Thạc Sĩ Phương pháp TOP - BASE

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NĂM 2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4
* Tính cấp thiết của đề tài: 4
* Mục đích nghiên cứu: 4
* Phạm vi nghiên cứu: 4
* Nội dung và phương pháp nghiên cứu: 5
* Lịch sử hình thành và phát triển: 5
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 6

Chương 1: Giới thiệu chung Top-Base 7
1.1. Lời nói đầu [15]: 7
1.2. Hình dạng và kích thước của Top-Block [15]: 8
1.3. Phương pháp thi công: 10
1.4. Tính ưu việt và phạm vi ứng dụng của phương pháp Top-Base [15]: 11
1.4.1. Tính ưu việt của phương pháp Top-base: 11
1.4.2. Phạm vi ứng dụng của phương pháp Top-base: 11
1.5. Đặc điểm cơ lý của phương pháp Top-base [15]: 12
1.6. Công tác đào đất: 18
1.7. Công tác lắp đặt Top-block: 19
1.8. Đổ bêtông tại chỗ: 21
1.9. Chèn đá dăm: 22
1.10. Liên kết khoá đỉnh các khối phễu: 23
1.11. Cách xử lý một vài tình huống trong quá trình thi công Top-base: 25
1.11.1. Chèn đá dăm chưa đạt yêu cầu (do lượng đá dăm chưa đủ) 25
1.11.2. Khi đặt Top base trên nền đất rất yếu: 26
1.11.3. Trường hợp hố móng quá sâu: 26
1.11.4. Trường hợp đặt Top-base trên các độ cao khác nhau: 26
1.11.5. Trường hợp đặt Top-base trên nền đất đắp 27
1.12. Nghiệm thu thi công Top-base: 27
1.13. Một số ví dụ thực hành xây dựng [15]: 28
1.14. Các điểm cần lưu ý: 30
1.15. Những tiêu chuẩn kĩ thuật chung và các quy trình thử tải [15]: 31
1.15.1. Hình dáng, kích thước và chất lượng của sản phẩm Topbase 31
1.15.2. Quy trình thử tải nén nền Top-base: 31

Chương 2: Thiết kế Top-Base 34
2.1. Khái quát [15]: 34
2.1.1. Tổng quan về phương pháp: 34
2.1.2. Đặc điểm của Top-base: 36
2.1.3 Phạm vi áp dụng Top-base: 36
2.2. Các nguyên tắc [15]: 37
2.2.1. Mục đích gia cố nền. 37
2.2.2. Cơ chế gia cố nền đất. 42
2.3. Nguyên lý thiết kế [15]: 46
2.3.1. Lựa chọn phương pháp: 46
2.3.2. Tính toán thiết kế: 48
2.4. Các đặc tính kĩ thuật của sản phẩm và vật liệu [15]: 58
2.5 Phương pháp phần tử hữu hạn trong phân tích Top-Base: 60
2.5.1 Phần tử khối: 60
2.5.2. Mô hình phi tuyến phần tử khối: 63

Chương 3: Ứng dụng Top-base ở Việt Nam 68
3.1 Đánh giá điều kiện áp dụng Top-base tại Việt Nam: 68
3.1.1 Điều kiện địa chất tại các thành phố lớn ở Việt Nam 68
3.1.2 Đánh giá hiệu quả của phương pháp Top-base: 69
3.2 Phân tích thí nghiệm Top-Base theo phương pháp phần tử hữu hạn: 72
3.3 Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng của nền gia cố Top-Base: 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài:
Công nghiệp xây dựng Việt Nam đang ở giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng yêu cầu của đất nước trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá. Thực tiễn đó thúc đẩy sự sáng tạo và áp dụng các công nghệ xây dựng mới đồng thời phải luôn cố gắng cải tiến các công nghệ xây dựng hiện có để phù hợp hơn với yêu cầu mới.
Trong những năm gần đây, các công nghệ, phương pháp xử lý nền đất mới đã được đưa vào áp dụng rộng rãi ở Việt Nam. Nhưng hầu hết các công nghệ này chỉ mới chú trọng tới những công trình cao tầng có tải trọng lớn.
Với sự quan tâm đặc biệt tới những công trình thấp tầng có tải trọng trung bình, trên nền đất yếu, tới môi trường tôi đã tìm hiểu và tiếp cận với Phương pháp TOP-BASE (TOP-BASE Method). Trong phạm vi đề tài này, tôi xin giới thiệu Phương pháp TOP-BASE cũng như sự nghiên cứu và ứng dụng nó trong điều kiện địa chất ở Việt Nam.

* Mục đích nghiên cứu:
Tìm hiểu về công nghệ xử lý nền bằng Top-Base và ứng dụng của nó trong điều kiện địa chất ở Việt Nam.
Qua đó để thấy được sự hiệu quả khi sử dụng công nghệ Top-Base.

* Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu tính toán và ứng dụng nền Top-Base trong điều kiện địa chất ở Việt Nam.
Tuy nhiên, do không có điều kiện thực hiện thí nghiệm xác định khả năng chịu tải của Top-Base nên sẽ được thực hiện bằng phương pháp lý thuyết kết hợp với tài liệu nén tính của một số công trình thực tế do công ty đã thi công.

* Nội dung và phương pháp nghiên cứu:
Chúng tôi sẽ tiến hành phân tích sự làm việc của nền được gia cố bằng Phương pháp TOP-BASE theo hai hướng:
- Hướng phân tích lý thuyết:
Dựa vào mô hình nền biến dạng tuyến tính, phân tích sức chịu tải về biến dạng của nền, tài liệu do bên phía Hàn Quốc cung cấp.
- Phân tích thực nghiệm:
Dựa trên tài liệu nén tĩnh của một số công trình đã thi công.
Từ các kết quả thu được sẽ đưa ra kết luận về sức chịu tải của nền đất khi áp dụng phương pháp TOP-BASE.

* Lịch sử hình thành và phát triển:
Phương pháp TOP-BASE được sử dụng lần đầu tiên tại Nhật Bản vào những năm 80 của thế kỷ XX. Trong thời gian đầu thì giải pháp này không được quan tâm nghiên cứu và phát triển.
Sau trận động đất lớn ở Chibahien Nhật Bản vào năm 1987, người Nhật nhận thấy sự bền vững của những công trình được sử dụng phương pháp TOP-BASE. Từ đó họ bắt đầu tập trung nghiên cứu và phát triển chúng.
Vào những năm 80 của thế kỉ XX, phương pháp TOP-BASE là sáng kiến kỹ thuật đặc biệt của Nhật Bản và đã trở thành một thuật ngữ quốc tế dưới tên gọi Phương pháp móng cọc dài phễu (TOP-BASE Method). Với việc chế tạo hàng loạt những top-block bằng bê tông trong nhà máy, Phương pháp TOP-BASE dễ dàng được sử dụng trong nhiều công trình tại Nhật Bản. Tuy nhiên, mỗi top-block nặng khoảng 75kg, việc vận chuyển chúng đến công trường rất phức tạp và đòi hỏi thi công bằng các thiết bị lớn.
Nhận thấy tính ưu việt của Phương pháp TOP-BASE, các kỹ sư Hàn Quốc nhanh chóng nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến mạnh mẽ công nghệ này. Thay cho việc đúc sẵn trong nhà máy, top-block được đổ ngay tại hiện trường với những khuôn nhựa được làm từ rác thải tái chế. Những cải tiến này góp phần giảm giá thành cũng như rút ngắn thời gian thi công và xử lý được một phần chất thải rắn khó phân huỷ.
Năm 1995, Bộ giao thông xây dựng Hàn Quốc đã kiểm định và cho phép áp dụng rộng rãi Phương pháp TOP-BASE trên toàn lãnh thổ Hàn Quốc.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Phương pháp TOP-BASE có ưu điểm nổi trội trên ba phương diện sau đây:
- Khắc phục hiện tượng lún không đều, giảm tối đa tác hại của chấn động (động đất, dư chấn khác )
- Thời gian thi công nhanh, giá thành hợp lý.
- Thân thiện với môi trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt
1. PGS.TS Nguyễn Ngọc Bích (2004), Lý thuyết và bài tập thực hành địa kỹ thuật công trình, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
2. Trần Thanh Giám (2008), Phương pháp TOP-BASE, Tài liệu dịch từ bản tiếng Hàn Quốc.
3. GS.TS Vũ Công Ngữ, TS. Nguyễn Văn Dũng (2006), Giáo trình Cơ học đất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
4. GS.TS Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Thông (2005), Bài tập Cơ học đất, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
5. GS.TS Vũ Công Ngữ (1998), Thiết kế và tính toán Móng nông, Trường Đại Học Xây Dựng, Hà Nội .
6. NguyÔn V¨n Qu¶ng, NguyÔn Hưu Kh¸ng, U«ng §×nh ChÊt (2005), NÒn vµ mãng c¸c c«ng tr×nh d©n dông – c«ng nghiÖp, Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi
7. NguyÔn V¨n Qu¶ng, NguyÔn Hưu Kh¸ng (1996), H­íng dÉn ®å ¸n nÒn vµ mãng, Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi.
8. Th.s Phan Hồng Quân (2007), Giáo trình Cơ học đất, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
9. Th.s Phan Hồng Quân (2007), Giáo trình Nền và Móng, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
10. §oµn ThÕ T­êng, Lª ThuËn §¨ng (2004), ThÝ nghiÖm ®Êt vµ nÒn mãng c«ng tr×nh, Nhµ xuÊt b¶n Giao th«ng vËn t¶i, Hµ Néi.
11. Tiªu chuÈn x©y dùng 45 (1978), Tiªu chuÈn thiÕt kÕ nÒn nhµ vµ c«ng tr×nh, Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi.
12. Tiªu chuÈn x©y dùng 40 (1987), KÕt cÊu x©y dùng vµ nÒn, Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi.
13. Whitlow.R. (1996), C¬ häc ®Êt (b¶n dÞch), Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o dôc, Hµ Néi.

Tiếng Anh
14. Arai, K., Onishi, Y., Horita, M., and Iasukawa, I. (1987), Measurement and Interpretation of Loading Test of Top Block on Soft Ground, The Proceeding of 2nd International Symposium on Field Measurement in Geomechanics.
15. Banseok Top-Base Co., Ltd (2007), In-Place Top-Base Method.
16. Chen, W. F. and Mizuno, E. (1990), Nonlinear Analysis in Soil Mechanics. Theory and Implementation, Developments in Geotechnical Engineering 53, Elsevier.
17. Smith, I. M. and Griffiths, D. V. (1997), Programming The Finite Element Method, John Wiley & Sons, Third Edition
Internet
18. http://bs-top.com