Xử lý nền đất yếu sử dụng cọc xi măng đất CDM

COMPANY

CO., LTD

PROJECT

VU TRAN KHOA

Prepare

ITEM



Check

SIW

SOFT SOIL TREATMENT

Date

I. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO:
1.1. Thông số nền đắp
Unit weight, γeb
Height, h
Width, b
Slope Width, a
ξ or
µ
∆P/Po

Cons. Condition
Require ∆Sr

Counter weight

1.2. Thông số lớp đất
Refer to borehole :

18.0
3.0
10.0
9.0
1.1
0.15
2
30.0

kN/m3
m
m
m

Height H
Width, L
Slope Width A

2.5
12.0
6.0

m
m
m

TRUE
Side/biên
cm

HK2

Layer/
Lớp đất

Thickness
/Chiều dày
hi(m)

γ
(kN/m3)

γ'
(kN/m3)

Cc

Cr

Su
(KPa)

Emb.
2a
2b
3c
4c

3.00
11.20
16.00
1.50
1.00

18.00
14.74
15.20
19.50
19.50

4.930
5.390
9.690
9.690

1.310
0.920
0.260
0.260

0.020
0.020

0.040
0.040

12.0
14.0
16.0
16.0

Chiều sâu CDM:

28.70

Pc
2

(kN/m )
60.000
160.000

e0i

2.195
1.839
0.751
0.751

Cv x 10-4
(cm2/s)
2.701
3.225

4.190
4.190

OCR

1.20
1.20

Note/
Ghi chú

Treatment
Treatment
Treatment
Non-Treatment

II. TÍNH TOÁN:
2.1. Dự báo độ lún cố kết nền khi chưa có giải pháp xử lý đất yếu
2

Vehicle load/ Hoạt tải xe

kN/m

15.00

Thickness of pavament/Chiều dày KCAĐ

0.00 m

Pavement load/Tải trọng kết cấu mặt đường
Embankment (He)/Chiều cao nền thiết kế
Surchare (Hs)/Chiều cao gia tải
Compensation (Hcom)/Chiều cao phòng lún

kN/m2
m
m
m

Unit weight of Pavament/Dung trọng, kN/m3

21.00

Unit weigth of Backfill/Dung trọng nền đắp
Embankment (H-backfill)/Chiều cao nền đắp

kN/m
m

0.00
3.000
0.000
0.200
18.00

Total pressures (P)/Tổng tải tác dụng lên nền

kN/m2

Layer/
Lớp đất
2a
2a
2a
2a
2a
2a
2b
2b
2b
2b
2b
2b
2b
2b
3c
4c
4c
4c
4c
4c
4c
4c
4c

3

4.03
72.60

Settlement
SToe
(m)

Settlement
SShoulder
(m)

Settlement
SCenter
(m)

0.004
0.004
0.003
0.003
0.052
0.057
0.054
0.042
0.033
0.025
0.019
0.013
0.008
0.003
0.011
0.002
0.000
0.000

0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

0.080
0.081
0.099
0.124
0.152
0.105
0.104
0.081
0.064
0.051
0.040
0.031
0.023
0.016
0.015
0.003
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

0.105
0.141
0.173
0.202
0.228
0.148
0.156
0.129
0.107
0.089
0.074
0.061
0.050
0.040
0.022
0.007
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

Consolidation settlement/Lún cố kết Sc (m)

0.333

1.068

1.731

Total Settlement/Tổng lún S =Sc + Se (m)

0.366

1.175

1.904

Thickness
/Chiều dày
hi(m)

Depth/
Chiều sâu
zi (m)

γ'
(kN/m3)

eoi
(-)

Cc
(-)

Cr
(-)

Su
(KPa)

(kN/m2)

∆P-center
(kN/m2)

(kN/m2)

2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.2
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.5
1.0

1.00
3.00
5.00

7.00
9.00
10.60
12.20
14.20
16.20
18.20
20.20
22.20
24.20
26.20
27.95
29.20
29.70
29.70
29.70
29.70
29.70
29.70
29.70

4.930
4.930
4.930
4.930
4.930
4.930
5.390
5.390
5.390

5.390
5.390
5.390
5.390
5.390
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690

2.195
2.195
2.195
2.195
2.195
2.195
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
0.751

0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751

1.310
1.310
1.310
1.310
1.310
1.310
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260

0.260
0.260

0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040

12.00
12.00
12.00

12.00
12.00
12.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00

60.000
60.000
60.000
60.000
60.000
60.000
72.727
85.663
98.599

111.535
124.471
137.407
150.343
163.279
160.000
193.003
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817

72.591
72.378
71.692
70.478
68.840
67.324
65.699
63.589
61.454
59.336
57.259
55.238
53.284
51.403
49.819

48.723
48.293
48.293
48.293
48.293
48.293
48.293
48.293

4.930
14.790
24.650
34.510
44.370
52.258
60.606
71.386
82.166
92.946
103.726
114.506
125.286
136.066
148.724
160.836
165.681
165.681
165.681
165.681
165.681

165.681
165.681

2.2. Lún theo thời gian khi chưa có giải pháp xử lý

Time-settlement curve plotting method

Settlement - St (cm)

0

100

200

0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200

=> Tổng độ lún khi chưa có giải pháp xử lý
Vu Tran Khoa

300

400

Pc

P0

500
t (year)

S=

1.904 m
1

Soft soil treatment Using CMD (New 20201009)


COMPANY
PROJECT
ITEM
SIW

CO., LTD
VU TRAN KHOA

SOFT SOIL TREATMENT

Prepare

Check
Date

-

2.2. Lún theo thời gian khi chưa có giải pháp xử lý
Layer

Cv
(m2/d)

Thickness
(m)

hi/sqrt(Cvitb)

Time-settlement curve plotting method

(m2/d)

0

50

100

150

200

250

300

2a

0.0023

11.20

231.85

2b

0.0028

16.00

303.11

3c

0.0036

1.50

24.93

4c

0.0036

1.00

16.62

Average value

0.0027

29.70

332358

Settlement - St (cm)

0
Truc X

2.000

0

2.000

18

16.000

0

150

0

0

200

16.000

52

t (year)

50
100

Truc Y

Độ cố kết/Consolidation Degree:
Công thức/Formula: t = Tv*H2/Cv
- Tv < 0.287, Uv = (2/PI^0.5)*Tv^0.5
With Uv < 60%
- Tv > 0.287, Uv = 1 - 10^-(1.0718*Tv+0.09121)
With Uv > 60%

- H = Za when Consolidation Condition is 1 side.
- H =0.5Za when Consolidation Condition is 2 side.
t1 , (Year) =

Consolidation at…times
Tv =
Uv , (%) =
St, (cm) =
Residual ∆S, (cm) =

2.000
0.009
10.577
18.306
154.779

t2 , (Year) =
Tv =
Uv , (%) =
St, (cm) =
Residual ∆S, (cm) =

16.000
0.070
29.915
51.778
121.307

Consolidation at…times

Vu Tran Khoa

t (năm)

t (ngày)

0.00
0.91
1.82
2.73
4.55

0.0
332.4
664.7
997.1
1661.8

6.37
8.20
10.93
13.66
16.39
22.76
28.46
38.02
45.53
56.91
68.29
79.67
91.06
113.82
136.59
182.11

227.64
273.17
341.46
409.76
455.28

2326.5
2991.2
3988.3
4985.4
5982.4
8308.9
10386.2
13875.9
16617.9
20772.4
24926.8
29081.3
33235.8
41544.7
49853.6
66471.5
83089.4
99707.3
124634.1
149560.9
166178.8

2-2

Za
(cm)

2970

Cvtb
(cm2/s)

0.0003072

0.000
0.004
0.008
0.012
0.020

Uv
(%)
0.000
7.136
10.093
12.361
15.958

St
(cm)
0.000
12.352
17.469
21.395

27.620

∆Sr=(1-Uv)*Sc
(cm)
173.085
160.733
155.617
151.691
145.465

0.028
0.036
0.048
0.060
0.072
0.100
0.125
0.167
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.500
0.600
0.800
1.000
1.200
1.500
1.800

2.000

18.881
21.409
24.722
27.640
30.278
35.682
39.894
46.112
50.463
56.419
61.341
65.829
69.796
76.401
81.562
88.745
93.129
95.806
98.000
99.046
99.418

32.681
37.057
42.789
47.840
52.406
61.761

69.051
79.813
87.343
97.653
106.172
113.940
120.806
132.239
141.172
153.604
161.193
165.826
169.623
171.434
172.077

140.404
136.029
130.296
125.245
120.679
111.324
104.034
93.272
85.742
75.432
66.913
59.145
52.279
40.846

31.913
19.481
11.892
7.259
3.462
1.651
1.008

Tv

St-Zone 1


COMPANY

CO., LTD

PROJECT

VU TRAN KHOA

Prepare

ITEM



Check

SIW

SOFT SOIL TREATMENT

Date

2.3. Dự báo độ lún khi có giải pháp xử lý cọc xi măng đất (CDM)
*Loading input/ Thông số tải trọng
2

Vehicle load/ Hoạt tải xe

kN/m

Pavement load/Tải trọng kết cấu mặt đường

kN/m

0.000

Embankment (He)/Chiều cao nền thiết kế

m

3.000
0.000

2

15.00

Surchare (Hs)/Chiều cao gia tải

m

Compensation (Hcom)/Chiều cao phòng lún
Unit weigth of Backfill/Dung trọng nền đắp
Embankment (H-backfill)/Chiều cao nền đắp
Vaccum loading/Bơm hút chân không

m
kN/m
m

Total pressures (P)/Tổng tải tác dụng lên nền

kN/m

2

72.600

Total vertical pressures without the Vaccum

kN/m2

72.600

3

kN/m2

0.200
18.000
4.03
0.000

α s = (π*d2s)/(4a2), Với mạng hình vuông

2.3.1. Các thông số thiết kế cọc xi măng đất
2.3.1.1. Thông số hình học
Đường kính cọc, D
Khoảng cách giữa các cọc, a
Bố trí mạng (T: Tám giác, V: Hình vuông)
Hàm lượng xi măng
Hàm lượng nước/Xi măng
Tỷ số vùng gia cố diện tích cọc, αs
Length of Pile CMD/Chiều dài CMD thiết kế:

α s = (π*d2s)/(4a2*√3/2), Với mạng hình tam giác
m
m
Kg/m3
N/XM

0.80
1.60
V
200
1
0.196

28.70
Mạng hình vuông

Mạng hình tam giác

2.3.1.2. Thiết kế cường độ chịu nén có nở hông cọc xi măng đất

Hệ số an toàn trong thiết kế

Fs =

1.200

Cường độ chịu nén nở hông CMD tối thiểu

quck ≥

443.699

kN/m2

Lựa chọn cường độ chịu nén thiết kế của CMD:

quck =

550.00

kN/m2

Sức kháng cắt không thoát nước của CMD:

Suck =

275.00

kN/m2

Suck trung bình của đất nền giữa các trụ CDM

Sutb =

13.33

kN/m2

Mô đun đàn hồi thiết kế trụ CMD

Esuck =

60500.00

kN/m

Mô đun đàn hồi trung bình đất nền giữa các CDM

Estb =

4666.67

kN/m2

64.711

kN/m

15629.516

kN/m

Sức kháng cắt không thoát nước trong vùng gia cố CMD:
Sutb = αs*Suck + (1- αs)*Sutb
Su =
Mô đun đàn hồi trong vùng gia cố CMD:
Es = as*Esuck + (1- as)*Estb
Es =

2

2

2

2.3.2. Dự báo độ lún
2.3.2.1. Dự báo độ lún cố kết Sc
Layer/
Lớp đất

Thickness
/Chiều dày
hi(m)

Depth/
Chiều sâu
zi (m)

γ'
3
(kN/m )

eo
(-)

Cc
(-)

Cr
(-)

Su
(KPa)

(kN/m )

2a
2a
2a
2a
2a
2a
2b

2b
2b
2b
2b
2b
2b
2b
3c
4c
4c
4c
4c
4c
4c
4c
4c

2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
1.200
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000

2.000
1.500
1.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

1.000
3.000
5.000
7.000
9.000
10.600
12.200
14.200
16.200
18.200
20.200
22.200
24.200
26.200
27.950
29.200
29.700
29.700
29.700

29.700
29.700
29.700
29.700

4.930
4.930
4.930
4.930
4.930
4.930
5.390
5.390
5.390
5.390
5.390
5.390
5.390
5.390
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690
9.690

2.195

2.195
2.195
2.195
2.195
2.195
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
1.839
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751
0.751

1.310
1.310
1.310
1.310
1.310
1.310
0.920

0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.920
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260
0.260

0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020
0.020

0.020
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040
0.040

12.00
12.00
12.00
12.00
12.00
12.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
14.00
16.00
16.00
16.00
16.00
16.00

16.00
16.00
16.00
16.000

60.000
60.000
60.000
60.000
60.000
60.000
72.727
85.663
98.599
111.535
124.471
137.407
150.343
163.279
160.000
193.003
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817
198.817

Pc

2

Settlement
Toe
S
(m)

Settlement
Sshoulder
(m)

Settlement
SCenter
(m)

4.930
14.790
24.650
34.510
44.370
52.258
60.606
71.386
82.166
92.946
103.726
114.506
125.286
136.066
148.724

160.836
165.681
165.681
165.681
165.681
165.681
165.681

0.00066
0.00173
0.00242
0.00287
0.00317
0.00200
0.00345
0.00356
0.00363
0.00366
0.00368
0.00369
0.00368
0.00366
0.00273
0.00161
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000

0.009
0.008
0.007
0.006
0.006
0.003
0.006
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.005
0.003
0.003
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0056

0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0093
0.0070
0.0071
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000

165.681

0.00000

0.000

0.0000

0.0446
0.0016
0.0462

0.0831

0.0027
0.0858

0.1333
0.0071
0.1404

∆P-center
2
(kN/m )

(kN/m )

72.591
72.378
71.692
70.478
68.840
67.324
65.699
63.589
61.454
59.336
57.259
55.238
53.284
51.403
49.819
48.723
48.293

48.293
48.293
48.293
48.293
48.293
48.293

P0
2

Settlement/Lún phạm vi xử lý SCMD(m)
Consolidation settlement Sc (m)
Total Settlement S =SCMD + Sc (m)

Vu Tran Khoa

2

Soft soil treatment Using CMD (New 20201009)


COMPANY

CO., LTD

PROJECT

VU TRAN KHOA

Prepare

ITEM



Check

SIW

SOFT SOIL TREATMENT

Date

2.3.2.2. Dự báo độ lún cố kết St theo thời gian
t=
Za =

20.000
100.0

Ctbv

Hệ số cố kết trung bình ngoài phạm vi xử lý CDM

=
Tv =
Nhân tố thời gian ngoài phạm vi xử lý
Độ cố kết ngoài phạm vi xử lý CDM tại tim đường Uv,Non-treat =
Độ lún theo thời gian ngoài phạm vi xử lý CDM
St =

Lún tổng của nền sau thời gian thi công t
S=
Độ lún dư còn lại sau thời gian thi công
∆Sr =
=> Kết luận: Đảm bảo độ lún dư theo quy định
2.4. Kiểm toán ổn định tổng thể nền đường
Kiểm toán ổn định tổng thể của nền theo phần mềm Geoslop/w:
Fsođcp =
Hệ số ổn định tổng thể cho phép
Fsođtt =
Hệ số ổn định tổng thể tính toán

0.000419
0.296853
0.610397
0.43
13.77
0.28

Tốc độ đắp nền, (cm/day)
Tổng thời gian đắp nền, (day)

Ngày/Days
cm
2
cm /s

0
0.00

cm
cm
cm

0.02
Settlement - St (m)

Thời gian dự báo sau khi thi công xong nền
Chiều dày tính toán lún ngoài phạm vi xử lý CDM

1.40
1.550

Kết luận: Vậy nền đường ổn định tổng thể!

0.04

50

20
21

Time-settlement curve plotting method
t (days)
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
Consider Construction-Center
Doesn't consider Construction-Center
Consider Construction-Shoulder
Doesn't consider Construction-Shoulder
Consider Construction-Toe

Doesn't consider Construction-Toe

0.06
0.08
0.10
0.12

2.5. Kiểm tra ứng suất tác dụng lên đầu cọc xi măng đất
2.5.1. Kiểm tra ứng suất đầu cọc xi măng đất
Ứng suất tác dụng vào đầu cọc xi măng đất CDM
σc =

0.14
160.340

kN/m2

0.16

σc ≤ [qu]

Điều kiện an toàn về ứng suất đầu cọc
Cường độ cho phép của cọc xi măng

[qu] = quck

2

550.00

kN/m

Kết luận: đảm bảo ứng suất tác dụng lên đầu cọc!
Trong đó:
Cc =
Hệ số tạo vòm, Cc=1.5(H/a) -0.07
Chiều cao nền đắp
H=
Đường kính cọc xi măng đất
a=
Ứng suất trung bình tại đáy của nền đắp
σv =

7.49
4.03
0.80
72.60

m
m
kN/m2

2.5.2. Kiểm tra sức chịu tải nền đất xung quanh cọc
Ứng suất tác dụng xung quanh đất nền
σs =

51.163

kN/m

2

σs ≤ [qa]

Điều kiện đảm bảo sức chịu tải đất nền
Kết luận: Vậy nền đường không đảm bảo sức chịu tải!
Sức chịu tải cho phép của đất nền

[qa] =

34.28

Trong đó:
Tỷ số vùng gia cố diện tích cọc, αs

αs =

0.196

kN/m2

Sơ đồ xác định ứng suất tác dụng vào cọc CDM
trường hợp không có vải địa

2.6. Kiểm tra điều kiện trường hợp dùng vải địa kỹ thuật gia cố
2.6.1. Kiểm tra lực kéo cho phép trong vải địa kỹ thuật
Lựa chọn phương pháp tính toán
Hệ số giảm ứng suất,
SSR =
Cc =

Hệ số tạo vòm, Cc=1.5(H/a) -0.07

Lực kéo của vài địa kỹ thuật

Lực kéo cho phép của vài địa kỹ thuật
Độ giãn dài cho phép của vài địa kỹ thuật
Kết luận: Lực kéo cho phép trong vải đảm bảo!

BS8006
0.39797064
7.4925

TRP =

52.961

kN

[TRP] =
ε=

100
2%

kN

2.6.2. Kiểm tra sức chịu tải nền đất xung quanh cọc
Ứng suất tác dụng xung quanh đất nền

σs = SRR*σv=

28.893

kN/m2

[qa] =

34.28

kN/m2

σc =

251.492

kN/m2

Sức chịu tải cho phép của đất nền
Kết luận: Vậy nền đường đảm bảo sức chịu tải!
2.6.3. Kiểm tra ứng suất đầu cọc xi măng đất
Ứng suất tác dụng vào đầu cọc xi măng đất CDM

Sơ đồ xác định ứng suất tác dụng vào cọc CDM trường hợp có vải địa kỹ thuật,
xác định lực kéo cho phép trong vải Trp
σc ≤ [qu]

Điều kiện an toàn về ứng suất đầu cọc
Cường độ cho phép của cọc xi măng

[qu] = quck

550.00

kN/m2

Kết luận: đảm bảo ứng suất tác dụng lên đầu cọc!

Vu Tran Khoa

3

Soft soil treatment Using CMD (New 20201009)