ghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp cọc xi măng đất trộn ướt trên nền đất nhiễm phèn ở tỉnh long an

Ph ng pháp tính toán theo quy trình Trung Qu c .... Khái quát quá trình thi công ..... Thí nghi m xi m ng Holcim Stable Soil HSS .... Thông tin chung v công trình ...

L I C M N

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n gi ng viên h ng d n là

th y TS BÙI V N TR NG đã h ng d n tr c ti p, t n tình ch b o và giúp

đ tác gi trong su t quá trình th c hi n và hoàn thành lu n v n

Tác gi xin chân thành c m n đ n Ban Giám hi u, khoa Công trình, các th y giáo t b môn a k thu t xây d ng c a Tr ng i h c Th y l i

đã t o nh ng đi u ki n thu n l i, đóng góp ý ki n quý báu cho tác gi trong quá trình nghiên c u

hoàn thành đ c lu n v n c a mình, tác gi nh n đ c s

đ ng viên, ng h , chia s k p th i t gia đình trong nh ng lúc khó kh n

nh t, tác gi xin bày t lòng bi t n và chia s nh ng thành công có đ c

c a b n thân đ n gia đình

Cu i cùng, tác gi xin chân thành c m n đ n b n bè và đ ng nghi p đã giúp đ , đ ng viên, ng h , chia s trong quá trình tác gi hoàn thành lu n v n c a mình

Long An, tháng 01 n m 2015

Tác gi

Lê T n L c

hi: Chi u dày phân t

H: Chi u sâu c a kh i gia c

Qcoc: S c ch u t i c a c c theo đi u ki n v t li u

Qcol: S c ch u t i c a c c theo đi u ki n đ t n n

n: Áp l c ngang t ng c ng tác d ng lên c c xim ng đ t

p: ng su t phân b d i đáy kh i gia c

M C L C

PH N M U …1

1.Tính c p thi t c a đ tài 1

2 M c đích c a đ tài 2

3 i t ng, ph m vi nghiên c u 2

4 N i dung nghiên c u 2

5 Ph ng pháp nghiên c u 3

CH NG 1: T NG QUAN V T Y U BSCL VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN C U, NG D NG CXM TR N T 3

1.1 T ng quan v đ t y u vùng BSCL 3

1.2 Tình hình nghiên c u và ng d ng CXM 7

1.2.1 Tình hình nghiên c u và ng d ng CXM trên th gi i 7

1.2.2 Tình hình nghiên c u và ng d ng CXM t i Vi t Nam 10

1.3 Nhu c u s d ng CXM Long An và BSCL 15

1.4 K t lu n Ch ng 1 16

CH NG 2: C S LÝ THUY T TÍNH TOÁN C C XI M NG T VÀ CÔNG NGH THI CÔNG CXM TR N T 17

2.1 C s hóa lý c a CXM 17

2.2 C s lý thuy t tính toán thi t k CXM 19

2.2.1 Ph ng pháp tính toán theo tiêu chu n Vi t Nam 19

2.2.2.Ph ng pháp tính toán theo quy trình Nh t B n 20

2.2.2.1.S c ch u t i c a c c đ t xi m ng theo v t li u 20

2.2.2.2.S c ch u t i c a c c đ t xi m ng theo đ t n n 20

2.2.2.3.Tính đ lún c a n n đ t gia c 21

2.2.3.Ph ng pháp tính toán theo tiêu chu n Châu Âu 22

2.2.3.1.Ki m tra theo v t li u làm c c 23

2.2.3.2.Ki m tra theo theo đ t n n 24

2.2.3.3.Ki m tra s c ch u t i theo nhóm c c đ n 24

2.2.3.4 lún c a kh i thân c c 25

2.2.3.5 lún c a đ t d i m i c c 26

2.2.4 Ph ng pháp tính toán theo quy trình Trung Qu c 26

2.2.4.1.S c ch u t i c a kh i gia c 26

2.2.4.2 lún c a n n đ t gia c 27

2.2.5 T ng h p các ph ng pháp tính toán …28

2.2.6 u và nh c đi m c a các ph ng pháp tính toán …29

2.3 Công ngh thi công c c xi m ng đ t tr n t 30

2.3.1 Khái quát quá trình thi công 30

2.3.2.Công ngh thi công tr n t (Wet Mixing, Jet-grounting) 31

2.4 Các y u t nh h ng t i ch t l ng c c xi m ng đ t tr n t 32

2.4.1 nh h ng c a lo i đ t 32

2.4.2 nh h ng c a tu i xi m ng - đ t 32

2.4.3 nh h ng lo i xi m ng 34

2.4.4 nh h ng c a hàm l ng xi m ng 34

2.4.5 nh h ng c a l ng n c 35

2.4.6 nh h ng c a đ pH 35

2.4.7 nh h ng c a đ r ng 35

2.5 K t lu n Ch ng 2 36

CH NG 3 NGHIÊN C U THÀNH PH N CXM X LÝ N N T Y U NHI M PHÈN T NH LONG AN 37

3.1 c đi m đi u ki n t nhiên 37

3.2 Các lo i xi m ng và ph gia t o CXM 40

3.2.1 Các lo i xi m ng 40

3.2.2 Ph gia 41

3.2.2.1.Các lo i ph gia 41

3.2.2.2.Ph gia s d ng trong quá trình thí nghi m 42

3.3 Nghiên c u l a ch n lo i xi m ng và ph gia t o c c XM x lý n n

đ t y u t nh Long An ………45

3.3.1 Ph ng pháp ch b , đúc và b o d ng m u ………… 45

3.3.2 Thí nghi m các ch tiêu c lý cho các lo i xi m ng t o CXM ……… 47

3.3.2.1 Thí nghi m xi m ng Holcim PCB-40 ………… 47

3.3.2.2 Thí nghi m xi m ng Holcim Stable Soil (HSS) ………… 48

3.3.2.3 Thí nghi m xi m ng X Sài Gòn ………… 49

3.3.3 Thí nghi m xác đ nh c ng đ nén các t h p m u XM cho các lo i xi m ng và ch t ph gia 49

3.3.3.1.K t qu thí nghi m đ t tr n xi m ng các lo i khác nhau ………… 50

3.3.3.2.K t qu thí nghi m đ t tr n xi m ng + ph gia khác nhau ……… 58

3.3.4 T ng h p và nh n xét k t qu thí nghi m 59

3.3.4.1 T ng h p k t qu thí nghi m ………… 59

3.3.4.2 Nh n xét k t qu thí nghi m ………… 61

3.4 K t lu n Ch ng 3 64

CH NG 4: TÍNH TOÁN NG D NG X Lụ N N T Y U CÔNG TRÌNH TUY N NG N1 – H M C HịA, T.LONG AN B NG CXM 65

4.1 Gi i thi u chung v công trình 65

4.1.1 Thông tin chung v công trình 65

4.1.2 Các thông s k thu t c a tuy n đ ng 66

4.2 c đi m đ a ch t n n tuy n đ ng 66

4.3.Tính toán đ lún và n đ nh c a n n đ ng khi ch a gia c 68

4.3.1.Tính toán theo tiêu chu n 22 TCN 262-2000 68

4.3.2 Ki m toán n đ nh n n b ng ph n m m Geoslope. 71

4.3.3 Thi t k x lý n n đ ng b ng gi i pháp CXM 72

4.3.3.1 Thi t k n n đ t gia c CXM theo ph ng pháp n n h n h p 72

4.3.3.2 Xác đ nh kh n ng ch u t i cho phép c a CXM 73

4.3.3.3.Xác đ nh kho ng cách gi a các CXM 74

4.3.3.4 Ki m tra t i tr ng tác d ng lên CXM 75

4.3.3.5 Tính đ lún và n đ nh n n đ ng gia c 77

4.3.3.6 Nh n xét chung 79

4.4 Ki m tra n đ nh n n công trình b ng ph n m m đ a k thu t 79

4.4.1 L a ch n ph n m m tính toán 79

4.4.2 Ki m tra n đ nh b ng ph n m m GeoSlope. 80

4.4.2.1 Gi i thi u ph n m m Geoslope 80

4.4.2.2 Các b c xây d ng mô hình 81

4.4.2.3 Mô hình hóa n n đ ng 81

4.4.2.4.Mô hình tính toán n n đ ng b ng ph n m m Geoslope 84

4.4.2.5 K t qu tính toán mô hình 86

4.4.3 Ki m tra n đ nh b ng ph n m m Plaxis 90

4.4.3.1 Gi i thi u ph n m m Plaxis 90

4.4.3.2 Các thông s đ a vào xây d ng mô hình 93

4.4.3.3 K t qu tính toán mô hình 94

4.4.4 Phân tích k t qu tính toán … 99

4.5 K t lu n Ch ng 4 99

K T LU N VÀ KI N NGH 101 Tài li u tham kh o 103 - 106

Ph l c s 1 106 - 113

Ph l c s 2 114 - 122

Ph l c s 3 123 - 131

Ph l c s 4 132 - 137

Ph l c s 5 137 - 143

M C L C HÌNH V , TH

Hình 1.1: S phân b đ t y u BSCL 5

Hình 1.2: Ph c h i k t c u công trình đ ng s t công trình n m 1996 t i Pháp 8

Hình 1.3: Công trình xây d ng m t nhà ga ng m cho Singapore n m 1997 – 1999 8

Hình 1.4: Xây d ng móng t ng h m 3 khách s n cao t ng n m 2007 t i Singapore 9

Hình 1.5: Nâng c p c a sông trong công tác hàng h i n m 2007 t i B 9

Hình 1.6: Ch ng th m C ng Tr i Ngh An, n m 2004 13

Hình 1.7: Ch ng th m C ng D10 Hà Nam, n m 2005 13

Hình 1.8: X lý n n c ng M ng ình H u Giang, n m 2007 14

Hình 1.9: X lý n n kè bi n ANKER YARD, V ng Tàu, n m 2007 14

Hình 2.1: M t s d ng s đ b trí CXM 18

Hình 2.2: Phân chia t i tr ng tác d ng lên CXM và đ t n n 25

Hình 2.3: M i khoan 31

Hình 2.4: S đ thi công tr n xi m ng t 32

Hình 2.5: Thi t b thi công theo công ngh tr n t 32

Hình 3.1: a t ng đ i di n t i khu v c huy n M c Hóa 38

Hình 3.2: Hình v minh h a quá trình đ y n c ra ngoài ph n t đ t t o c u trúc b n v ng trong ph n t đ t 43

Hình 3.2a: Hình v minh h a khi đ a DZ33 vào trung hoài các ph n t sét 43

Hình 3.2b: Hình v minh h a DZ33 đang trong quá trình kh n c trong đ t 43

Hình 3.2c: Hình v minh h a các ph n t đ t đang gia c v i DZ33 43

Hình 3.2d: Hình v minh h a liên k t các ph n t đ t + DZ33 t o c u… 43

Hình 3.3: Bi u đ bi u di n c ng đ ch u nén c a CXM v i các lo i xim ng và ph gia khác nhau 60

Hình 3.4: Ki m tra các thi t b t o các m u XM 61

Hình 3.5: Công tác tr n c t li u c a các m u XM hình tr 61

Hình 3.6: Các m u XM hình tr 62

Hình 3.7: B o d ng m u XM 62

Hình 3.8: Thí nghi m c ng đ nén m u XM 63

Hình 4.1: H a đ v trí tuy n ng N1 huy n M c Hóa – Long An 65

Hình 4.2: C t d c đ a ch t đo n qua xã Bình Hi p M c Hóa 66

Hình 4.3: p đ t cao 4m, chi u dày đ t y u 15m 69

Hình 4.4: p đ t cao 5,5m, chi u dày đ t y u 18m 70

Hình 4.5: Ki m toán n đ nh tr t c a n n khi đ p 4m đ t tr c ti p trên n n 71

Hình 4.6: Ki m toán n đ nh tr t c a n n khi đ p 5,5m đ t tr c ti p trên n n 71

Hình 4.7: Mô hình hoàn thi n bài toán đ p cao 4m 81

Hình 4.8: Mô hình tính ng su t t nhiên c a đ t n n 82

Hình 4.9: Mô hình sau khi đã gia c n n và thi công n n đ p 82

Hình 4.10: Mô hình hoàn thi n bài toán 83

Hình 4.11: Mô hình tính ng su t t nhiên c a đ t 83

Hình 4.12: Mô hình tính toán n n sau khi thi công xong 84

Hình 4.13: Mô hình tính n đ nh t ng th 84

Hình 4.14: Mô hình hóa tính toán n đ nh t ng th 85

Hình 4.15: ng su t t nhiên trong đ t khi ch a thi công n n đ ng 85

Hình 4.16: ng su t trong đ t khi thi công n n đ ng, gia c CXM 86

Hình 4.17: c l ng đ lún Uy c a n n gia c 35cm 86

Hình 4.18: Chuy n v ngang Ux=18cm 87

Hình 4.19: ng su t t nhiên c a đ t n n 87

Hình 4.20: ng su t đ t n n sau khi gia c c c xi m ng và t i tr ng ngoài 88

Hình 4.21: D báo đ lún theo Uy= 42cm 88

Hình 4.22: D báo chuy n v ngang Ux=19cm 89

Hình 4.23: Hình d ng cung tr t và h s n đ nh 89

Hình 4.24: Hình d ng cung tr t và h s n đ nh 90

Hình 4.25: ng d ng ph ng pháp PTHH trong phân tích,tính toán đ a k thu t 91

Hình 4.26: L i ph n t h u h n 92

Hình 4.27: V trí nút và đi m ng su t c a ph n t đ t 93

Hình 4.28: lún Uy ph ng án c c đ t xi m ng sau 2 tháng Uy=16,36cm 94

Hình 4.29: Chuy n v Ux ph ng án c c đ t xi m ng sau 2 tháng Ux=13,24cm 94

Hình 4.30: lún t ng Uy ph ng án CXM Uy=39,0cm 95

Hình 4.31: Phân b ng su t trong đ t n n sau khi thi công CXM 95

Hình 4.32: Bi u đ lún theo th i gian t i v trí tim và vai đ ng 96

Hình 4.33: lún Uy ph ng án CXM sau 2 tháng Uy=21,41cm 96

Hình 4.34: Chuy n v Ux ph ng án CXM sau 2 tháng Ux=17,58cm 97

Hình 4.35: lún t ng Uy ph ng án CXM Uy=55,24cm. 97

Hình 4.36: Phân b ng su t trong đ t n n sau khi thi công CXM 98

Hình 4.37: Bi u đ lún theo th i gian t i v trí tim và vai đ ng 98

M C L C B NG BI U

B ng 2-1: T ng h p 4 ph ng pháp ki m toán CXM 28

B ng 2-2: u, nh c đi m 4 ph ng pháp tính toán CXM 29

B ng 3-1: B ng t ng h p ch ti u c lý c a DZ33 44

B ng 3-2: i u ki n thí nghi m 46

B ng 3-3: Quy trình ch b và th nghi m m u 46

B ng 3-4: Thành ph n hoá h c c a xi m ng Holcim PCB40 47

B ng 3-5: B ng t ng h p k t qu thí nghi m xi m ng Holcim PCB40 47

B ng 3-6a: Thành ph n hoá h c c a xi m ng Holcim Stable Soil (HSS) 48

B ng 3-6b: Thành ph n hoá h c c a xi m ng Holcim Stable Soil (HSS) 48

B ng 3-7: T ng h p k t qu thí nghi m xi m ng Holcim Stable Soil (HSS) 48

B ng 3-8: Thành ph n hoá h c c a xi m ng X Sài Gòn 49

B ng 3-9: T ng h p k t qu thí nghi m xi m ng X Sài Gòn 49

B ng 3-10: T ng h p k t qu thí nghi m đ t +xim ng Holcim PCB40: 7 ngày tu i 50

B ng 3-11: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng Holcim PCB40: 14 ngày tu i 51

B ng 3-12: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng Holcim PCB40: 28 ngày tu i 51

B ng 3-13: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng Holcim PCB40: 60 ngày tu i 52

B ng 3-14: T ng h p k t qu thí nghi m v i đ t tr n xi m ng Holcim PCB-40 v i các kh i l ng khác nhau và nén 28 ngày tu i 52

B ng 3-15: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng HSS: 7 ngày tu i. 53

B ng 3-16: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng HSS: 14 ngày tu i 53

B ng 3-17: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng HSS: 28 ngày tu i 54

B ng 3-18: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng HSS: 60 ngày tu i 54

B ng 3-19: T ng h p k t qu thí nghi m v i đ t tr n xi m ng HSS v i các kh i l ng khác nhau và nén 28 ngày tu i 55

B ng 3-20: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng X Sài Gòn: 7 ngày tu i 55

B ng 3-21: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng X Sài Gòn: 14 ngày tu i 56

B ng 3-22: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng X Sài Gòn: 28 ngày tu i 56

B ng 3-23: T ng h p k t qu thí nghi m đ t + xim ng X Sài Gòn: 60 ngày tu i 57

B ng 3-24: T ng h p k t qu thí nghi m v i đ t tr n xi m ng X SG v i các kh i l ng khác nhau và nén 28 ngày tu i 57

B ng 3-25: T ng h p k t qu thí nghi m v i đ t tr n xi m ng Holcim PCB40 + DZ33 v i các kh i l ng khác nhau và nén 28 ngày tu i 58

B ng 3-26: T ng h p k t qu thí nghi m v i đ t tr n xi m ng Holcim PCB-40 và ch t ph gia OED v i các kh i l ng khác nhau và nén 28 ngày tu i 59

B ng 3-27: B ng t ng h p k t qu thí nghi m XM v i các lo i xim ng và ph gia 59

B ng 3-28: B ng th ng kê đ t ng c ng đ nén c a m u XM dùng xi m ng HSS và X SG so v i xi m ng PCB40 60

B ng 3-29: B ng th ng kê đ t ng c ng đ nén c a m u XM có ph gia so v i không ph gia 60

B ng 4-1: Thành ph n đ a ch t c a các l p 67

B ng 4-2: T ng h p ch tiêu c lý đ t c a tuy n N1 - huy n M c Hóa 67

B ng 4-3: H s n đ nh và đ lún c a n n đ ng khi đ p tr c ti p trên n n 70

B ng 4-4: T ng h p k t qu tính toán đ lún và n đ nh n n đ ng 79

B ng 4-5: Các thông s đ a vào xây d ng mô hình 93

B ng 4-6: T ng h p k t qu các gi i pháp x lý đ t y u 99

PH N M U

1 Tính c p thi t c a đ tài

Xây d ng các công trình đ ng b , c u, c ng, sân bay, đê đ p, b n bãi…

đ ng b ng sông C u Long ( BSCL) nói chung và Long An nói riêng đ u liên quan t i thu t ng “n n đ t y u” BSCL có đ c tr ng là vùng tr ng th p, sông ngòi ch ng ch t, đ t sét bão hòa r t y u, ng p l th ng xuyên hàng n m nên

bi n d ng theo th i gian r t l n là đi u t t y u i u đó cho th y m c đ ph c

t p trong xây d ng liên quan t i yêu c u n đ nh n n móng công trình do đ t

y u gây ra

V m t k thu t, đã có nhi u gi i pháp truy n th ng đ x lý n n đ t y u nh :

c c bê tông c t thép, c c đá, c c cát, c c tràm, b c th m k t h p gia t i, gia t i t ng

b c tuy nhiên, m i gi i pháp đ u có nh ng u nh c đi m nh t đ nh v kinh t

và k thu t c bi t khi chi u sâu t ng đ t y u l n, n n đ t ch u t i tr ng trên di n

r ng kéo dài thì nhi u gi i pháp truy n th ng ch a đ m b o v k thu t và kinh t

Gi i pháp gia c sâu b ng c c xim ng đ t (CXM ) đã đ c áp d ng nhi u và

r ng rãi đ gia c sâu đ t n n ây là gi i pháp h u ích, không c n th i gian ch t

t i, t ng c ng đ n đ nh c a n n và ch ng t nhi u l i th v hi u qu k thu t và kinh t M t s d án BSCL nh : ng vào sân đ c ng hàng không C n Th

và đ ng b ng sân bay C n Th [3] (theo ph ng pháp tr n t) đã s d ng gi i pháp x lý n n đ t y u b ng ph ng pháp này K t qu x lý đ m b o n đ nh, có

hi u qu kinh t cho các công trình

T nh Long An có di n tích 4.491,22 km2, trong đó đ t y u có b dày l n phân b r ng Chi u sâu l p đ t y u thay đ i t vài mét đ n vài ch c mét, đ t

th ng có tính nhi m phèn cao Ch t l ng CXM đ c quy t đ nh b i nhi u

y u t mà đ c đi m đ t nhi m phèn có nh h ng không nh t i c ng đ c a

đ t gia c

Vì v y, đ tài “Nghiên c u x lý n n đ t y u b ng ph ng pháp c c xi

m ng đ t tr n t trên n n đ t nhi m phèn t nh Long An” là c n thi t, ph c

v m c tiêu phát tri n kinh t lâu dài c a T nh

- C s lý thuy t ph ng pháp tính toán thi t k CXM ;

- Công ngh thi công CXM ;

- c đi m n n đ t y u Long An;

- Nghiên c u, l a ch n lo i XM và ch t ph gia t o CXM cho đ t y u nhi m phèn Long An;

- ng d ng gi i pháp CXM cho công trình th c t Long An đ kh ng đ nh

vi c đánh giá chính xác các tính ch t c lý c a n n đ t y u đ làm c s và đ ra các gi i pháp x lý n n móng [9] phù h p là m t v n đ h t s c quan tr ng, nó đòi

h i s k t h p ch t ch gi a n ng l c ki n th c khoa h c và kinh nghi m th c t đ

gi i quy t, h ng đ n gi m đ c t i đa các s c , h h ng công trình khi xây d ng trên n n đ t y u

t y u có các đ c tính là: Hàm l ng n c trong đ t cao, đ bão hòa n c G> 0,8, đ s t l n (B > 1), kh n ng ch ng c t bé (c và bé), kh n ng th m n c

bé, h s r ng e l n (e > 1,0), đ t có tính nén lún l n (a> 0,1 cm2/kG), mođun bi n

d ng nh (E< 50kG/cm2), dung tr ng bé [1]

T ng tr m tích m i BSCL là đ i t ng nghiên c u ch y u v m t đ a

ch t công trình [18] Các l p đ t chính th ng là lo i sét h u c và sét không h u

c tr ng thái đ s t khác nhau Bên c nh còn ph i k đ n nh ng l p đ t cát, sét bùn

l n v sò s n laterit Ngay trong sét còn g p các v t cát m ng

D a theo hình tr các h khoan trong ph m vi đ sâu kho ng 30m c a các công trình thu c các t nh Long An, Ti n Giang, V nh Long, H u Giang, Cà Mau [13], B c Liêu, thành ph H Chí Minh… có th phân chia các l p đ t nh sau:

L p đ t trên m t: Dày kho ng 0,5 – 1,5 m, g m nh ng lo i sét h t b i đ n

h t cát, có màu xám nh t đ n vàng xám Có n i là bùn sét h u c màu xám đen

L p này có n i n m trên m c n c ng m có n i d i m c n c ng m (vùng sình l y)

L p sét h u c : N m d i l p m t là l p sét h u c , có chi u dày thay đ i

t 3 - 4 m (Long An), 9 -10 m (Th ch An, H u Giang) đ n 18 - 20 m (vùng Long Phú - H u Giang) Chi u dày l p này t ng d n v phía bi n L p sét h u c th ng

có màu xám đen, xám nh t ho t màu vàng nh t Hàm l ng sét chi m kho ng 70% Hàm l ng h u c th ng g p là 2 - 8 %, các ch t h u c phân gi i g n h t

l p g n m t th ng có nh ng kh i h u c d ng than bùn

L p sét cát l n ít s n, m nh v n laterit là v sò ho c l p cát: L p này dày

kho ng 3-5m, th ng n m chuy n ti p gi a sét l p h u c v i l p sét không h u

c C ng có n i nh M T (H u Giang ) l p cát l i n m gi a l p đ t sét L p này không liên t c trên toàn vùng BSCL

L p đ t sét không l n h u c : L p đ t sét này khá dày xu t hi n các đ

sâu khác nhau M t s h khoan Long An cho th y: L p đ t sét t ng đ i ch t

n m ch t cách m t đ t 3 - 4 m nh ng n i khác l p đ t sét t ng t n m cách m t

kh ng 9 - 10m (Th ch An, H u Giang), 15 - 16m (V nh Qui, Tân Long, H u Giang), 25 - 26m (M Thanh, H u Giang), càng g n ven bi n, l p đ t sét càng n m sâu cách m t đ t t nhiên S phân b các lo i đ t y u BSCL đ c trình bày Hình 1.4 Theo chi u dày và thành ph n có th phân vùng đ t y u vùng BSCL

nh sau:

 Khu v c I

Khu đ t sét màu xám nâu, xám vàng: bao g m các lo i đ t sét, á sét màu xám nâu, có ch đ t m m y u n m g i lên trên tr m tích nén ch t QI-II và chi u dày không quá 5m

Khu v c này thu c đ ng b ng tích t , có ch tr ng l y n i đ a, cao đ

t 1 - 3m N c d i đ t g p đ sâu 1 - 5m N c này có tính n mòn acid và

n mòn sulfat

 Khu v c II

Bao g m các lo i đ t y u: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát xen k p v i các l p á cát Khu v c này g m ba phân khu

Hình 1.1: S phân b đ t y u BSCL [5]

Phân khu II a

Bùn sét, bùn á sét, phân b không đ u ho c xen k p, t a lên trên n n sét

ch t QI-III, chi u dày không quá 20m

Phân khu II c

Trong th c t xây d ng công trình g p các lo i đ t y u nh : bùn sét, bùn á sét, chúng phân b không đ u ho c xen k p g i lên trên n n đ t sét ch t ch t QI-III, chi u dày không quá 25m

Phân khu II d

phân khu này th ng hay g p nh ng d ng đ t n n y u nh tr ng h p các phân khu IIa , IIb , IIc đã nêu trên B dày t ng đ t y u nh h n 30m

 Khu v c III

t n n trong khu v c này bao g m các d ng sau: Cát h t m n, á cát, xen k p

ít bùn á cát, chúng đ c chia thành các phân khu nh sau:

Phân khu III a

t n n đây th ng g p ch y u là các lo i á cát, cát b i, xen k p ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abm QIV), chúng n m tr c ti p trên n n tr m tích [8] nén ch t QI-III Chi u dày t ng tr m tích y u đây không quá 60m a hình khu v c này là đ ng b ng tích t và đ ng b ng tích t g n sóng ven bi n v i đ cao t 1 - 2m đ n 5 - 7m M c n c ng m xu t hi n cách m t đ t 0,5 - 2,0 m,

n c có tính n mòn

Phân khu IIIb

t n n phân khu này c ng có nh ng đ c tr ng gi ng nh Phân khu IIIa,

nh ng chi u dày t ng Holoxen không quá 100m

Phân khu IIIc

N n đ t y u đây có các tính ch t, đ c tr ng gi ng nh IIIa, IIIb, nh ng chi u dày c a t ng Holoxen không quá 25m

 Khu v c IV

N n đ t y u khu v c này th ng g p các lo i đi n hình là đ t than bùn xen k p bùn sét, bùn á sét, cát b i và á cát chúng c ng đ c chia thành các phân khu nh sau:

Phân khu IVa

Các lo i đ t hay g p là: đ t than bùn, sét, bùn á sét (mb QIV) , chúng thu c

t ng đ t y u Holoxen có chi u dày không quá 25m, g i lên n n tr m tích ch t QI-III

a hình vùng này có d ng đ ng b ng tích t sinh v t bi n có cao đ t 1,0 - 1,5m

M c n c ng m xu t hi n ngay trên m t đ t, n c có tính n mòn hóa h c

n mòn cao đây ph bi n các quá trình đ a ch t đ ng l c nh xâm th c b và đáy sông

Tr i qua g n 40 n m, công ngh x lý n n đ t y u trên th gi i đã và đang

di n ra ngày càng ph d ng và hoàn thi n h n Tính t 1967, CXM đã đ c áp

d ng t i các n c Ph n Lan và Th y i n, đ n nay trên th gi i đã áp d ng r ng rãi

ph ng pháp x lý đ t y u nh [15]:

Hình 1.2: Ph c h i k t c u công trình c ng Tunne Miami n m 1962

Hình 1.3: M r ng các trung tâm l u tr ch t th i c a Lewarde – Pháp, n m 2009

Hình 1.4: t t tr n đ h tr các b ch a d u t i Galliano, LA

Hình 1.5: Xi m ng trôn đ t theo ki u tr n t t i m t b nh vi n Ventura, CA

Châu Âu, công ngh CXM đ c nghiên c u và ng d ng b t đ u t n m

1967, nh Th y i n và Ph n Lan

Công ngh khoan ph t cao áp (jet-grouting) [6] hay còn g i là CXM đ c phát minh Nh t B n n m 1970 Sau đó các công ty c a Ý, c đ t mua l i phát minh trên và đ n nay nhi u công ty x lý n n móng hàng đ u th gi i hi n nay nh công ty Laynerchristen (M ) Soletanne-Bachy (Pháp), Bauer ( c), Frankipile (Úc)

đ u có s d ng công ngh này

Châu Á, n c ng d ng công ngh CXM nhi u nh t là Nh t B n Theo

th ng kê c a hi p h i CDM (Nh t B n), tính chung trong giai đo n 1980 - 1996 có kho ng 2.345 d án, s d ng 26 tri u m3 cho các d án ngoài bi n và trong đ t li n,

v i kho ng h n 300 d án Hi n nay hàng n m thi công kho ng 2 tri u m3

Ngoài ra, còn ph i nói đ n n c Trung Qu c, công tác nghiên c u b t đ u t

n m 1970, t ng kh i l ng x lý b ng CXM cho đ n nay c vào kho ng trên 1 tri u m3

1.2.2 Tình hình nghiên c u và ng d ng CXM t i Vi t Nam

T i Vi t Nam: M c dù công ngh này đã đ c ch p nh n và s d ng

r ng rãi nhi u n c trong đó có Thái Lan và Singapore ông Nam Á, khoan

ph t cao áp hay CXM ch a t ng đ c bi t đ n trong th c t Vi t Nam M t s nhà nghiên c u tr c đây đã đ c p đ n công ngh này nh PGS TS Nguy n Bá K trong cu n "S c n n móng công trình" Tuy v y, máy móc thi t b ch m i đ c

đ a vào thí nghi m thi công l n đ u tiên n c ta t i công trình s a ch a C ng

Tr i (Di n Châu, Ngh An) do các k s , nghiên c u viên c a Trung tâm Công ngh cao thu c Vi n Khoa h c Th y l i và Công ty VICT Co., Ltd th c hi n

+ IBST là đ n v đ u tiên đ a ch t gia c là xi m ng vào (kh i th y c a ph ng pháp là c t vôi), đi u này đ c kh ng đ nh trong h i ngh gia c sâu t ch c t i Stockholm 2001 Ph ng pháp này đ c nghiên c u t nh ng n m đ u c a th p k

80 (th k tr c) v i s giúp đ c a Vi n a k thu t Th y i n (SGI) v i m t thi t b thi công, do TS Nguy n Tr p làm ch trì tài đ c k t thúc vào n m

1986, thi t b đ c chuy n giao cho LICOGI C ng trong giai đo n này m t đ án

t t nghi p v đ tài này đ c th c hi n Tr ng i h c Ki n trúc Hà N i (1983)

Có hai lu n v n cao h c (1 t i i h c Ki n trúc Hà N i là n m 2003 và 1 i

h c Xây d ng Hà N i là n m 2004) đã đ c b o v Trong đó lu n án c a i h c Xây d ng đ c p đ n kh n ng ch u t i tr ng ngang cho vi c gia c h đào

+ Vào n m 2000, do yêu c u c a th c t , ph ng pháp này đ c áp d ng tr l i trong l nh v c x ng d u, khi công trình ch p nh n m t giá tr đ lún cao h n bình

th ng tuy nhiên có hi u qu kinh t cao n v đ a tr l i ph ng pháp này ban

đ u là COFEC và nay là C&E Consultants Trong th i gian này, song song v i vi c

áp d ng r t nhi u thí nghi m hi n tr ng (quan tr c công trình) đã đ c th c hiên

Nh ng thí nghi m mang tính nghiên c u này đ c C&E th c hi n và quy mô c a

nó không thua kém các đ ng nghi p khác Hi n nay C&E đang th c hi n thí nghi m quan tr c s thay đ i áp l c n c d i đáy kh i gia c ( đ sâu > 20 m),

t i TP H Chí Minh đ xem xét tính c k t c a đ t n n d i đáy kh i gia c , hai

đ u đo đã đ c l p đ t đ ti n hành nghiên c u lâu dài

+ N m 2001, T p đoàn Hercules c a Th y i n h p tác v i Công ty C ph n Phát tri n k thu t xây d ng (TDC) thu c T ng Công ty Xây d ng Hà N i đã thi công x lý n n móng cho 08 b ch a x ng d u có đ ng kính 21m, cao 9m (dung tích 3000m3/b ) c a công trình T ng kho X ng d u C n Th b ng CXM T n m

2002 đ n 2005, đã có m t s d án b t đ u ng d ng CXM vào xây d ng các công trình trên n n đ t, nh : D án c ng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã s d ng 4.000m CXM có đ ng kính 0,6m, gia c n n móng cho nhà máy n c huy n V B n (Hà Nam), x lý móng cho b n ch a x ng d u ình V (H i Phòng), d án thoát

n c khu đô th S n - H i Phòng… đ sâu x lý trong kho ng 20m

N m 2004, Vi n Khoa h c Th y l i đã ti p nh n chuy n giao công ngh khoan

ph t cao áp (Jet-grouting) t Nh t B n tài đã ng d ng công ngh và thi t b này trong nghiên c u s c ch u t i c a c c đ n và nhóm c c, kh n ng ch u l c ngang, nh h ng c a hàm l ng XM đ n tính ch t c a CXM nh m ng d ng CXM vào x lý đ t y u cho các công trình th y l i

T i Qu ng Ninh, công trình nhà máy nhi t đi n Qu ng Ninh đã áp d ng công ngh phun t, đ a ch t công trình ph c t p g p đá m côi t ng đ a ch t cách cao

đ m t đ t 11 – 12m, đ t đ i c ng khó khoan ti n đ công trình đòi h i g p, lúc cao

đi m lên đ n 6 máy khoan

T i Hà N i, h m đ ng b Kim Liên đ c xây d ng trong khu v c đ a ch t

y u, nh t là khu v c phía đu ng ào Duy Anh, chính vì v y n n đ t d i h m đã

đ c c i t o b ng ph ng pháp c t đ t gia c xi m ng v i chi u dày kho ng 1,5 - 6m Vi c gia c đ t t i đáy b ng ph ng pháp c t đ t gia c xi m ng không nh m gia c n n đ t mà ch v i m c đích ch ng tr t tr i khi đào xu ng đ sâu l n (trên 10m) và c ng không ph i gia c t i t t c các v trí đào mà c n c theo đi u ki n đ a

ch t t ng khu v c, có n i gia c , có n i không Vi c gia c nh h ng đ n đ lún

c a các đ t h m ng Láng Hòa L c n i Th đô Hà N i v i khu công ngh cao Hòa L c đi qua nhi u sông ngòi và có nhi u gia c t v i đ ng b , đ ng s t, d c theo con đ ng này có nhi u h ng m c công trình trong quá trình thi công đã dùng CXM đ x lý n n đ t y u, ch ng lún ch ng tr t đ t cho mái d c, n đ nh đ t

đ ng h m

T i thành ph à N ng, CXM đ c ng d ng Plazza V nh Trung d i 2 hình th c: Làm t ng trong đ t và làm c c thay c c khoan nh i T i Tp H Chí Minh, CXM đ c s d ng trong d án i l ông Tây, building Saigon Times Square các k s hãng Orbitec đang đ xu t s d ng CXM đ ch ng m t n

đ nh công trình h bán nguy t – khu đô th Phú M H ng…

M t s hình nh công trình áp d ng CXM t i Vi t Nam:

Hình 1.6: Thi công x lý n n đ ng 2 đ u c u Ông Buông - Q.6 – Tp.HCM, n m 2014

Hình 1.7: Thi công c c xi m ng đ t - d án v sinh môi tr ng kênh Nhiêu L c –

Th Nghè – Tp.HCM (Gói 10D) -(C u s 1, 3, 5), n m 2011

Hình 1.8: T ng ch n đ t và dãy Phân cách trong H m Th Thiêm – i L ông

Tây, Qu n 2 – Tp.HCM, n m 2011

Hình 1.9: Thi công c c xi m ng đ t gia c b kè khu Công ngh cao, qu n 9 –

Tp.HCM, n m 2010

1.3 Nhu c u s d ng CXM Long An và BSCL

Long An nói riêng và BSCL nói chung là khu v c có đ a t ng y u V i m c tiêu và h ng phát tri n chung là phát tri n đô th , vi c ch n gi i pháp và công ngh

x lý n n thích h p v i đ a ch t khu v c là đi u c n thi t và c p bách

Song, vi c xây d ng công trình trên n n đ t y u đã g p không ít khó kh n trong công tác x lý n n đ t y u Trong khi đó m t s bi n pháp x lý n n đ t y u truy n

th ng ch a mang l i hi u qu cao nh mong mu n

Trong nh ng gi i pháp x lý n n hi n nay, công ngh CXM có u đi m là kh

n ng x lý sâu (đ n 50m), thích h p v i các lo i đ t y u c a khu v c BSCL, thi công đ c c trong đi u ki n n n ng p sâu trong n c (ví d nh 1 ph n di n tích

c a Long An vào mùa l ) ho c đi u ki n hi n tr ng ch t h p, trong nhi u tr ng

h p đã đ a l i hi u qu kinh t rõ r t so v i các gi i pháp x lý khác (n u s d ng

ph ng pháp c c bêtông ho c c c khoan nh i thì r t t n kém) Qua kh o sát 1 s công tr ng đã áp d ng v i l p đ t dày 30m, thì khi s d ng ph ng pháp CXM

ti t ki m cho m i móng xi lô r t l n

M t trong nh ng công ty hàng đ u c a Nh t B n trong công tác x lý n n đ t

y u, đã h p tác ti n hành công tác thi công th nghi m gia c n n đ t y u b ng

ph ng pháp CXM (ph ng pháp tr n t nh : ng vào sân đ c ng hàng không C n Th hay đ ng b ng sân bay C n Th ) t i khu v c BSCL K t qu đ t

đ c cho th y ph ng pháp có tính kh thi cao, phù h p v i đi u ki n n n đ t y u

Vi t Nam đ c bi t là khu v c BSCL nói chung và Long An nói riêng

Nh ng thu n l i và khó kh n c a khu v c Long An

- Nhân s n m b t khoa h c và công ngh CXM còn h n ch ;

- a ch t ph c t p s gây khó kh n trong vi c x lý n n đ t y u;

- Hàm l ng mùn, h u c , thành ph n khoáng v t đ c bi t là là tính nhi m phèn, đ pH c a đ t có nh h ng đ n vi c x lý n n, đ c bi t là CXM

1.4 K t lu n Ch ng 1

t y u là lo i đ t có s c ch u t i th p, có tính bi n d ng l n nh t thi t ph i x

lý khi xây d ng công trình

t y u BSCL phân b trên ph m vi r ng, có chi u dày l n ch y u là bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha, sét pha, cát pha trong tr ng thái ch y, đ t th ng ch a

h u c BSCL đ c bi t là Long An nhi u n i đ t b nhi m phèn nh h ng

đ n hi u qu c a các gi i pháp x lý đ c bi t là các gi i pháp dùng các ch t k t dính

nh xi m ng, vôi

CXM là gi i pháp x lý n n đ t y u đã và đang đ c ng d ng hi u qu nhi u n c trên th gi i Vi t Nam, gi i pháp CXM c ng đã đ c th nghi m

và áp d ng đ t hi u qu t t đ c bi t là v i các công trình có quy mô không quá l n,

đ t y u dày nh BSCL

Vi c nghiên c u áp d ng CXM Long An còn r t h n ch và ch a đ c th nghi m do v y vi c nghiên c u k v c s lý thuy t, ph ng pháp tính toán thi t

k CXM , đ c bi t là các y u t nh lo i ch t k t dính (xim ng và ch t ph gia) đ

áp d ng có hi u qu cao gi i pháp CXM trong đi u ki n đ t nhi m phèn Long

An là v n đ c n nghiên c u đ tài này

CH NG 2

C S LÝ THUY T TÍNH TOÁN C C XI M NG T VÀ CÔNG NGH

THI CÔNG C C XI M NG T TR N T 2.1 C s hóa lý c a CXM

V t li u s d ng làm ch t gia c là xim ng Portland Xim ng Portland đ c

s n xu t b ng cách cho thêm th ch cao vào clinker và nghi n nh thành b t Clinker có c u t o t các thành ph n: 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO3, 3CaO.Al2O3 và 4CaO.Al2O3 Fe2O3

S n ph m th y hóa c a xi m ng x y ra nhanh và ph n l n c ng đ c a c c đ t

đ c sau vài tu n Hydrat Canxi đ c hình thành trong quá trình th y hóa cùng các

ph n ng v i các h t đ t sét làm t ng thêm c ng đ c a đ t nh ng ph n ng này

x y ra r t ch m và kéo dài trong vài n m

Quá trình hình thành c ng đ c a CXM là quá trình bi n đ i hoá lý ph c

t p, có th chia làm hai giai đo n chính: Giai đo n ninh k t và giai đo n r n ch c Trong th i gian ninh k t, v a xi m ng m t d n tính d o và đ c d n l i nh ng c ng

đ còn th p Trong giai đo n r n ch c, ch y u x y ra quá trình th y hoá các thành

ph n khoáng v t c a clinke, g m silicat tricalcit 3CaO.SiO2, silicat bicalcit 2CaO.SiO2, aluminat tricalcit 3CaO.Al2O3, fero-aluminat tetracalcit 4CaO.Al2O3Fe2O3, ph n ng th y hóa có th bi u di n:

3CaO.SiO2 + nH2O = Ca(OH)2 + 2CaO.SiO2(n-1)H2O

2CaO.SiO2 + mH2O = 2CaO.SiO2mH2O

3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O

4CaO.Al2O3Fe2O3 + nH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.mH2O

Các s n ph m ch y u đ c hình thành sau quá trình thu hoá là Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O, 2CaO.SiO2mH2O và CaO.Fe2O3.mH2O Quá trình ninh k t c a

xi m ng có th chia ra làm 3 giai đo n c ban nh sau:

a) Giai đo n hòa tan: Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O sinh ra sau quá trình thu hóa hòa tan đ c trong n c s di n ra ngay l p t c hòa tan t o thành th d ch bao quanh m t h t xi m ng

b) Giai đo n hoá keo: Khi đ n m t gi i h n nào đó, l ng các ch t Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O không th hòa tan đ c n a và s t n t i d ng th keo Ch t silicat bicalcit (2CaO.SiO2) không hòa tan s tách ra d ng phân tán nh trong dung d ch, t o thành d ng keo phân tán L ng keo này ngày càng sinh ra nhi u, làm cho các h t keo phân tán t ng đ i nh k t t l i thành nh ng h t keo l n h n

d ng s t khi n cho xi m ng m t d n tính d o và ninh k t l i d n d n nh ng ch a hình thành c ng đ

c) Giai đo n k t tinh: Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O t d ng th ng ng keo chuy n sang d ng k t tinh, các tinh th nh đan chéo nhau làm cho xi m ng b t đ u

có c ng đ , 2CaO.SiO2mH2O t n t i d ng th keo r t lâu, sau đó có m t ph n chuy n thành tinh th Do hàm l ng n c ngày càng m t đi, keo d n d n b khô, ninh k t ch t l i và tr nên r n ch c

Các giai đo n hoà tan, hóa keo và k t tinh không x y ra đ c l p, mà x y ra đ ng

th i v i nhau, xen k nhau h t keo v i tinh th , chúng phát tri n và t ng d n c ng

đ

Tùy tính ch t s d ng, các CXM có th b trí theo các cách sau [11]:

Hình 2.1: M t s d ng s đ b trí CXM

2.2 C s lý thuy t tính toán thi t k CXM [4]

Khi dùng CXM t c là ta tín đ n bài toán gia c đ t n n, có 3 tiêu chu n c n

q: T i tr ng công trình truy n lên kh i gia c (kN);

H: Chi u sâu c a kh i gia c (m);

tb

qH E

qH S









2.2.2 Ph ng pháp tính toán theo quy trình Nh t B n [13]

2.2.2.1 S c ch u t i c a c c đ t xi m ng theo v t li u

Kh n ng ch u t i c a c c đ t xi m ng đ c tính toán theo công th c sau:

(2.3) Trong đó:

qu: C ng đ ch u nén c a c c (kN/m2);

Ap: Di n tích ti t di n c a c c (m2)

2.2.2.2 S c ch u t i c a c c đ t xi m ng theo đ t n n

(2.6) Trong đó:

Ru: S c ch u t i c c h n c a c c gia c ;

Rpu: S c ch u t i m i c c h n c a c c gia c ;

a P A P

i di pu