(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Xử Lý Nền Đất Yếu Zone 5, Nhà Máy Xử Lý Khí Cà Mau Bằng Bấc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

QUÁCH ĐỨC HÒA

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ZONE 5,

NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU BẰNG BẤC THẤM KẾT

HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

QUÁCH ĐỨC HÒA

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ZONE 5,

NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU BẰNG BẤC THẤM KẾT

HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ: 60 58 02 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. PHẠM QUANG TÚ

HÀ NỘI, NĂM 2017

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được

thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận văn

Quách Đức Hòa

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập, nghiên cứu luận văn thạc sĩ cùng với sự hướng dẫn tận tình của

thầy Tiến sĩ Phạm Quang Tú và sự động viên giúp đỡ của gia đình, bạn bè em đã hoàn

thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu Zone

5, nhà máy xử lý khí Cà Mau bằng bấc thấm kết hợp hút chân không và gia tải”

theo đúng yêu cầu và kế hoạch được giao.

Luận văn này có ý nghĩa quan trọng đối với bản thân và đã giúp em cũng cố lại kiến

thức trong suốt quá trình học tập, đây là một dịp rất tốt để làm quen với công tác thiết

kế tổ chức thi công một công trình cụ thể.

Trong quá trình làm luận văn , em đã cố gắng nghiên cứu, vận dụng kiến thức đã học,

tham khảm các tài liệu liên quan, các quy trình, quy phạm hiện hành học hỏi những

kinh nghiệm quý báu của thầy hướng dẫn để hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Tuy

nhiên do trình độ có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn ít nên việc vận dụng kiến thức

tính toán một công trình cụ thể còn hạn chế và không tránh khỏi những sai sót. Kính

mong các thầy, cô giáo chỉ bảo và giúp em bổ sung những kiến thức cần thiết.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Phạm Quang Tú người đã rất tận tình

chỉ bảo, đôn đốc, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận án. Cùng toàn thể thầy

cô giáo trong bộ môn Địa Kỹ Thuật trường Đại học Thủy Lợi đã truyền đạt kiến thức

chuyên môn và thực tế cho em. Đồng thời em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè luôn

ủng hộ giúp đỡ em trong quá trình em làm luận văn tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Học viên

Quách Đức Hòa

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................vi

DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. viii

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 4

1.1. Tổng quan về nền đất yếu. ........................................................................................ 4

1.1.1. Khái niệm về đất yếu ............................................................................................. 4

1.1.2. Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp: ........................................................ 5

1.1.3. Nhận biết đất yếu ................................................................................................... 5

1.1.4. Giải pháp xây dựng công trình trên đất yếu .......................................................... 6

1.2. Các phương pháp xử lý nền đất yếu khi xây dựng công trình.................................. 7

1.2.1. Giải pháp cơ học: ................................................................................................... 7

1.2.2. Các giải pháp thủy lực học (Vật lý): ................................................................... 14

1.2.3 Các giải pháp hóa học: ......................................................................................... 19

1.3. Kết luận chương 1 .................................................................................................. 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG BẤC

THẤM KẾT HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI .............................................. 23

2.1. Các nguyên lý tính toán và thiết kế bấc thấm ......................................................... 23

2.1.1. Các nguyên lý tính toán ....................................................................................... 23

2.1.2. Thiết kế bấc thấm ................................................................................................ 23

2.2. Qui trình, thiết bị và kỹ thuật thi công bấc thấm. ................................................... 30

2.3. Kiểm soát chất lượng .............................................................................................. 32

2.4. Thiết bị quan trắc hiện trường ................................................................................ 33

2.5. Quy trình thi công ................................................................................................... 34

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO ZONE 5, NHÀ

MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU ....................................................................................... 35

3.1. Giới thiệu về dự án ................................................................................................. 35

3.1.1. Mục tiêu đầu tư: ................................................................................................... 35

3.1.2. Vị trí địa lý:.......................................................................................................... 36

3.1.3. Điều kiện địa chất: ............................................................................................... 37

3.1.4. Phạm vi xử lý nền: ............................................................................................... 40

3.1.5. Yêu cầu thiết kế xử lý nền: .................................................................................. 40

iv

3.2. Tính toán thiết kế chi tiết: ...................................................................................... 41

3.2.1 Phân tích các số liệu đầu vào. .............................................................................. 41

3.2.2. Lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của đất nền ..................................................................... 42

3.2.3. Tính toán và bố trí bấc thấm: .............................................................................. 43

3.2.4. Tổng hợp kết quả tính toán: ................................................................................ 54

3.3. Mô phỏng bằng phần mềm Geo-studio .................................................................. 56

3.3.1. Giới thiệu phần mềm ........................................................................................... 56

3.3.2. Các bước giải bài toán ........................................................................................ 57

3.3.3. Mô tả bài toán và nhập số liệu............................................................................. 58

3.4. Mô phỏng bài toán. ................................................................................................. 59

3.4.1. Phân tích: ............................................................................................................. 59

3.4.2. Các bước thực hiện .............................................................................................. 59

3.4. Quan trắc quá trình thi công ................................................................................... 65

3.4.1. Kiểm tra độ cao mặt bằng ................................................................................... 65

3.4.2. Quan trắc độ lún bề mặt ...................................................................................... 65

3.4.3. Quan trắc áp suất chân không ............................................................................. 66

3.4.4. Quan trắc độ lún từng lớp .................................................................................... 66

3.4.5. Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng ............................................................................. 67

3.4.6. Quan trắc ổn định nền ......................................................................................... 67

3.4.7. Khảo sát lại đánh giá hiệu quả gia cố nền ........................................................... 68

3.5. Thi công và nghiệm thu .......................................................................................... 68

3.5.1. yêu cầu về vật liệu ............................................................................................... 68

3.6. Thiết kế thi công chi tiết ......................................................................................... 71

3.6.1. Nghiệm thu tọa độ chỉ giới, cao độ và phạm vi xử lý nền. ................................. 71

3.6.2. San lấp mặt bằng ................................................................................................. 72

3.6.3. Thi công lớp đệm cát ........................................................................................... 72

3.6.4. Thi công bấc thấm ............................................................................................... 72

3.6.5. Thi công tường sét ............................................................................................... 74

3.6.6. Lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc ...................................................................... 75

3.6.7. Thi công hệ thống thoát nước ngang ................................................................... 75

3.6.8. Thi công các lớp vải địa kỹ thuật ........................................................................ 76

v

3.6.9. Thi công 2 lớp màng chân không ........................................................................ 77

3.6.10. Nối màng ra và lắp đặt hệ thống hút chân không .............................................. 77

3.6.11. Vận hành hệ thống bơm chân không ................................................................. 78

3.6.12. Thi công gia tải cát ............................................................................................ 79

3.6.13. Dỡ tải chân không .............................................................................................. 80

3.6.14. San gạt mặt bằng và lu lèn ................................................................................. 81

3.7. Thoát nước. ............................................................................................................. 81

3.7.1. Thoát nước nền .................................................................................................... 81

3.7.2. Thoát nước hút chân không trước gia tải ............................................................. 81

3.8. Ảnh hưởng của công tác xử lý nền đối với các khu vực xung quanh .................... 82

3.9. An toàn và bảo vệ môi trường trong thi công......................................................... 82

3.9.1. Quy định chung ................................................................................................... 82

3.9.2. Công tác an toàn lao động ................................................................................... 83

3.10. Bảo vệ môi trường ................................................................................................ 84

3.10.1. Phòng ngừa ô nhiễm đất, nguồn nước và xói lở đất .......................................... 84

3.10.2. Phòng ngừa ô nhiễm khí thải và tiếng ồn. ......................................................... 85

3.11. Kiểm tra và nghiệm thu ........................................................................................ 85

3.11.1. Lớp vải địa kỹ thuật ngăn cách .......................................................................... 85

3.11.2. Tầng đệm cát thoát nước ngang và hệ thống thoát nước bề mặt ....................... 85

3.11.3. Thi công cắm bấc, hào kín khí hoặc tường kín khí ........................................... 85

3.11.4. Hệ thống thiết bị quan trắc. ............................................................................... 86

3.11.5. Hệ thống ống hút nước ngang, ống hút chân không và bản thoát nước ngang . 86

3.11.6. Kiểm tra màng kín khí ....................................................................................... 86

3.11.7. Độ kín khí khi gia tải hút chân không ............................................................... 87

3.11.8. Lớp bù lún và đắp gia tải thêm .......................................................................... 87

3.11.9. Bảng tiến độ thi công ......................................................................................... 87

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 88

1. Những kết quả đạt được ............................................................................................ 88

2. Một số điểm còn tồn tại ............................................................................................. 88

3. Hướng nghiên cứu tiếp theo ...................................................................................... 88

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Xác định độ cố kết Uv .................................................................................. 26

Bảng 3.1: Tổng hợp tọa độ của các điểm định vị khu vực xây dựng của dự án. ......... 36

Bảng 3.2: Tổng hợp thông số kỹ thuật của các hạng mục thuộc nhà máy .................... 40

Bảng 3.3: Các yêu cầu kỹ thuật và tiền độ thi công xử lý nền ..................................... 40

Bảng 3.4: Tải trọng khai thác trong trường hợp nếu không xử lý nền .......................... 42

Bảng 3.5: Tải trọng trong quá trình khai thác. .............................................................. 42

Bảng 3.6: Số liệu địa chất và chỉ tiêu của đất nền dùng trong tính toán (Zone 5) ........ 42

Bảng 3.7: Số liệu địa chất và chỉ tiêu của đất nền dùng trong tính toán ....................... 42

Bảng 3.8: Độ cố kết của nền dưới tải trọng khai thác: .................................................. 43

Bảng 3.9: Thông số của bấc thấm ................................................................................. 44

Bảng 3.10: Tải trọng khi thi công cắm bấc thấm .......................................................... 44

Bảng 3.11: Độ lún dưới tải trọng thi công khi cắm bấc thấm ....................................... 45

Bảng 3.12: Độ cố kết trung bình theo phương đứng và phương ngang trong quá trình

cắm bấc thấm ................................................................................................................. 45

Bảng 3.13: Độ lún cố kết theo thời gian dưới tải trọng khi cắm bấc thấm ................... 46

Bảng 3.14: Tải trọng trong quá trình xử lý nền phương án 1........................................ 47

Bảng 3.15: Bảng kết quả tính toán lún phương án 1 ..................................................... 47

Bảng 3. 16: Độ lún ổn định của nền khi xử lý theo phương án 1 ................................. 48

Bảng 3.17: Độ cố kết trung bình theo phương đứng và theo phương ngang theo

phương án 1 ................................................................................................................... 48

Bảng 3. 18: Độ lún cố kết theo thời gian dưới tải hút chân không và gia tải theo

phương án 1 ................................................................................................................... 49

Bảng 3.19: Tải trọng trong quá trình xử lý nền phương án 2........................................ 50

Bảng 3.20: Bảng kết quả tính toán lún phương án 2 ..................................................... 50

Bảng 3.21: Độ lún cố kết theo thời gian dưới tải hút chân không và gia tải theo phương

án 2 ................................................................................................................................ 51

Bảng 3.22: Tải trọng trong quá trình xử lý nền phương án 3........................................ 52

Bảng 3.23: Bảng kết quả tính toán lún phương án 3 ..................................................... 52

Bảng 3. 24: Độ lún ổn định của nền khi xử lý theo phương án 3 ................................. 53

vii

Bảng 3.25: Độ lún cố kết theo thời gian dưới tải hút chân không và gia tải theo phương

án 3 ................................................................................................................................ 53

Bảng 3.26: Bảng so sánh kết quả phân tích lựa chọn khoảng cách bấc thấm ............... 54

Bảng 3. 27: Tổng hợp khối lượng xử lý nền theo các phương án ................................. 55

Bảng 3. 28: Các yêu cầu kỹ thuật của bấc thấm ............................................................ 69

Bảng 3.29: Yêu cầu kỹ thuật màng chân không cần đạt ............................................... 70

Bảng 3.30: Tiến độ thi công dự kiến ............................................................................. 87

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Thi công cọc cát .............................................................................................. 9

Hình 1.2: Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn......................................................................... 11

Hình 1.3: Máy đóng cọc ................................................................................................ 12

Hình 1.4: Máy ép cọc .................................................................................................... 12

Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động giếng cát...................................................................... 15

Hình 1.6: Máy cắm bấc thấm Doosan 370, FS16, chiều sâu cắm bấc max: 32m ......... 18

Hình 2.1: Toán đồ xác định nhân tố xáo động Fs ......................................................... 27

Hình 2.2: Toán đồ xác định sức cản Fr

......................................................................... 28

Hình 2.3: Toán đồ xác định độ cố kết theo phương ngang Uh ...................................... 29

Hình 2.4: Thi công bấc thấm a) Thiết bị cắm bấc thấm; b) Ống lồng bấc thấm ........... 31

Hình 3.1: Mặt bằng nhà máy và khu vực xử lý nền (Zone 5) ....................................... 36

Hình 3.2: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của nền theo độ sâu các lớp đất. ....................... 38

Hình 3.3: Mặt cắt địa chất khu vực nhà máy ................................................................ 39

Hình 3.4: Độ lún theo thời gian khi cắm bấc thấm ....................................................... 46

Hình 3.5: Lún khi hút chân không và gia tải theo phương án 1 .................................... 49

Hình 3.6: Lún khi hút chân không và gia tải theo phương án 2 .................................... 51

Hình 3.7: Lún khi hút chân không và gia tải theo phương án 3 .................................... 54

Hình 3.8: So sánh giá thành xây dựng giữa 03 phương án ........................................... 55

Hình 3.9: Giao diện phần mềm GEOSTUDIO ............................................................. 57

Hình 3.10: Các bước giải bài toán bằng phần mềm Geostudio ..................................... 57

Hình 3.11: Mô tả bài toán và nhập số liệu đầu vào nền ................................................ 63

Hình 3.12: Tính toán ứng suất và biến dạng khi xử lý nền ........................................... 64

Hình 3.13: Mô tả bài toán và nhập số liệu đầu vào ....................................................... 64