Quận 1 thành phố Hồ Chí Minh, như một trái tim, một lá phổi xanh của thành phố và ngày càng được khẳng định là hướng nhìn chủ đạo của yếu tố mở rộng địa bàn thành phố, tạo thế phát triển bền vững cho khu vực phía Đông sông Sài gòn gắn liền với vùng Đông Nam bộ đầy tiềm năng, là khu vực thuận lợi cho sự phát triển, mở rộng đô thị hóa

Đề án phát triển Quận 2 với trọng tâm là khu đô thị mới Thủ Thiêm rộng 737ha gồm những khu vực thương mại lớn, các khu văn phòng, trung tâm tài chính,

TP HỒ CHÍ MINH

ngân hàng và các khu dân cư chất lượng cao là đề án phát triển đô thị quan trọng nhất của Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay Khu đô thị mới Thủ Thiêm được quy hoạch là một trung tâm mới của Thành phố, cùng với khu trung tâm hiện nay tạo thành thế đối xứng qua sông Sài Gòn Bờ hữu ngạn là khu trung tâm cũ, bờ tả ngạn

là khu trung tâm mới hiện đại mang tầm cỡ khu vực và thế giới Việc đầu tư xây dựng hệ thống đường giao thông trong khu đô thị, trong đó có bốn (4) tuyến đường chính: Đại Lộ Vòng Cung (R1), đường Ven Hồ Trung Tâm (R2), đường Ven Sông Sài Gòn (R3) và đường Vùng Châu Thổ (R4) tạo tiền đề để kêu gọi và thu hút các nhà đầu tư, các doanh nghiệp đầu tư vào Khu đô thị mới Thủ Thiêm [9]

Cùng với trục Đại lộ Đông Tây và hầm đường bộ vượt sông Sài gòn đã hoàn thành, 4 tuyến đường chính Khu đô thị mới Thủ Thiêm sẽ tạo thành trục giao thông xương sống kết nối toàn bộ các khu chức năng qui hoạch của Thủ Thiêm với hệ thống giao thông khu vực và khu trung tâm thành phố hiện hữu, tạo tiền đề và thúc đẩy nhanh quá trình thu hút đầu tư, xây dựng và sớm đưa vào khai thác Khu đô thị mới Thủ Thiêm Do đó, việc đầu tư xây dựng 4 tuyến đường chính khu đô thị mới Thủ Thiêm là cần thiết và cấp bách

Phạm vi của đề tài chỉ nghiên cứu giới hạn trong ba dự án:

- Dự án Hạ tầng kỹ thuật khu dân cư tái định cư Bình Khánh;

- Dự án khu nhà thấp tầng thuộc khu dân cư phía nam đại lộ Đông Tây ( khu II) trong khu đô thị mới Thủ Thiêm;

- Dự án đầu tư xây dựng 4 tuyến đường chính trong khu đô thị mới Thủ Thiêm

Hình 1.2: Mặt bằng tổng thể quy hoạch Khu đô thị mới Thủ Thiêm

1.1.1 Tổng quan về dự án hạ tầng kỹ thuật khu dân cư tái định cư Bình

Khánh

1.1.1.1 Tên dự án

Dự án Hạ tầng kỹ thuật khu dân cư tái định cư Bình Khánh

1.1.1.2 Địa điểm xây dựng

Phường Bình Khánh thuộc Khu đô thị mới Thủ Thiêm, Quận 2, TP Hồ Chí Minh, giới hạn khu đất tái định cư như sau:

- Phía Tây Bắc: giáp dự án dân cư Thời Báo Kinh Tế Sài Gòn và một phần giáp dân cư hiện hữu phường Bình Khánh;

- Phía Đông Bắc: giáp dự án An Phú-An Khánh 131ha, dự án 17.3 ha tái định

cư Thủ Thiêm và đất ven rạch Cá Trê Nhỏ phường Bình Khánh;

- Phía Tây Nam: giáp rạch Cá Trê Lớn;

- Phía Đông Nam: giáp Đại lộ Đông Tây

1.1.1.3 Mục tiêu đầu tư

Dự án hạ tầng kỹ thuật khu dân cư tái định cư Bình Khánh cần phải được đầu

tư xây dựng để phục vụ cho khu tái định cư, góp phần vào sự hoàn thiện cho tổng thể của dự án tái định cư trên bán đảo Thủ Thiêm Dự án được đầu tư với một số mục tiêu cơ bản sau:

- Phục vụ tái định cư cho người dân di dời, giải tỏa thuộc khu đô thị mới Thủ Thiêm, dự kiến khoảng 24.000 người Đảm bảo đầy đủ về nhu cầu ở, sinh hoạt cộng đồng, vui chơi giải trí… của người dân tái định cư;

- Hình thành khu đô thị tái định cư điển hình, kiểu mẫu theo tiêu chuẩn cao, một điểm nhấn không gian ngay tại khu vực cửa ngõ phía Tây thành phố Thu hút các hoạt động sinh hoạt văn hóa xã hội, thương mại, dịch vụ, tăng cường hiệu quả kinh tế và thúc đẩy sự phát triển xã hội của khu vực;

- Xây dựng nền tảng cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh, hiện đại, đồng bộ và kết nối với toàn bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật toàn bán đảo Thủ Thiêm trong tương lai;

- Môi trường sống theo tiêu chuẩn chất lượng cao, diện tích mảng xanh và mặt nước lớn, hệ thống không gian mở đa dạng, dễ tiếp cận Mang hình ảnh đặc trưng của khu đô thị cửa ngõ thành phố Hình thức kiến trúc hiện đại, ấn tượng

và phù hợp với địa phương Đảm bảo sự phát triển hài hòa với cảnh quan khu vực xung quanh trong tương lai;

- Phân tách lối đi bộ và hệ thống giao thông xe cớ giới, cung cấp môi trường đi

bộ an toàn, thuận tiện cho trẻ em, người già và người tàn tật;

- Hạ tầng xã hội cung cấp không gian xanh với chỉ tiêu 5.03m2/người bằng cách quy hoạch các trục xanh, không gian xanh Chỉ tiêu cây xanh này cao hơn so

với chỉ tiêu của các khu đô thị loại 1, 2 tại Việt Nam (3 - 4m2/người);

- Hệ thống hạ tầng kỹ thuật được thiết kế có xem xét hệ thống kỹ thuật trong tương lai trong mỗi lĩnh vực: Điện, thông tin liên lạc, giao thông, cấp thoát nước…Không chỉ xem xét tính hoàn thiện của việc xây dựng mà còn cân nhắc tính tiện nghi, duy trì và bảo dưỡng dựa theo sự gia tăng dân số, sự gia tăng nhu cầu trong tương lai bằng hệ thống hào và mương kỹ thuật cho hệ thống điện và viễn thông [10]

Sự thành công của dự án tái định cư đảm bảo sự ổn định cho đời sống nhân dân và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân tái định cư Bằng cách tăng cường tính thuận tiện, an toàn, tiện nghi, sức khỏe và kỹ thuật kinh tế cao cho khu vực Thiết kế xem xét việc kết nối các không gian với các tiện ích cộng đồng, tạo thuận lợi và hiệu quả, tái lập và tăng cường cho các hoạt động kinh tế khu vực Sự thành công của dự án khu dân cư tái định cư Bình Khánh sẽ ảnh hưởng đến các khu

ở và toàn bộ khu vực thành phố Hồ Chí Minh Một khu đô thị kiểu mẫu, góp phần đáng kể vào việc tạo dựng hình ảnh khu đô thị mới Thủ Thiêm trong tương lai [10]

1.1.2 Tổng quan về dự án khu nhà thấp tầng thuộc khu dân cư phía nam đại lộ Đông Tây

1.1.1.1 Tên dự án

Dự án Khu nhà thấp tầng thuộc khu dân cư phía Nam đại lộ Đông Tây (gọi tắt

là Khu II) trong Khu đô thị mới Thủ Thiêm tại phạm vi phường An Lợi Đông, quận

2, thành phố Hồ Chí Minh

1.1.2.1 Địa điểm xây dựng

Khu đất được giới hạn bởi:

- Phía Tây Bắc: Giáp lô 5-4, 5-5 và một phần đường Đại lộ Đông Tây;

- Phía Đông : Giáp công viên ven rạch Cá Trê 2;

- Phía Tây: Giáp khu lâm viên sinh thái phía Nam;

- Phía Đông Nam: Giáp khu lâm viên sinh thái phía Nam;

1.1.2.2 Mục tiêu đầu tư

Khu nhà thấp tầng thuộc Khu dân cư phía Nam Đại lộ Đông Tây (Khu II) được quy hoạch xác định là khu nhà ở thấp tầng có mật độ trung bình Trong tình hình kinh tế thực tế, với đặc điểm vị trí đắc địa và tiếp cận giao thông với những hình thái công trình gần gũi với thiên nhiên để có thể tạo nên một môi trường sống hòa nhập với thiên nhiên, trở thành một khu nhà ở kiểu mẫu với tiêu chuẩn cao bao gồm nhiều loại hình nhà ở đa dạng phù hợp với đặc điểm văn hóa của con người Việt Nam

Chính vì vậy, trên cơ sở các ưu thế sẵn có, việc đầu tư xây dựng Khu nhà thấp tầng thuộc Khu dân cư phía Nam Đại lộ Đông Tây (Khu II) có diện tích 36,7948 ha nằm trong tổng thể Khu đô thị mới Thủ Thiêm theo hướng tổ chức và xây dựng một Khu nhà ở kiểu mẫu với tiêu chuẩn sống cao, hòa nhập với cảnh quan thiên nhiên bằng hướng đi xây dựng một khu phức hợp gồm nhiều loại hình nhà ở bao gồm cả chung cư và biệt thự kiểu mẫu tiêu chuẩn cao là hoàn toàn phù hợp và cần thiết để khai thác và sử dụng quỹ đất một các hiệu quả, tạo động lực mạnh mẽ để phát triển kinh tế xã hội, giảm áp lực tác động của đô thị hiện hữu và góp phần gìn giữ môi trường sinh thái [11]

1.1.3 Tổng quan về đầu tư xây dựng 4 tuyến đường chính trong khu đô thị mới Thủ Thiêm

1.1.1.1 Tên dự án

Đầu tư xây dựng 04 tuyến đường chính trong khu đô thị mới Thủ Thiêm thực hiện theo hình thức hợp đồng Xây dựng – Chuyển giao (hợp đồng BT) được ký kết

giữa Ủy ban nhân dân thành phố Hồ Chí Minh và Công ty Cổ phần Đầu tư Địa ốc Đại Quang Minh

1.1.3.1 Địa điểm xây dựng và diện tích sử dụng

- Địa điểm xây dựng: Khu đô thị mới Thủ Thiêm, Quận 2, Tp Hồ Chí Minh

- Diện tích chiếm đất: 765,689m2, bao gồm:

+ Diện tích chiếm dụng lâu dài trong chỉ giới đường đỏ: 395,652m2; + Diện tích chiếm dụng tạm thời: 370,046m2, bao gồm:

§ Diện tích chiếm dụng tạm thời phần san lấp 2 bên đường: 203.250m2;

§ Phần chân taluy 2 bên đường: 139,796m2;

Hệ thống giao thông trên 04 tuyến đường chính: cầu, đường, nút giao thông, cây xanh, chiếu sáng và trạm xe buýt

Các công trình tiện ích trên 04 tuyến đường chính, bao gồm: công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm, hệ thống thoát nước mưa, hệ thống thoát nước thải, hệ thống cấp nước, hệ thống cấp điện, hệ thống viễn thông và hệ thống thu gom nước thải, rác thải

- Quy mô dự án [9]

R1

Đại lộ Vòng cung Là tuyến đường trung tâm và đóng một vai trò quan trọng

trong việc phân bổ sử dụng đất Dọc hai bên đường là khu kinh doanh và nhà ở phức hợp Với chức năng rất quan trọng, tuyến đường sẽ được xây dựng theo hướng thành tuyến đô thị sầm uất đảm nhận các hoạt động giao thông chính cũng như các sự kiện, lễ hội, văn hóa của đô thị R2

Đường Ven hồ trung

tâm

Là tuyến đường đóng vai trò quan trọng đối với phát triển

du lịch và sinh thái học Dọc một bên đường là các trung tâm buôn bán nhộn nhịp và nhà ở phức hợp; mặt khác,

phía bên kia hồ là khu vực vui chơi giải trí

R4

Đường Vùng Châu thổ Là tuyến đường nối tiếp từ Đại lộ Vòng cung và nằm ở

vùng ngập nước phía tây – nam bán đảo

Đường Châu thổ Là tuyến đường nối tiếp từ Đường Vùng Châu thổ và nằm

ở các vùng đất ngập nước phía đông - nam bán đảo

Đường Ven sông

-Khu dân cư

Là tuyến đường nối tiếp từ Đường Châu thổ Cả hai bên tuyến đường là khu dân cư và khu vực đất trũng

1.2 Điều kiện địa hình

Khu đô thị Thủ Thiêm là bán đảo, được bao quanh 3 phía bởi sông Sài Gòn, xấp xỉ 8.5 km bờ sông Khu vực có cao độ khoảng từ +0.5m ÷ +1.5m so với mực nước biển, hiện nay bị chia cắt bởi mạng lưới kênh rạch chằng chịt, với độ sâu và bề rộng khác nhau

1.3 Điều kiện địa chất

Khu vực bán đảo Thủ Thiêm là vùng đồng bằng thấp, cấu tạo bởi các trầm tích hiện đại (QIV3), thành phần gồm sét, bột cát và thực vật đang phân hủy, nguồn gốc hỗn hợp đầm lầy sông Đây là vùng đồng bằng ngập triều ven sông Sài Gòn Địa hình khu vực này tương đối thấp với cao độ trung bình từ +0.5m ÷ +1.5m thường

xuyên bị ngập nước và bị chia cắt bởi hệ thống sông lạch, thực vật đầm lầy phát triển mạnh [9]

Tại đây có nhiều sông rạch nhỏ nông xen lẫn các vùng đầm lầy Đây là vùng đất phèn tiềm tàng, hàm lượng Clo trong đất không cao nhưng có sự giảm dần về hướng bờ sông chứng tỏ có sự nhiễm mặn Địa hình ở đây bằng phẳng, rải rác có các trũng đầm lầy nhỏ Địa tầng chủ yếu của khu vực này là trầm tích sông biển (amQIV2) có tuổi Holocen trung phủ bên trên, phía dưới là lớp trầm tích sông aQII- IIItd

Ba (3) khảo sát địa chất dưới đây đã được tiến hành tại khu vực dự án [9], [10], [11]

- Sasaki Report : Báo cáo Sasaki: khảo sát địa chất phục vụ thiết kế quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/500 và thiết kế hệ thống cơ sở hạ tầng chính trong Khu đô thị mới Thủ Thiêm (Tháng 12/2007);

- Báo cáo khảo sát địa chất trong giai đoạn Thiết kế kỹ thuật (Tháng 03/2013);

- Báo cáo khảo sát địa chất bổ sung theo yêu cầu của Tư vấn đối với Chủ đầu

tư

Theo kết quả của các khảo sát địa chất này, các lớp đất sét yếu đến rất yếu

“1a” và “1b” (từ đây gọi là lớp VSC) có độ dày thay đổi từ 10m đến 39m xuất hiện

trong các khu vực như trong hình Trong hình, các khu vực được đánh dấu màu tím

là các khu vực có lớp VSC với độ dày lớn từ 30m đến hơn 35m Các lớp đất bên dưới lớp VSC là các lớp sét nửa cứng đến cứng “3”, “5a” và “TK2” (từ đây gọi là lớp MSC), lớp cát rời đến chặt vừa “2” và “TK1” (từ đây gọi là lớp LS) và lớp cát chặt vừa đến chặt “4a”, “4b” và “6a” (từ đây gọi là lớp MDS)

Lớp VSC trong khu vực được chia thành năm (5) khu vực nhỏ dựa trên cấu tạo

và kết quả thí nghiệm trong phòng được tiến hành trong quá trình khảo sát địa chất

1.3.1 Khu vực A

Khu vực (A) nằm tại phía Tây Bắc của công trường dự án Lớp VSC tại khu vực (A) gồm lớp sét tương đối đồng nhất và lớp cát xen kẽ nhẹ Lớp VSC có độ dày

thay đổi từ 15m đến 39m và lớp VSC quanh khu vực cầu số 6 trên tuyến R1 có độ dày từ 30m đến 39m Dựa trên kết quả của thí nghiệm trong phòng, lớp VSC trong khu vực (A) được chia thành 6 lớp nhỏ trong lớp 1a và 2 lớp nhỏ trong lớp 1b

1.3.2 Khu vực B

Lớp (B) nằm tại phía Tây Nam của công trường dự án Lớp VSC tại khu vực (B) gồm lớp sét tương đối đồng nhất và lớp cát xen kẽ nhẹ Lớp VSC có độ dày thay đổi từ 20m đến 30m và lớp LS, TK1 có độ dày từ 2m đến 5m xen kẽ trong lớp VSC Lớp VSC trong khu vực (B) được chia thành 4 lớp nhỏ trong lớp 1a và 2 lớp nhỏ trong lớp 1b tương tự như khu vực (A)

1.3.3 Khu vực C

Khu vực (C) nằm tại bờ sông Sài Gòn ở phía Tây của công trường dự án Lớp VSC trong khu vực (C) gồm lớp sét tương đối đồng nhất và lớp cát xen kẽ nhẹ Lớp VSC có độ dày thay đổi từ 15m đến 25m Lớp VSC trong khu vực (C) được chia thành 3 lớp nhỏ trong lớp 1a và 2 lớp nhỏ trong lớp 1b tương tự như khu vực (A)

1.3.4 Khu vực D

Khu vực (D) nằm tại phía Nam của công trường dự án Lớp VSC trong khu vực (D) gồm lớp sét tương đối đồng nhất và lớp cát xen kẽ nhẹ Lớp VSC có độ dày thay đổi từ 20m đến 35m Lớp VSC trong khu vực (D) được chia thành 2 lớp nhỏ trong lớp 1a và 2 lớp nhỏ trong lớp 1b

1.3.5 Khu vực E

Khu vực (E) nằm tại phía Đông của công trường dự án Lớp VSC trong khu vực (E) gồm lớp sét tương đối đồng nhất và lớp cát xen kẽ nhẹ Lớp VSC có độ dày thay đổi từ 15m đến 30m Lớp VSC trong khu vực (E) được chia thành 4 lớp nhỏ trong lớp 1a

1.3.6 Thông số địa chất

Dựa trên kết quả của các khảo sát địa chất nói trên, các thông số địa chất của khu vực (A) đến (E) để TKKT xử lý đất yếu cho Dự án được tóm tắt trong các bảng Các thông số địa chất được quyết định dựa trên kết quả thí nghiệm trong phòng và giá trị SPT N

Hình 1.3: Bản đồ đồng mức về chiều dày của lớp đất yếu

KHU VỰC (E)

KHU VỰC (D)

KHU VỰC (A)

KHU VỰC (B) KHU VỰC (C)

Bảng 1.1: Thông số địa chất để thiết kế tại khu vực (A)

Bảng 1.4: Thông số địa chất để thiết kế tại khu vực (D)

1.3.7 Điều kiện khí hậu

Khu đô thị Thủ Thiêm nằm trong khu vực môi trường cận nhiệt đới với các điều kiện khí hậu và lượng mưa được trình bày sơ bộ như sau:

- Nhiệt độ trung bình hằng ngày là 29 độ C, nhiệt độ cao nhất là 36 độ C, và thấp nhất là 24 độ C;

- Số giờ nắng biến đổi từ 6 ở tháng 6 đến 9 ở tháng 4;

- Khí hậu mùa mưa nhiệt đới có hai mùa: Mùa nắng (từ tháng 12 đến tháng 4)

và mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11);

- Độ ẩm trung bình hằng ngày là 70-80%;

- Lượng mưa trung bình hằng năm là 1.949mm;

- Lượng mưa trong mùa mưa xấp xỉ 85% tổng lượng mưa hàng năm, cao nhất

vào tháng 6 và tháng 9;

- Lượng mưa rất lớn, trung bình từ 0,8 đến 1,5mm/phút;

- Hướng gió thịnh hành là Đông Nam đến Tây Bắc vào mùa khô, và Tây Nam đến Đông Bắc vào mùa mưa, từ 3-4m/giây

Sông Sài Gòn bao quanh bán đảo là một đoạn sông uốn khúc có kích thước lớn (rộng bình quân 370m, sâu bình quân 19m, hmax = 24m) Lưu lượng lớn nhất vào, ra (trong mùa lũ) tại Phú An lên đến 3200 ÷ 3500m3/s, với tổng lượng nước triều chảy ngược trong một ngày rất lớn (65 ÷ 70 triệu m3), chứng tỏ ảnh hưởng triều đối với đoạn sông này là quyết định Mức nước cao nhất đã xảy ra trong 20 năm qua là 145cm, thấp nhất – 246cm Biên độ dao động mức nước nhiều năm DH=391cm Biên độ dao động ngày đêm > 320cm (chiếm 82% tổng biên độ dao động) đang ngày càng tăng lên do tác động con người (là động lực chính cho truyền triều vào sông rạch) Tốc độ bình quân dòng triều rút khoảng 1.1 ÷ 1.3m/s Tốc độ lớn nhất đo đạc được khoảng 1.7 ÷ 1.8m/s, lớn hơn lưu tốc khởi động bùn cát rất

nhiều (Vk = 0.5m/s), cho thấy mối đe dọa sạt lở bờ, xói lòng sông rất lớn Tuy vậy, hiện tại đoạn sông còn được xem là ổn định so với toàn bộ lòng sông hạ lưu Trong trường hợp gia tải, bờ sông (như một vách hở) sẽ bị biến dạng Hiện tượng lở đất, trượt đất chắc chắn sẽ xảy ra, nếu bờ sông không được bảo vệ Đặc biệt cần chú ý 2 đoạn sông có bờ lõm với bán kính cong bé nhất phía cầu Sài Gòn và rạch Cá Trê, các đoạn là cửa đổ nước của các rạch lớn: Văn Thánh, Thị Nghè, kênh Đôi, kênh

Tẻ, Cá Trê Lớn, các kênh sẽ đào theo quy hoạch là những đoạn sông có nguy cơ xói

lở bất lợi nhất

1.4 Kết luận chương 1

Khu vực quận 2 có điều kiện địa chất đất yếu dày từ 10m đến 39m Trong quá trình đầu tư xây dựng công trình, cần phải có các giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp để đảm bảo yêu cầu về độ lún và độ ổn định

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ

LÝ ĐẤT YẾU 2.1 Tổng quan về đất yếu

2.1.1 Khái niệm về đất yếu

Đất yếu là những loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0.5 ~ 1.0 daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu như bảo hoà nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), môđun biến dạng thấp (thường thì E0 = 50 daN/cm2), lực chống cắt nhỏ Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được

Đất yếu là các loại vật liệu mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể chia thành ba loại: đất sét hoặc á sét bụi mềm, có hoặc không có chất hữu cơ, than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn

Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các điều kiện thuỷ lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao, hồ vv Trong các loại này, đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, đồng bằng châu thổ sông Hồng, sông Cửu Long, cửa sông ) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn cháy, hệ số rỗng lớn nhất (đất sét mềm e ≥ 1.5, đất á sét bụi e ≥ 1), lực dính không thoát nước Cu ≤ 0.15daN/cm2, góc nội ma sát ju = 0, độ sệt II > 0.50 (trạng thái dẻo mềm)

Loại đất có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật có điều kiện thuận lợi để thối rữa, phân huỷ và tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn với trầm tích khoáng vật Loại này thường gọi là đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu

cơ chiếm từ 20% đến 80% Trong điều kiện tự nhiên than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W = 85 ~ 95% và có thể lên đến vài trăm phần trăm Than bùn là loại đất

bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất, hệ số nén lún có thể đạt 3 ~ 8 ~ 10 cm2/daN, vì thế thường phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với các mẫu cao ít nhất 40 ~ 50 cm

Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển, gồm các hạt rất mịn (< 200 mm) với tỷ lệ phần trăm các hạt < 2 mm, bản chất khoáng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong Hàm lượng hữu cơ thường dưới 10% Bùn chủ yếu được tạo thành do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc các cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thuỷ triều Bùn luôn no nước và rất yếu về khả năng chịu lực Cường độ của than bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn, môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1 ~ 1.5 daN/cm2, với bùn sét và từ 10 ~ 25 daN/cm2, với bùn á sét, bùn á cát, hệ số nén lún có thể lên tới 2 ~ 3 daN/cm2 Như vậy, bùn là những trầm tích nén chưa chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể được thực hiện sau khi đã áp dụng các biện pháp

xử lý đặc biệt, tốt nhất là vét bùn thay đất tốt

Nói chung các loại đất yếu thường có các đặc điểm sau:

- Thường là loại đất sét có lẫn hữu cơ (nhiều hoặc ít);

- Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ;

- Độ thấm nước rất nhỏ;

- Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn

Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn, than bùn Ngoài ra, ở một

số vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập như đất bazan ở Tây Nguyên; thỉnh thoảng còn gặp các vỉa cát cháy là những loại đất yếu có những đặc điểm riêng biệt.[1], [6], [14]

2.1.2 Đất sét mềm

Đất sét mềm là loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt bão hoà nước và có cường độ tương đối cao so với bùn Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt nhưng cũng có nhiều tính chất chung của đất đá thuộc loại đất sét, đó là giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất loại sét Đất sét gồm chủ yếu các loại hạt nhỏ như thạch anh, fenspat (phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn) Các khoáng vật sét này là các silicat alumin cá thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và

Fe chia thành ba loại chính là ilit, kaolimit và mônmôrilomit Đây là những khoáng

vật làm cho đất sét có các đặc tính riêng biệt của nó Các khoáng vật sét là dấu hiệu biểu thị các điều kiện môi trường mà nó được tạo thành và có ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ lý của đất sét Vì vậy, khi đánh giá đất sét về mặt địa chất công trình cần nghiên cứu thành phần Khoáng vật sét của nó Trong trường hợp chung, đất sét là hệ phân tán ba pha (hạt khoáng, nước lỗ rỗng và hơi), tuy nhiên do đất sét yếu thường bão hoà nước nên có thể xem là một hệ hai pha: cốt đất và nước lỗ rỗng Các hạt sét và hoạt tính của chúng với nước trong đất làm cho đất sét có những tính chất mà các loại đất khác không có: tính dẻo và sự tồn tại của gradien ban đầu, khả năng hấp thụ, tính lưu biến từ đó mà đất sét có những đặc điểm riêng về cường độ; tính biến dạng

Một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét mềm là tính dẻo Nhân tố chủ yếu chi phối dẻo là thành phần khoáng vật của nhóm hạt kích thước nhỏ hơn 0.002 mm và hoạt tính của chúng đối với nước Sét kaolinit có chỉ số dẻo 1 ~ 40, sét hiđromica có chỉ số dẻo 25 ~ 40, sét mônmôrilônit 44 ~ 600 Trong thực tế xây dựng thường dùng các giới hạn Atterberg để đánh giá độ dẻo của đất sét

Một tính chất quan trọng khác của đất sét là độ bền cấu trúc (hay cường độ kết cấu sC hoặc qtc) của chúng Nếu tải trọng truyền lên đất nhỏ hơn trị số sC thì biến dạng rất nhỏ, có thể bỏ qua, còn khi vượt quá sC thì đường cong quan hệ giữa độ rỗng và áp lực bắt đầu có độ dốc lớn Trị số sC của đất sét mềm vào khoảng 0.2 ~ 0.3 daN/cm2

Tính chất lưu biến cũng là một tính chất quan trọng của đất sét yếu Đất sét yếu là một môi trường dẻo nhớt Chúng có tính từ biến và có khả năng thay đổi độ bền khi chịu tác dụng lâu dài của tải trọng Khả năng đó gọi là tính lưu biến Ngoài

sự từ biến, trong tính chất lưu biến của đât sét còn có biểu hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi, gọi là sự chùng ứng suất

Hiện tượng hấp thụ là khả năng của đất sét hút từ môi trường chung quanh và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi), những ion phân tử và các hạt keo Người ta dùng nó giải thích nhiều hiện tượng và tính chất đặc biệt của đất sét [1], [6], [14]