NH h ëng hiöu vßm cñ h ng h xö lý nòn Alicc t¹i khu c«ng nghiö hó mü - tønh bµ rþ vòng tµu TrÇn Qung Hé*, Vâ NguyÔn Phó Hu n** Tãm t¾t: ë ViÖt Nm hiön ny cßn kh Ýt c«ng tr nh xö lý nòn b»ng h ng h ö dông cäc xi m ng Êt kõt hî víi lí hñ c bò mæt. Ph ng h nµy h t huy hiöu vßm lªn cäc xi m ng Ó gi m bít è l îng cäc xi m ng cçn thiõt (Arch ction Low imrovement rtio Cement Column viõt t¾t lµ AliCC). Tuy nhiªn h ng h AliCC îc ö dông Ó xö lý nòn cho c«ng tr nh C ng SP-PSA n»m däc theo «ng ThÞ V i tønh Bµ RÞ - Vòng Tµu. C«ng t c qun tr¾c hiön tr êng îc tiõn hµnh Çy ñ vµ cèn thën Ó rót r nh ng kõt luën îc ö dông nh nh ng kinh nghiöm h íng dén cho nh ng c«ng tr nh t ng tù. Abtrct: There re too few tudy ce bout Arch ction Low imrovement rtio Cement Column method (ALiCC) in Viet Nm. The method imrove rch ction on cement column to reduce the mount of required column. However, ALiCC method h been lied for SP-PSA Terminl long Thi Vi river in B Ri - Vung Tu rovince. Monitoring w crried out during nd fter the contruction. Monitoring dt were bck nlyied to drw concluion which will be ued t exerience nd guide line for next imilr roject. 1. M«t c«ng tr nh C ng SP-PSA îc x y dùng däc theo «ng ThÞ V i. PhÇn Êt trªn bê víi diön tých kho ng 540,000m 2. VÞ trý x y dùng c«ng tr nh îc m«t trong H nh 1 d íi y: C c chø tiªu c lý cñ nòn Êt îc tæng hî trong H nh 2 nh u: H nh 1: VÞ trý x y dùng 2. Þ chêt khu vùc Do n»m gçn «ng nªn khu vùc nµy cã lí bïn yõu kh dµy tõ 10.6 Õn 28.2m. * Tr êng ¹i häc B ch Kho T.Hå ChÝ Minh ** C«ng ty Cæ hçn T vên ThiÕt kõ C ng Kü thuët BiÓn (PortCot) H nh 2: C c chø tiªu c lý cñ Êt nòn
3. Ph ng h ALiCC Ph ng h AliCC lµ h ng h ö dông cäc Êt trén xi m ng kõt hî víi lí hñ xi m ng c trªn bò mæt. CÊu t¹o cñ h ng h AliCC îc tr nh bµy trong H nh 3. T I khi th c Theo týnh to n thiõt kõ bn Çu c êng é nðn cho në h«ng îc chän trªn c ë iòu kiön chäc thñng cñ cäc xim ng vµo lí hñ c lµ quck = 970 K. Tuy nhiªn trong nghiªn cøu nµy o nh kõt qu qun tr¾c víi kõt qu h n tých b»ng h ng h è nªn c êng é îc chän Ó h n tých lµ c êng é trung b nh qve = 1712 K, H nh 4. KÕt cêu mæt 6. Qun tr¾c t¹i hiön tr êng Lớ hủ xi măng Cọc xi măng MÆt b»ng bè trý thiõt bþ o t¹i hiön tr êng nh H nh 5. Mét thiõt bþ o lùc îc l¾ Æt trªn Çu cäc xi m ng vµ mét thiõt bþ l¾ Æt trªn Êt nòn bªn c¹nh cäc. ðất yếu H nh 3: Ph ng h xö lý b»ng ALiCC 4. Xö lý nòn C ng SP-PSA ChiÒu u thiõt kõ cñ cäc Êt trén xi m ng (CDM) tõ 22m Õn 24m, êng kýnh cäc CDM là 1m. Kho ng c ch gi 2 cäc lµ 2.5m. ChiÒu dµy lí hñ xi m ng bò mæt lµ 2m. KÕt cêu mæt dµy 1.5m. Khu vùc bè trý qun tr¾c 5. KÕt qu thý nghiöm c êng é cäc xim ng. Trong bµi b o nµy c êng é cñ cäc Êt trén xim ng îc lêy theo kõt qu nghiªn cøu tõ c c méu thö lêy ë hiön tr êng cñ Sm Tn Gk Peng, Truong Vn Mc But nd T. Uchid, H. Mtumoto & H.Tkhhi îc tr nh bµy trong H nh 4. VÞ trý l¾ Æt thiõt bþ o lùc Êt H nh 5: MÆt b»ng vµ mæt c¾t bè trý thiõt bþ qun tr¾c Chi tiõt thiõt bþ o lùc Êt îc m«t trong H nh 6 d íi y: H nh 4: BiÓu å thý nghiöm c êng é cäc xi m ng H nh 6: ThiÕt bþ o lùc Êt
ThiÕt bþ o lùc Êt (Erth reure cell) gåm 2 têm thð máng h nh trßn kh«ng gø îc hµn xung qunh vµ îc h n c ch víi nhu bëi nh ng r nh hñ nhá chø chêt láng. Bªn trong l¾ 1 bé c m biõn lùc vµ îc nèi d y Ó truyòn th«ng è r ngoµi. Khi lùc bªn trªn thy æi th lùc ã Ï Ð 2 têm thð l¹i víi nhu g y r ù gi t ng t ng cñ chêt láng bªn trong thiõt bþ. C c Çu d y îc nèi vµo bé c m biõn Ï biõn æi ù thy æi uêt lªn chêt láng thµnh týn hiöu iön Ó truyòn Õn m y äc è liöu. 7. Sù h n bè uêt vµ hiöu vßm lùc bªn trªn truyòn xuèng îc h n chi cho cäc vµ Êt nòn xung qunh bëi hiöu vßm. HiÖu vßm T i träng nòn ¾ t c dông lªn cäc xi m ng H nh 7: HiÖu vßm HiÖu vßm îc Þnh nghü lµ ù truyòn lùc tõ mét hçn khèi Êt bþ lón lªn khèi Êt kh«ng bþ lón (Terzghi,1943).Theo McNulty (1965) Þnh nghü hiöu vßm lµ ù truyòn t i träng æn Þnh cñ vët liöu cã c êng é nhá Õn vët liöu bªn c¹nh cã c êng é lín h n, do uêt c¾t trong qu tr nh truyòn t i träng. cã nhiòu nghiªn cøu trªn thõ giíi x c Þnh uêt t c dông lªn Çu cäc vµ Êt nòn xung qunh. KÕt qu îc giíi thiöu th«ng qu c c bióu thøc u y. Ph ng h cñ Low et l. (1994) uêt t c dông lªn Êt nòn: ( K 1)( 1 δ)( + ) K + + 1 = αγ + (1 δ ) H + αq (1) 2( K 2) 2 2( K 2) uêt t c dông lªn Çu cäc: ( + ) Hγ + q) = ( (2) 1+ inϕ K = víi φ lµ gãc m t cñ vët liöu ¾. 1 inϕ : kho ng c ch gi 2 cäc. : êng kýnh cäc. H : chiòu co lí ¾ bªn trªn. δ = + α lµ hö è h n bè lùc Êt lªn nòn Êt =0.8 q : t i khi th c = 25 K. Ph ng h cñ Terzghi (1943) uêt t c dông lªn Êt nòn: γ H = v z= h = 1 ex 2K tnφ 2K tnφ + uêt t c dông lªn Çu cäc: ( + )( γh + q) q (3) = (4) K là hằng ố kinh nghiệm = 0.7 Theo tiªu chuèn thiõt kõ Anh BS8006 (1995) : uêt t c dông lªn Êt nòn: ( + ) Hγ = (5) uêt t c dông lªn Çu cäc: 2 ' C = c v (6) H ( f H fq) ' = γ (7) v f + q C c : hö è t¹o vßm tr theo b ng. H : chiòu co lí ¾ bªn trªn. q : t i khi th c = 25 K. f q vµ f m : hö è riªng hçn èi víi t i träng ngoµi tr theo b ng.
HÖ è të trung uêt n lµ th«ng è qun träng Ó nh gi møc é nh h ëng cñ hiöu vßm vµ îc Hn và Gbr (2002) Þnh nghü lµ tû è gi uêt th¼ng t c dông vµo Çu cäc víi uêt th¼ng t c dông lªn Êt nòn xung qunh îc týnh bëi c«ng thøc u: n = (8) n : hö è të trung uêt. : uêt t c dông lªn Çu cäc. : uêt t c dông lªn Êt nòn. Khi n = 1 th kh«ng cã hiöu vßm. Gi trþ n cµng lín th møc é nh h ëng cñ hiöu vßm cµng lín. Khi møc é nh h ëng cñ hiöu vßm nhá th t i träng bªn trªn Ï h n bè Òu trªn cäc vµ Êt nòn. iòu nµy lµm cho chuyón vþ t ng èi ( S) gi cäc vµ Êt nòn trë nªn lín, g y r hiön t îng lón kh«ng Òu nh h ëng Õn qu tr nh khi th c u nµy. Tuy nhiªn nõu thiõt kõ Ó hö è të trung uêt n qu lín, hçu hõt t i träng do cäc g nh chþu th gi thµnh xö lý nòn Ï co. 8. Ph n tých ù h n bè uêt b»ng hçn tö h u h¹n. 8.1. M«h nh nòn îc ö dông trong h n tých. M«h nh Mohr Coulomb (MC) M«h nh Mohr Coulomb lµ mét m«h nh µn dîo lý t ëng. M«h nh nµy lµ ù kõt hî gi Þnh luët Hook vµ tiªu chuèn h ho¹i cñ Coulomb. M«h nh nµy bo gåm n m th«ng è, hi th«ng è µn håi tõ Þnh luët Hook ( modun Young E vµ hö è oion ν) hi th«ng è tõ tiªu chuèn h ho¹i Mohr-Coulomb ( gãc m t φ vµ lùc dýnh c) vµ gãc d n në Ψ. M«h nh nµy bþ h¹n chõ trong viöc m«háng chýnh x c xö biõn d¹ng tr íc khi vët liöu bþ h ho¹i nh ng m«háng tèt vò é bòn. èi víi lí hñ bò mæt, cäc xi m ng còng nh Êt Ðt qu cè kõt næng th êng h nh thµnh võt nøt tr íc khi ¹t Õn c êng é ë Ønh nªn îc m«háng theo m«h nh nµy. M«h nh Êt yõu tõ biõn (SSCM) M«h nh Êt yõu tõ biõn, Soft Soil Cree Model (SSCM) îc x y dùng trªn c ë lý thuyõt tõ biõn mét chiòu cñ Buimn (1936) vµ kõt hî víi m«h nh Ðt Cm c i tiõn îc Ò nghþ bëi Rocoe vµ Burlnd (1968) Ó m«háng týnh nðn lón thø cê cñ Êt cho tr êng hî bµi to n 3 chiòu. M«h nh nµy bo gåm hi th«ng è vò é c cñ Êt lµ chø è nðn λ* vµ chø è në κ*, mét chø è tõ biõn μ*, hi th«ng è é bòn lµ lùc dýnh c vµ gãc m t φ; gãc d n në Ψ vµ b th«ng è kh c lµ hö è oion ν ur cho tr êng hî dì-chêt t i, hö è nðn ngng K 0 NC vµ th«ng è M chø é dèc êng tr¹ng th i giíi h¹n. M«h nh nµy îc ö dông Ó m«háng lí bïn Ðt cè kõt cã týnh nðn lón co. M«h nh Êt t ng bòn kð (HS) M«h nh Êt t ng bòn kð HS (Hrdening Soil). M«h nh nµy xðt Õn ù t ng bòn theo biõn d¹ng tr ît dîo khi chþu uêt löch; vµ xðt Õn ù t ng bòn theo biõn d¹ng thó tých dîo khi Êt chþu uêt nðn. M«h nh nµy còng kó Õn týnh chêt é c cñ Êt hô thuéc vµo uêt theo qui luët hµm mò. M«h nh nµy ßi hái nhë 10 th«ng è. ã lµ 3 th«ng è vò é c thm kh o( E 50 tõ thý nghiöm nðn b trôc tho t n íc; E ur tõ thý nghiöm dì-chêt t i trong thý nghiöm nðn b trôc tho t n íc; E oed tõ thý nghiöm oedometer) víi uêt thm kh o ; è mò m trong qui luët é c hô thuéc vµo uêt; hö è oion ν ur cho tr êng hî dì-chêt t i; c c th«ng è é bòn c, φ; gãc d n në ψ; hö è nðn ngng K 0 NC vµ tø è h ho¹i R f x c Þnh biõn d¹ng lóc h ho¹i. M«h nh Êt t ng bòn kð cã thó îc ö dông Ó m«háng cho Êt yõu còng nh Êt tèt. TÊt c th«ng è cñ Êt nòn cçn nhë vµo cho b m«h nh Ò cë ë trªn îc giíi thiöu trong B ng 1. 8.2. C c tr êng hî h n tých b»ng hçn mòm Plxi 3D Foundtion Trong h n tých týnh to n nµy m«h nh 3D îc ö dông vµ h n tých cho b tr êng hî u: Tr êng hî 1: Lí bïn Ðt cã týnh nðn lón co vµ chø è nðn cè kõt thø cê lín cho nªn ö dông m«h nh Soft Soil Cree Model (
SSCM) cho lí Êt nµy vµ m«h nh Mohr Coulomb ( MC) cho lí Êt tèt. Trong h n tých nµy c êng é cñ CDM îc chän theo c êng é thùc tõ ë hiön tr êng lµ 1712K Ó nh gi møc é thy æi uêt. Tr êng hî 2: Nh»m Ó xðt Õn Êt yõu t ng bòn theo biõn d¹ng tr ît dîo vµ biõn d¹ng thó tých dîo trong tr êng hî nµy ö dông m«h nh Hrdening Soil ( HS) cho lí Êt yõu, m«h nh Mohr Coulomb ( MC) cho lí Êt tèt. Tr êng hî 3: Nh»m Ó o nh týnh hiöu qu khi ö dông m«h nh lí hñ c tr êng hî nµy ö dông m«h nh t ng tù hi tr êng hî trªn nh ng kh«ng ö dông lí hñ xi m ng c trªn bò mæt mµ thy vµo ã lµ lí c t cã bò dµy t ng ng. Th«ng è Çu vµo cho trong B ng 1. B ng 1. C c th«ng è Êt nòn cñ c c m«h nh nòn C t ¾ Bïn Ðt Bïn Ðt KÕt c u mæt b i CDM xö lý nòn Lí hñ xi m ng M«h nh MC SSCM HS MC MC MC MC Lí Êt tèt KÕt qu týnh to n tr êng hî 1. H nh 8 tr nh bµy hæ mµu uêt t c dông lªn Çu cäc vµ lªn Êt nòn xung qunh. H nh 8: Phæ mµu gi trþ uêt t c dông trong tr êng hî 1 uêt trung b nh t c dông lªn Çu cäc lµ 380 K vµ uêt t c dông lªn Êt nòn xung qunh lµ 115 K. KÕt qu týnh to n tr êng hî 2. H nh 9 tr nh bµy hæ mµu uêt t c dông lªn Çu cäc vµ lªn Êt nòn xung qunh. γ (KN/m 3 ) k x (m/dy) k y (m/dy) k z (m/dy) 18 14.7 14.7 21 15.5 22 19 1.73 0.0002 0.0002 0.864 0.00017 0.00001 1.73 0.864 0.00014 0.00014 0.864 8.64E -05 8.64E -06 0.864 1.73 0.0002 0.0002 0.864 1.73E -04 1.73E -05 1.73 C c - 0.836 0.836 - - - - C - 0.045 0.045 - - - - C α - 0.0348 - - - - - e init 0.5 2.35 2.35 0.5 0.5 0.5 0.5 λ * - 0.113 - - - - - κ * - 0.012 - - - - - µ * - 0.0045 - - - - - E 50 E oed E ur - - 1105.77 - - - - - - 884.62 - - - - - - 16000 - - - - m - - 1.0 - - - - c ϕ (ñộ) ψ (ñộ) 0.2 4 4 250 485 125 1 30 22.87 22.87 45 35 35 30 0 - - 15 5 5 0 H nh 9: Phæ mµu gi trþ uêt t c dông trong tr êng hî 2 uêt trung b nh t c dông lªn Çu cäc lµ 410 K vµ uêt t c dông lªn Êt nòn xung qunh lµ 120 K. KÕt qu týnh to n tr êng hî 3. H nh 10 tr nh bµy hæ mµu uêt t c dông lªn Çu cäc vµ lªn Êt nòn xung qunh. E 14340 - - 35000 48500 12500 18400 ν 0.25 - - 0.2 0.35 0.15 0.334
Gi trþ lín nhêt o îc trªn Çu CDM lµ 114.7K vµ gi trþ lín nhêt t c dông lªn Êt nòn lµ 44KP. BiÓu å qun tr¾c cho thêy lùc lªn Êt nòn chø gi t ng nhñ trong khi ã lùc lªn Çu cäc gi t ng mét c ch râ röt trong qu tr nh chêt t i. H nh 10: Phæ mµu gi trþ uêt t c dông trong tr êng hî 3 uêt trung b nh t c dông lªn Çu cäc lµ 175 K vµ uêt t c dông lªn Êt nòn xung qunh lµ 130 K. 8.3. Tæng hî kõt qu h n tých b»ng Plxi. KÕt qu h n tých b»ng Plxi cho b tr êng hî îc tr nh bµy trong B ng 2. Bảng 2. uêt trªn Çu cäc ximăng vµ Êt nòn xung qunh C c tr êng hî týnh to n Plxi 3D Foundtion V2.1 Tr êng hî 1 Tr êng hî 2 Tr êng hî 3 uêt trung b nh t¹i Çu cäc CDM uêt trung b nh cñ Êt nòn xung qunh HÖ è të trung uêt 380 115 3.30 410 120 3.42 175 130 1.35 10. Tæng hî kõt qu Th«ng th êng theo h ng h kinh ión, ë NhËt ng êi t thiõt kõ víi tø è xö lý tõ 30% Õn 50% Ó ng n ngõ h ho¹i tr ît vµ chuyón vþ ngng; vµ tø è tõ 60-78.5 % cho mãng t êng ch¾n vµ mè trô cçu. HÖ è të trung uêt thy æi tõ 10 Õn 20. Trong khu vùc xö lý nòn nµy dïng h ng h AliCC víi tø è xö lý chø 13.6 % < 30%. HÖ è të trung uêt theo h n tých vµ o îc nhá h n nhiòu o víi h ng h kinh ión. C c kõt qu týnh to n tõ lý thuyõt, qun tr¾c t¹i hiön tr êng vµ m«háng tõ hçn mòm îc tæng hî vµ thó hiön trong B ng 3 d íi y: Bảng 3. B ng tæng hî kõt qu týnh to n. C c th«ng è týnh to n TØ diön tých xö lý Kho ng c ch cäc n vþ Low et l. (1994) Terzghi (1943) Tiªu chuèn Anh (1995) (EP03 & EP04) Theo Plxi 3D (TH1) Theo Plxi 3D (TH2) % 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 9. KÕt qu qun tr¾c KÕt qu qun tr¾c thu îc tõ thiõt bþ o lùc Êt îc tr nh bµy trong h nh 11. H nh 11: BiÓu å qun tr¾c lùc Êt theo thêi gin EP04: erth reure cell Æt trªn Êt nòn EP03: erth reure cell Æt trªn Çu CDM êng kýnh cäc T i khi th c BÒ dµy lí xi m ng bò mæt uêt t c dông lªn Êt nòn uêt t c dông lªn Çu cäc HÖ è të trung uêt m 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 KP 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 m 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 KP 72.78 103.6 131 44.0 115 120 KP 276.55 199.5 286.7 114.7 380 410 3.79 1.93 2.18 2.6 3.30 3.42
11. KÕt luën uêt t c dông lªn Çu cäc theo týnh to n tõ c«ng thøc cñ Low et l, Terzghi, tiªu chuèn BS8006 lµ t ng ng o víi kõt qu theo m«h nh m«háng b»ng Plxi. uêt t c dông lªn cäc vµ Êt nòn theo qun tr¾c b»ng Erth reure cell lµ kh nhá o víi týnh to n theo c«ng thøc cñ Low et l, Terzghi, tiªu chuèn BS8006 vµ hçn mòm Plxi. HÖ è të trung uêt theo m«háng b»ng hçn mòm Plxi 3D Foundtion kh hï hî víi kõt qu qun tr¾c. KÕt qu cñ c c c«ng thøc theo Low et l, Terzghi, tiªu chuèn BS8006 cã hçn t ng èi hï hî víi gi trþ qun tr¾c. Theo nh kõt qu hçn mòm Plxi 3D (tr êng hî 2) th m«h nh m«háng dµnh cho lí Êt yõu lµ Soft Soil Cree model hy Hrdening Soil còng kh«ng cã ù kh c biöt lín. Theo nh kõt qu trong tr êng hî 3 khi thy thõ lí xi m ng bò mæt b»ng c t th é lón cñ c«ng tr nh t ng kho ng 62.5%, hö è të trung uêt gi m gçn 47%. Cã ù kh c biöt nµy lµ do lí hñ c bªn trªn h n hèi hçn lín lùc lªn c c cäc xi m ng. iòu nµy cho thêy khi cã lí hñ xi m ng bò mæt (h ng h AliCC) th hiöu qu xö lý co h n nhiòu o víi khi kh«ng ö dông. Khi dông h ng h AliCC Ò nghþ ö dông hö è të trung uêt tõ 2 Õn 3 Ó thiõt kõ n toµn. nd Foundtion Engineering, Cmbridge, M. Vol. 1: 103: 107. d. Hn, J., Gbr, M. A. (2002). Numericl Anlyi of Geoynthetic Reinforced nd Piled-Suorted Erth Pltform over Soft Soil. Journl of Geoenbiromentl Engineering, ASCE, Vol. 128, No. 1, 44-53 e. Low,B.K., M.ASCE, Tng, S. K., nd. Cho,V., (1994) Arching in Piled Embnkment, Journl of Geotechnicl Engineering, November, ASCE f. Mc Nulty, J. W. (1965) An Exerimentl Study of Arching in Snd, Ph. D. Thei in Civil Engineering, Univerity of Illinoi. g. Miki, H. nd Nozu, M. (2004) Deign nd numericl nlyi of rod embnkment with low imrovement rtio dee mixing method, Geotrn 2004, ASCE. h. Peng, S., T., G., Mc But, T. Vn nd T. Uchid, Mtumoto, H., & Tkhhi, H. Soil imrovement work for the deign nd develoment of SP - PSA interntionl ort comny LTD roject in BRi-VungTu, Viet Nm. i. Rocoe, K. H. nd Burlnd, J.B. (1968) On the generlized tre-trin behvior of wet cly, Eng. Plticity, Cmbridge Univ. Pre, 535-609. j. Terzghi, K., Theoreticl Soil Mechnic. Newyork: Wiley, 1943. 12. Tµi liöu thm kh o. Cotl Develoment Intitute of Technology (CDIT) (2002) The Dee Mixing Method : Princile, Deign nd Contruction. b. Bergdo, D.T. & Tweehong Sukwt (2009) Numericl Simultion nd Prmetric Study of SDCM nd DCM Pile under Full Scle Axil nd Lterl Lod well under Embnkment Lod. c. Buimn, K., (1936). Reult of long durtion ettlement tet. Proceeding 1 t Interntionl Conference on Soil Mechnic