Ứng dụng cọc cát để xử lý nền đường dẫn vào cầu rạch ruộng nhỏ, tỉnh cà mau

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------

TRẦN VIỆT DŨNG

ỨNG DỤNG CỌC CÁT ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG DẪN
VÀO CẦU RẠCH RUỘNG NHỎ, TỈNH CÀ MAU

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số

:

60. 58. 61

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2015


- ii -

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS VÕ PHÁN
Cán bộ chấm nhận xét 1: GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRƯƠNG QUANG HÙNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia
Tp. HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch Hội đồng: PGS.TS. LÊ BÁ VINH;
2. Cán bộ nhận xét 1: GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ;
3. Cán bộ nhận xét 2: TS. TRƯƠNG QUANG HÙNG;
4. Thư ký

: TS. NGUYỄN CẢNH TUẤN;

5. Ủy viên

: TS. PHẠM VĂN HÙNG;

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KTXD

PGS.TS. Lê Bá Vinh

PGS.TS. Nguyễn Minh Tâm


-iiiTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÕNG ĐÀO TẠO SĐH
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày

tháng

năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN VIỆT DŨNG

Phái: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 07-12-1986

Nơi sinh: TP.CÀ MAU

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã ngành: 60.58.61

MSHV: 12860415
I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CỌC CÁT ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
RẠCH RUỘNG NHỎ, TỈNH CÀ MAU
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ : Ứng dụng cọc cát để xử nền đường dẫn vào cầu Rạch Ruộng Nhỏ, tỉnh Cà Mau
Phần mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về c ng nghệ xử nền đ t y u ng cọc cát đầ ch t
Chương 2 : Cơ sở thuy t để t nh toán cọc cát
Chương 3 : Ph n t ch cách t nh toán độ ún nền ng cọc cát th o các phương pháp hác nhau.
Chương 4 : Ứng ụng t nh toán gia c nền đường ẫn vào cầu Rạch Ruộng Nhỏ, tỉnh Cà Mau.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. VÕ PHÁN
Nội ung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành th ng qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ

)

PGS.TS. Võ Phán

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
KHOAQLCHUYÊN NGÀNH
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ )
(Họ tên và chữ )

TS. Lê Bá Vinh

TS. Nguyễn Minh Tâm


-iv-

L I CẢM
Địa

N

thuật x y ựng à ngành học ở ậc sau đại học, ti p n i ngành x y ựng ở ậc

đại học. Ngành học này nghiên c u các v n đề đ t,
ợi

..Trong su t quá tr nh học t i th y

ng, c ng tr nh ngầ , th y

nh ti p thu được nhiều i n th c ổ ch, n

như gạn đục hơi trong giúp t i th y được, hiểu được những v n đề hoa học. Sự
hiểu i t đ giúp t i tăng thê
Đầu tiên, t i xin ày tỏ

s c

ạnh, sự tự tin trong nghề nghiệp sau này.

ng i t ơn đ n Thầy PGS.TS. Võ Phán. Thầy đã giúp t i

định hư ng được đề tài uận văn. B ng sự n
trong quá tr nh à

t i đã t ch

nghiên c u trong đề tài này
như thành qu

y thê

ực

n th n c ng v i sự hư ng ẫn

nhiều i n th c h ng chỉ đ i v i lĩnh vực

à c n ở ĩnh vực hác. Quyển uận văn này được x

ao động c a sự n

ực y v i hy vọng nhỏ nhoi đ ng g p

ột phần

nhỏ cho hoa học.
K ti p, con xin gửi ời cá

ơn s u s c nh t đ n a

. Những người đã giúp con về

vật ch t, tinh thần để con c được những điều iện thuận ợi, vững t

trong su t quá

tr nh học.
T i xin cá

ơn anh Lê Nhật Trường hiện đang c ng tác tại Ban qu n

giao th ng tỉnh Cà Mau. Xin cá
về xử

nền đường

ơn anh v những v n đề, những inh nghiệ

à anh đã truyền đạt. Ki n th c y giúp t i ổ sung thê

ự án Sở
thực t
cho ài

uận văn c ng như i n th c nghề nghiệp trong tương ai.
Cu i c ng, t i xin ày tỏ sự i t ơn đ n t t c các thầy c , ạn
cơ nền

n Địa

ng, những người đã hư ng ẫn h trợ và giúp đ t i trong su t quá tr nh

học.
Xin cá

trong ộ

ơn t t c

-v-

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Xử l việc n i ti p giữa nền đ p và c ng tr nh c ng à

ột trong những v n đề h

gi i quy t. Lún nền đường dẫn vào cầu đ p trên nền đ t y u à hiện tượng phổ bi n,
h ng chỉ riêng ở Việt Na

à ngay c các qu c gia phát triển. Đã c nhiều đề tài

trong và ngoài nư c nghiên c u về ún đường đầu cầu, k t qu cho th y sự c trên
được h nh thành ởi nhiều nguyên nh n, từ giai đoạn điều tra kh o sát, thi t k , thi
c ng đ n qu n l

hai thác c ng tr nh

trong đ phần nhiều nguyên nh n n m trong

giai đoạn thi t k , sử dụng gi i pháp h ng hợp l , thi u các chỉ dẫn ràng uộc trong
thi t k .
Luận văn nh m mục đ ch nghiên c u

thuy t t nh toán, c ng nghệ thi c ng và iể

soát ch t ượng c a cọc cát, áp ụng trong xử

nền đ t y u c a Thành ph Cà Mau.

Luận văn gồm các nội dung như sau:
 Tổng hợp các phương pháp t nh toán cọc cát được áp ụng trên th gi i. Tập
trung nghiên c u

thuy t t nh toán cọc cát trong gia c ổn định nền

ng

c ng tr nh.
 Ứng ụng phần

ề

ph n t ch ổn định, i n ạng và h năng chịu t i c a

nền th o ho ng cách, chiều ài và đường
chiều cao nền đ p đường hợp
 T nh toán độ ún

nh cọc cát. Từ đ t

.

ng phương pháp phần tử hữu hạn.

 Sử dụng phần mềm Plaxis 3D ph n t ch bài toán, t nh toán độ ún.

ra được

-vi-

ABSTRACT
Handling the links between foundations and works is one of the problematic issues.
The foundation subsidence leadings to bridges which are embanked on the soft
ground is a universal phenomenon, not only in Vietnam but also in developing
countries. Many internal and foreign researches in bridge-head settlement have
shown that the incident was formed by various causes from the period of survey,
design, construction to management of exploitation work. Most of the cause began at
design stage, using unreasonable solutions and lacking of constraint instructions in
design process.
The purpose of this thesis is to study theory of computation, construction technology
an san co paction pi s’ p rfor anc contro ing, which hav

n app i

in soft

ground handling in Ca Mau City. This thesis includes following contents.
 Synthesize the sand piles calculus applying around the world. Focus on
studying sand piles computation theory in consolidating to stabilize
foundation of building.
 Apply stability analysis software, deformation and bearing capacity of the
foundation should follow distance, length and diameter of the sand
compaction pile. Freedom of the embankment height or reasonable.
 Calculate the settlement by finite elements method.
 Analyze the problem and estimate the settlement by using Plaxis 3D software.


-vii-

MỤC LỤC

I Bối cảnh hiện tại ................................................................................................................ 1
II

.................................................................................................. 1

III Mục tiêu nghiên c u ...................................................................................................... 2
IV

............................................................................................... 2

V
VI

......................................................... 3
ạ

C

........................................................................................................ 3
C

1:

C

C C

C

1.1

............................ 4
1.1.1/

...................................................................................................... 4

1.1.2/

....................................................................................................... 5

1.2

(Sand compaction pile-SCP) ................................. 6
1.2.1/

............................................................................................................ 6

1.2.2/

................................................................................................ 7

1.3 C

ệ
1.3.1/

1.4

........................................................................................... 7

1.3.3.1/

Hammering compaction technique)... 8

1.3.3.2/

Vibrating compaction technique)........................ 9

1.3.3.3/

Static compaction technique) ............................. 15

ả

....................................................................................................... 22

1.5
C

................................................................................... 7

......................................................................................................................... 24
2: C

2.1

C CC

........................................................................................................................... 25

2.2 C

ạ ...................................................................................................... 25
2.2.1/

...................................................................................................... 25

2.2.2/

............................................................................................ 27


-viii-

ệ

2.3

ả ................................................................................................. 29
ứ

2.3.1/

................................................... 29

2.3.1.1/

.................................................................... 29

2.3.1.2/

............................................................................ 30

2.3.1.3/

s ........................................................................... 31

ứ

2.3.1.4/

.............................................................................. 32

2.3.2/

................................................................ 33

2.3.2.1/ Sức ch u t i cực h n của c

t ............................................... 33

2.3.2.2/ Kh

................................................. 35

u t i gi i h n củ

2.4 ộ lún c a n n cải tạo b ng c c cát ........................................................................... 36
ố

2.5

............................................................. 38

2.5.1/

...................................................................................... 39
ứ

2.5.2/
2.5.3/
2.6

......................................................... 40
............................................................................................ 42

......................................................................................................................... 42

C

C

3:

C C

C C

C CC
C

3.1

ộ

......................................................... 43

3.2

ộ

.......................................... 45

3.3

ộ

3.4

ộ

3.5

ệ

– Ganular Wall ............. 49
ạ

......................... 51

......................................................................................................................... 54

C

4:
C

Ụ

C
C

,

4.1 T ng quan v
4.2 T ng quan v
4.2.1/
4.2.2/
4.2.3/

C

............................................................................................. 55
ệ

khu v c c

“ ạ

ộ

” .................... 55

a hình ........................................................................................... 55
m khí h u thủ

............................................................................. 56

............................................................................................ 56


-ix-

ải tích ......................................................... 59

4.3 Tính tốn c

ủ

4.3.1/

.................................................................................................................................... 59
ủ

4.3.2/

...... 62

4.3.2.1/

......................................................... 62

4.3.2.2/

...................................................... 69

4.3.3/

ủ

4.3.4/

ủ

................................... 73
sau khi gia
ủ

4.3.5/

................................ 74
............. 77

ạ

4.4

............ 78

K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ ........................................................................................... 84

K

...

....86


-x-

DANH MỤC HÌNH VẼ
-1:

..................... 8

-2:

.. 10

-3:

....... 10

-4a:

.................................................................................... 11

-4b:

.................................................................................... 11

-5:

............. 12

-6:
............................................................................................................................. 13
-7: Vibro-compaction-device .......................................................................................... 14
-8:

................................... 16

-9a:

...................................................................... 16

-9b:

....................................................... 17

-10:

........................................... 18

-11:

.............................................................. 19

-12:

............................................................... 19

-13a:

.............................................................. 20

-13b:

.................................. 21

-14:

-

.................. 22

-15:

............................................................................. 23

-1:

........................................................................... 26

-2:

.................................................... 27

-3:

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

-4:

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

-5:

............................................................................................. 30

-6:

........................................................ 31

-7: Quan h giữa h s tập trung ng su t và tỷ s
-8:

tham gia ch u t i c a c c

-9: Minh h

lún n

i tuy n tính ................ 33

......................................................................... 36

t c i t o b ng c c cát ........................................................... 37

-10: M i quan h giữa tỷ s thay th và h s gi m lún................................................... 38
-11:

................................. 40

-12:

........................................... 40

-1:

ỷ

.................................. 44

-2:

............................................................... 47

-3:

s)

................................... 47

-4:
-5:
-6:

d .......................................................

ậ

48

............................... 50
ậ

.............. 50


-xi-

-7:

.......................................... 50

-8:

........................................................... 51

-9:

.................. 52

s

-10:

s

-1:

................ 53
............................................... 59

-2:
............................................................................................................................................. 65
-3:

ữ

....................................................................................................................................... 65
-4:

ữ
............................................................................................................................ 66

-5:

ữ
............................................................................................................................ 66

-6:

ữ

... 68

-7:

ữ

..... 68

-8:

ữ
............................................................................................................. 69

-9:

ữ
................................................................................................................... 70

-10:

ữ
.................................................................................................. 70

-11:

ữ
.................................................................................................. 71

-12:

ữ

.............................................................................................................................. 72

-13:

ữ
.............................................................................................................................. 72

-14:

ữ

vuông) ...................................................................................................................................... 75
-15:

ữ

vuông) ...................................................................................................................................... 76
-16:
.................................................................................................................... 80
-17:
.................................................................................................................... 81
-18:
.................................................................................................................... 82
-19:

c c

m

4 x 1,4) ............................ 83

-xii-

DANH MỤC
2-1:

ữ

ậ

ỷ

trong......................................................................................................................................... 42
3-1:

...................................................... 53

-

............................................................ 57

-

............................................... 59

-

-2012......................................... 61

-4: T
................................................... 64
-2012 ......................................................................................... 67
........................................................ 69
-

............................................................... 71

-

.......................... 73
.............................................................................................................. 73

-

.................................... 74

-

........................... 75

-

. 76

vuông........................................................................................................................................ 77
.................................................................................................................................... 78
-

.......................................................... 79

-xiii-

Ị

B NG KÝ HI
as

T l di n tích thay th

ac

m2

Aic

m2

Di n tích m t c t ngang bên trong ng c c

Aoc

m2

Di n tích m t c t ngang bên ngồi ng c c

As

m2

A

m2

Ac

m2

B

m

c

kN/m2

ự

cu

kN/m2

ứ

ctb

kN/m2

ự

ủ
ủ
Di n tích ngang củ

ty

ủ
ủ

ủ

C1
ủ

Cc
CLG0

m

CLG1

m

CLG2

m

De

m

D

m

E

kN/m2

ủ

Ec

kN/m2

ủ

ủ

ủ

e0
F1

kN

T i truy n lên c c v t li u r i

Ftot

kN

Tổng t i tr ng tác d ng lên c

Fs
H
Kac

H s an toàn
m

ủ
H s áp lực chủ

ng

tn n


-xiv-

KOC

H s c k t ngang cho v t li u làm c c

Kp

H s

mv

m2/KN

MD

kN.m

MR

kN.m

ự

Nc 1

ổ

ủ

ứ

Nc, N
n

H s t p trung ứng su t

n0

H s gia c lún khi s d ng c c v t li u r i

Ứng su t bên trong c c theo chi u dài c c

Pc

kN/m2

q

kN/m2

qa

kN/m2

Kh

u lực của n

qac

kN/m2

Kh

u lực của n

qas

kN/m2

Kh

u lực của n

qult

kN/m2

ứ

R

m

ự

c c i ti n

ứ

t

ủ

Rv1

ch

i trong

Rv2

ch

i của cát trong

c và sau khi rung
m t i ch

ủ

S0

m

St :

m

Sv

m

SL1

m

ự

ng c

SL2

m

ự

ng c

SLG0

m

ự

SLG1

m

ự

SLG2

m

ự

ủ
t n n sau khi gia c

-


-xv-

z

m

ổ

ủ
ủ

Zs

m



ủ



ủ



kN/m3

c

kN/m3

γs

kN/m3

ủ
Tr

ng th tích của cát

c

Góc ma sát trong v t li u làm c c

 tb

Góc ma sát trong ủ

s

Góc ma sát trong củ

d

m

Chi u sâu l

t tính t m

e

ủ

∆l

m

σ

kN/m2

σRL

kN/m2

ự

σR0

kN/m2

ự

σr0

kN/m2

3

kN/m2

a

kN/m2

Ứ

s

kN/m2

Ứ

c

kN/m2

Ứ

0

kN/m2

Ứ

c

kN/m2

Ứ

ứng trung bình

t thẳ

ổ

n
ổ
ứ

ự
ẳ
ủ

ứ

ứ

t tự nhiên


-xvi-

s

1/m2

ứ

c

1/m2

ứ

ứ

ứ



τ

kN/m2

ứ

ủ


-1-

MỞ ĐẦU
I . Bối cảnh hiện tại

–

-

II . S cần thi t n hi n cứ

-


-2-

III . Mục ti

n hi n cứu

c th c hi n g m các m c tiêu nghiên c

:




.


IV. Phƣơn pháp n hi n cứ
th c hi

tài tác gi

:

a ch

 Phân tích lý thuy t tính tốn c c cát trong gia c
 Tính tốn kh

ut ic an
i tích.



ng d ng ph n m m phân tích

nh n

t y u.

c và sau khi gia c b ng c c cát theo


-3-



V . Ý n hĩa h a học và iá trị th c tiễn của đề tài

ĩ

:





.
VI . Phạ

vi n hi n cứ

Do th i gian th c hi

tài ng n, n

 Ch t

nh, bi n d ng và kh

c a n n khi gia c b ng c c cát.


.


tài có m t s h n ch

:
ut i

-4-

CHƢƠNG 1

T NG QU N V C NG NGH

Ý N N ĐẤT

U B NG

CỌC C T ĐẦM CH T
ịch

1.1

phát tri n phƣơn pháp x l‎ nền đất

1.1.1. Tr n th

n cọc cát

i i

[1].

[2].
:

–
Container.



–