Đánh giá cường độ chịu nén của cọc xi măng đất được chế tạo trong phòng thí nghiệm và hiện trường

Bài viết Đánh giá cường độ chịu nén của cọc xi măng đất được chế tạo trong phòng thí nghiệm và hiện trường được nghiên cứu nhằm đánh giá cường độ chịu nén của cọc xi măng đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng XM/Đ ít nhất từ 300 kg/m3 trở lên được xem là phù hợp với địa chất yếu tại khu vực nghiên cứu.

Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Đánh giá cường độ chịu nén cọc xi măng đất chế tạo  phòng thí nghiệm trường  Phạm Hữu Hà Giang , Lê Hải Trí, Trần Trang Nhất, Hồng Vĩ Minh, Phạm Anh Du  Khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ, Khu II, đường 3/2, Quận Ninh Kều, Thành phố Cần Thơ, Việt Nam TỪ KHOÁ Cọc xi măng đất Cường độ chịu nén   Đất yếu TÓM TẮT Cọc xi măng đất (CXMĐ) ngày phổ biến sử rộng rãi việc gia cố đất yếu, đặc biệt khu vực đồng sông Cửu Long Phương pháp nén đơn trục phòng sử dụng nghiên cứu nhằm đánh giá cường độ chịu nén cọc xi măng đất Kết nghiên cứu cho thấy hàm lượng XM/Đ từ 300 kg/m trở lên xem phù hợp với địa chất yếu khu vực nghiên cứu Ngoài ra, tỷ lệ cường độ chịu nén cọc xi măng đất trường so với phịng thí nghiệm khu vực nghiên cứu nằm khoảng (0,32÷0,96) Điều cho thấy phương pháp thi công CXMĐ (jet grouting) đảm bảo chất lượng với hệ số tương quan cao so với hệ số đề nghị tiêu chuẩn hành  (@ Pj phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác điều kiện tự nhiên đất (trọng lượng riêng; lực dính; độ ẩm; góc ma sát; số dẻo đất), loại khoáng chất, nồng độ pH đất phương pháp thi cơng cọc [2]>@ Trong tiêu chuẩn thiết kế tính tốn nay, hầu nhưcường độ CXMĐ thường tính tốn theo cơng thức kinh nghiệm FiF Chế tạo mẫu, thiết kế cường độ phòng Tiến hành thi công cọc trường Tiến hành xác định cường độ thí nghiệm phòng Tiến hành xác định cường độ trường +uQKSơ đồ nghiên cứu thí nghiệm từhiện trường phịng thí nghiệm thực tuổi 14 28 ngày để dự đoáncường độ CXMĐ tính tốn 90 ngày tuổi tham khảo số liệu thực tế số cơng trình thi cơng trước [4]>@ Vì vậy việc đánh giá cường độ chịu nén SKzQJ Yj QJRjL Kiện trường cần thiết Nghiên cứu tập trung đánh giáNhả chịu nén CXMĐ phịng trường nơi có địa chất yếu đặc trưng cho vùng Đồng sông Cửu Long   Địa chất    6ố liệu địa chất thu thập tại KDL khu vực Huyện &KkX Thành huyện Tháp Mườitỉnh Đồng Tháp Các lớp đất miêu tả sau: Xã Mỹ Hòa –huyện Tháp Mười. Lớp 1: Lớp Sét màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng.  Phương pháp nghiên cứu Lớp 2: Lớp Sét pha cát, màu xàm xanh, trạng thái chảy.  Sơ đồ nghiên cứu Lớp 3: Lớp Sét dẻo, màu xàm trắng, trạng thái dẻo chảy. Lớp 4: Lớp Sét pha, màu nâu đỏ, trạng thái nửa cứng. *Liên hệ tác giả: SKKJLDQJ#FWXHGXYQ Nhận ngày , sửa xong ngày , chấp nhận đăng  /LQN'2,KWWSVGRLRUJMRPF  JOMC Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Khu vực có địa tầng phức tạp, gồm đơn nguyên địa chất sau: Lớp mặt từ mặt đất tự nhiên đến độ sâu 3,0 m lớp sét (lớp 1) trạng thái dẻo cứng. Kế tiếp lớp gồm lớp lớp đến độ sâu 7,5 m (có chiều dày 4,5 m) lớp đất yếu trạng thái chảy chuyển dần qua dẻo chảy thuộc lớp đất yếu có khả chịu lực tính cho lún lớn, FiFF{QJtrình có tải trọng lớn không nên tựa lên lớp này. Từ độ sâu 7,5 m đế hết chiều sâu khảo sát 16,0 m chưa kết thúc lớp sét pha (lớp 4), trạng thái nửa cứng, lớp đất tốt, có khả chịu tải tốt, giải pháp móng nên tựa vào lớp đất nj\ 2.3.1 Chế mẫu thí nghiệm phịng  chuẩn TCVN 9403:2012. Mẫu sau lấy đưa phịng thí nghiệm,dùng cân tủ sấy để xác định tiêu dung trọng tự nhiên độ ẩm tự nhiên mẫu khoan Sau đem mẫu trộn với xi măng theo hàm lượng 130 kg/m  NJP  NJP  NJP Yj NJP Tiến hành gia cơngmẫu với tỷ lệ chiều cao/đường kính = 2,5 lần. Sau tiến hành bảo dưỡng mẫu tủ bảo dưỡng (điều Xã Dốc Binh Kiều –huyện Tháp Mười. kiện bảo dưỡng t=25RC, độ ẩm đạt 906DXYjQJj\ trạngthái từ nhão đến dẻo chảy. (, …Thực nén mẫu phòng để chọn cấp phối phù Lớp 1: Lớp Sét dẻo lẩn hữu cơ, màu xàm xanh, xám nâu Suốt chịu sâu khảo sát đến 15,0 m Lớp đất lớp bùn sét dẻo lẩn hửu (lớp đất trạng chảy, thuộc lớp đất yếucó khả chịu lực tính cho lún lớn, cơng trình có tải trọng lớn không nên tựa lên lớp này. Xã Tân Nhuận Đông –huyện Châu Thành. Lớp 1: Lớp Sét lẩn hửu cơ, màu xám nâu, xám đen, trạng tuổi tiến hành thí nghiệm máy nén để xác định thông số qXPD[ hợp với yêu cầu cường độ đề Đây sở định hàm lượng nước: xi măng thi cơng cọc thử trường. Thí nghiệm tiêu cường độ kháng nén: q XPD[(P{ đuyn biến dạngđược thực theo ASTM D 2166 Tốc độ nén chọn 0,5đến % biến dạng mẫu  Công thức xác định qX P A0 ∆H ; 𝜀𝜀 =  qu = ; 𝐴𝐴 = (1 − 𝜀𝜀) A H Trong đó: P: Lực nén lớn (kN) A: tiết diện mẫu thái từ dẻo cứng chuyển sang dẻo chảy. Lớp 2: Lớp Sét pha cát, màu xám xanh, trạng thái chảy chuyểnsang dẻo mềm. Lớp 3: Lớp Cát pha sét, màu xám xanh, trạng thái xốp rời. Lớp 4: Lớp Sét pha cát, màu xám xanh, trạng thái chảy. Trên lớp bùn sét lẩn hửu cơ, có chiều dày khoảng 2,5 m, trạng thái chuyển từ dẻo cứng sang dẻo chảy. Kế tiếp lớp cát pha (lớp 2) có chiều dày từ 0,8 đến 1,0 m, trạng thái xốp rời Lớp có chiều dày từ 3,0 m đến 4,0 m, lớp cát pha lớp đất yếu trạng thái chảy. Từ độ sâu 6,5 m đến 16,0 m lớp sét pha (lớp 4), trạng thái chảy, thuộc lớp đất yếu có khả chịu lực tính lún lớn.  Lớp Độ sâu Lớp 1 ¸ đất Xã Mỹ Hịa E mơđun đàn Lực dính C    P ULrQJN1P  Lớp 2 ¸  Lớp 4 ¸ Lớp 3 ¸ Lớp 1 ¸ Lớp 1 ¸ Lớp 2 ¸ Lớp 4 ¸ Lớp 3 hồiN1P    Xã Dốc Binh Kiều  3hương pháp thí nghiệm   N1P               Xã Tân Thuận Đơng ¸       FP∆H: giá trị chiều cao mẫu bị giảmdưới tác dụng lực nén FP qu : Sức chịu nén đơn trục (kPa); Etđ : Mô đun tối đa Etđ = N3D Ett : Mô đun tối thiểu Ett = 0,5qu 0,5qu = ε  0,5qu N3D qu ε0 qu εe  N3D E0,5qu : Mô đun 0,5qu  2.3.2 Tiến hành thí nghiệm cọc ngồi trường  Sau thi công cọc thử trường 28 ngày, ta phòng Kết cở sở quan trọng định cấp phối Trọng lượng  thời điểm lực P (cm H: chiều cao ban đầu mẫu trước nén tiến hành khoan lõi cọc xi măng đất thí nghiệm cường độ Bảng 1Số liệu địa chất khu vực nghiên cứu  Quy trình thí nghiệm xi măng – đất thực theo tiêu   chọn đểthi công cọc đại trà.   Kết quả  Kết thí nghiệm phịng  Kết thí nghiệm phịng mẫu đất vị trí nghiên cứu trình bày Bảng 2, Bảng 3, Bảng 4. Dựa vào Bảng 2, 4, kết thể Hình 2, &iFkết cho thấy cường độ kháng nén CXMĐ tăng hàm lượng xi măng trộn với đất tăng Hàm lượng tăng từ đến 17 lần hàm lượng từ 130 kg/mcho đến 400 kg/m Tuy nhiên hàm lượng xi măng tăng từ 300 kg/m đến 400 kg/m cường độ tănJ NK{QJ nhiều (khoảng 1,1 đến 1,5 lần) cường độ tăng từ 200 kg/m đến 300 kg/mchênh lệch lớn (khoảng đến lần) Vì việc lựa chọn thiết kế với hàm lượng xi măng 300 kg/mlà phù hợp cường độ tiết kiệm xi măng, khu vực nghiên cứu. JOMC Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Bảng 2Cường độ kháng nén khu vực Mỹ Hòa 677 Mẫu  0  0     0 0 0 Hàm lượng & xi măng NJP /đất  TXGD1FP                        Bảng 3Cường độ kháng nén khu vực Dốc Bình Kiều 677 Mẫu       Hàm lượng & Xi măng TXGD1FP 0 NJP /đất     0     0 0 0            +uQKCường độ kháng nén khu vực Dốc Binh Kiều        Bảng 4Cường độ kháng nén khu vực Tân Thuận Đông 677 Mẫu      Hàm lượng & Xi măng TXGD1FP 0 NJP/đất     0     0 0 0                 +uQKCường độ kháng nén khu vực Tân Thuận Đông    Kết trường  Bảng thể kết thí nghiệm trường khả chịu nén đơn đất tự nhiên khu vực nghiên cứu, Bảng trình bày kết (thí nghiệm phương pháp khoang lấy lõi cọc) khả chịu nén đơn đất gia cố xi măng theo chiềX VkX 28 ngày tuổi.  Bảng 5Sức chịu nén đơn đất tự nhiên theo chiều sâu Mẫu 0 +uQKCường độ kháng nén khu vực Mỹ Hòa  0 0 0 0 0 0 0   TX Độ VkXP GD1FP Mỹ Hòa Mẫu Độ TX VkXP GD1FP Dốc Binh Kiều Mẫu TX Độ VkXP GD1FP Tân Thuận Đông   0   0     0   0                 0 0 0 0 0 0 0               0 0 0 0 0 0               JOMC  Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Bảng 6Sức chịu nén đơn đất gia cố xi măng theo chiều sâu TX Độ Mẫu VkXP GD1FP Mẫu Mỹ Hòa 0  0  0  0  0  0  0  0    Độ TX VkXP GD1FP Mẫu Dốc Binh Kiều  0   0   0   0   0   0   0   0   0            Độ TX VkXP GD1FP Tân Thuận Đông 0 0 0 0 0 0 0 0            Bảng Hệ số sai lệch cường độ kháng nén phòng trường khu vực Dốc Binh Kiều Hàm lượng Độ VkXP                 Xi măng NJP/đất độ F Hệ số sai lệch mẫu TX GD1FP GD1FP                M          WURQJSKzQJYj mẫu trường                        Bảng Hệ số sai lệch cường độ kháng nén phòng trường khu vực Tân Thuận Đông Hàm lượng Độ sâu, Xi măng P NJP/đất 7KHR+uQKWrước gia cố cường độ chịu nén đất tự nhiên nhỏ khoảng từ 0,08 daN/cmđến 1,00 daN/cm, đến đất gia cố phối trộn với xi măng cường độ chịu nén đất tăng lên rỏ rệt từ GD1FP đến 7,83 daN/cm    Hệ số sai lệch cường độ chịu nén thí nghiệm phịng khoang lấy mẫu ngồi trường trình bày Bảng  BảQJ, Bảng   trường khu vực Mỹ Hòa VkX Xi măng P NJP/đất          Hàm lượng M độ F TX GD1FP GD1FP             GD1FP  GD1FP  phòng mẫu                   mẫu độ    Hệ số sai lệch                    trường        Cường độ chịu nén CXMĐ chịu ảnh theo độ sâu (Bảng 7, 8, 9) Hệ số sai lệch cường độ chịu nén trường so với SKzQJ GDo động từ 32 đến 0,96 phù hợp với 7&91  ¸ Điều cho thấy với việc thi công cọc phương SKiS -HWgrouting đảm bảo chất lượng gần với thí nghiệm trRQJ SKzQJthí nghiệm Bảng Hệ số sai lệch cường độ kháng nén phòng Độ TX    F    +uQKKhả chịu nén đất tự nhiên đất gia cố xi măng M                Hệ số sai lệch mẫu phòng mẫu trường          Kết luận  Nghiên cứu thực dựa số liệu thực tế, kết nghiên cứu địa bàn tỉnh Đồng Tháp (1) Hàm lượng xi măng trộn với đất từ 300 kg/mtrở lên phù hợp với địa chất yếu khu vực nghiên cứu. (2) Từ kết thí nghiệm, cường độ đất gia cố xi măng tăng lên nhiều từ 1,85 daN/cmđến 7,83 daN/cm (3) Hệ số tương quan cao so với hệ số đề nghị tiêu chuẩn hành.Tuy nhiên kết đạt dựa kết 03 dự án Đồng Tháp Vì vậycần có tổng hợp nhiều số liệu địa JOMC Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 bàn có đất yếu tương tự để làm sở liệu cho việc tính tốn áp dụng cọc xi măng đất khu vực Đồng sông Cửu Long    Cảm ơn  Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cám ơn đến Công ty TNHH Kiểm định – Tư vấn Đầu tư XD Nam Mekong đã hỗ trợ khảo sát thí nghiệm cho nghiên cứu   Tài liệu tham khảo  >@ >@ >@ >@ >@ Thân Văn Văn, 2009 Lựa chọn tỷ lệ xi măng đất chế tạo cọc xử lý đất yếu Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Mơi trường số 26  Đậu Văn Ngọ Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ xi măng đất 6FLHQFH 7HFKQRORJ\'HYHORSPHQW9RO1R Nguyễn Viết Thanh, Lê Minh Long, 2016 Ảnh hưởng tính chất đất yếu đến chất lượng cọc xi măng đất Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng  7&91Gia cố đấtnềnyếX–phương pháp trụ đất xi măng 7&91 9906: 2014 Cơng trình thủy lợi – cọc xi măng đất thi công theo phương pháp Jet*URXWLQJ–yêu cầu thiế kế thi công nghiệm thu cho xử lý đất yếu.  JOMC ... Hình thể sơ đồ nghiên cứu đánh giá cường độ cọc  1Jj QD cọc xi măng đất (CXMĐ) sử dụng xi măng đất phịng thí nghiệm ngồi trường.   QJjFjQJphổ biến trong gia cố đất yếu, đặc biệt khu vực... Tiến hành thi công cọc trường Tiến hành xác định cường độ thí nghiệm phòng Tiến hành xác định cường độ trường +uQKSơ đồ nghiên cứu thí nghiệm từ hiện trường phịng thí nghiệm thực tuổi 14... tuổi tiến hành thí nghiệm máy nén để xác định thông số qXPD[ hợp với yêu cầu cường độ đề Đây sở định hàm lượng nước: xi măng thi công cọc thử trường.  Thí nghiệm tiêu cường độ kháng nén: q XPD[(P{