Phân loại xử lý nền móng yếu và phạm vi áp dụng khi đúc ép cọc bê tông doc

Phân loại xử lý nền móng yếu và phạm vi áp dụng khi đúc ép cọc bê tông a) Phân loại xử lý: thông thường việc phân loại căn cứ vị trí tầng đất, phương pháp xử lý để phân loại và được phân loại như sau: - Vị trí tầng đất được xử lý: xử lý lớp mặt, xử lý tầng nông, xử lý tầng sâu. - Phương pháp xử lý: chất tải nén trước, tầng đệm cát, gia cố nền đường, bệ phản áp, sử dụng vật liệu nhẹ (sử dụng phụ gia để gia cố nền đất, nền đất bằng vật liệu nhẹ); thay bằng lớp đầm chặt, thả đá hộc (với chiều dày lớp bùn không sâu); thoát nước cố kết (bấc thấm, giếng bao cát, cọc cát, giếng cát, cọc đá dăm, dự ép chân không, chân không chất tải dự ép liên hợp); nền móng phức hợp (hạ cọc bê tông, hạ cọc bằng chấn động, cọc xi măng đất, cọc đất – vôi – xi măng, cọc bê tông có lẫn bột than); cọc cứng (cọc ống mỏng chế tạo tại chỗ); cọc cừ tràm hoặc cọc tre … - Xử lý không thêm vật liệu gia cố và thêm vật liệu gia cố: + Không thêm vật liệu: phương pháp cố kết đất (bấc thấm, gia cố chân không); đầm nén đối với đất hạt rời (gia cố động, đầm chấn động). + Thêm vật liệu: Thêm vật liệu tự nhiên (cọc cát, đắp đá, cọc đá); thêm vật liệu nửa cứng (cột vữa xi măng, phụt vữa…). b) Phạm vi ứng dụng của các biện pháp: 1. Xử lý nền bằng cọc tre và cọc cừ tràm: xử lý nơi nền đất yếu có chiều nhỏ. 2. Chất tải nén trước (gia tải trước): dùng để xử lý lớp đất yếu, có thể sử dụng đơn độc hoặc có thể kết hợp với thoát nước cố kết, sử dụng liên hợp một cách phức hợp. 3. Tầng đệm cát: sử dụng nhiều ở lớp mặt nền đất yếu, thường kết hợp với thoát nước theo chiều thẳng đứng. 4. Gia cố nền đường: dùng cho các dạng đất yếu để nâng cao độ ổn định, giảm bớt biến dạng không đều. 5. Bệ phản áp: dùng để tăng độ ổn định và chống trượt lở công trình. 6. Gia cố nền đường bằng chất vô cơ (vôi, sợi tổng hợp): sử dụng khi hàm lượng nước lớn, cường độ chịu cắt thấp. 7. Nền đường chất dẻo (sử dụng bọt khí FPS gia cố nền đất, trọng lượng FPS ở đất là 1/50 ¸ 1/100): làm giảm tải trọng nền đường, giảm độ lún thích hợp lớp đất có hàm lượng nước lớn, lớp đất yếu có độ dày lớn. 8. Nền đường gia cố bằng hoá chất: khi phun hoá chất, nước và bọt khí qua hỗn hợp trộn xong hình thành vật liệu sợi, trọng lượng có thể đạt 1/4 trọng lượng đất, thích hợp với lớp đất có hàm lượng nước lớn, độ dày đất yếu lớn. 9. Thay thế lớp đất yếu: dùng xử lý tầng nông, dùng ở lớp đất mỏng, độ dày không lớn và thuộc đất bùn. 10. Bấc thấm, giếng bao cát: sử dụng xử lý lớp bùn đất, bùn sét, độ sâu xử lý không vượt quá 25m. 11. Cột cát, giếng cát, cọc đá dăm: sử dụng ở lớp bùn, bùn đất sét, nhưng dễ sản sinh co ngót. 12. Dự ép chân không: sử dụng với bùn đất, nền móng thuộc lớp bùn đất dính. 13. Chân không – chất tải dự ép liên hợp: liên kết chân không và chất tải dự ép sử dụng với đoạn đường đắp cao và đường đầu cầu, sử dụng chân không chất tải dự ép nên sử dụng trong nền móng có bố trí giếng cát hoặc bấc thấm và bản thoát nước, ép chân không có độ chân không nhỏ hơn 70 Kpa. 14. Ép cọc bê tông: sử dụng trường hợp không thoát nước, chống cắt lớn hơn 10 Kpa. 15. Hạ cọc bằng chấn động: sử dụng không thoát nước, cường độ chống cắt lớn hơn 15 Kpa. 16. Cọc xi mămg (cọc xi măng – đất): bao gồm cọc phun vữa xi măng sử dụng để gia cố nền đất yếu có cường độ chống cắt không nhỏ hơn 10 Kpa, sử dụng cọc phun bột xi măng (khô hoặc ướt) để gia cố nền đất yếu có độ sâu không vượt quá 15m. 17. Cọc CFG (cọc bê tông có lẫn bột than): thích hợp với lớp đất có cường độ chịu tải lớn hơn 50 Kpa. 18. Cọc cứng: thích hợp với khu vực đất yếu ở độ sâu lớn hơn nền đường cũ được mở rộng. 19. Tường cách ly: thông thường chỉ sử dụng với nền đường cũ được cải tạo mở rộng. 20. Làm ngăn cách và hạ mực nước ngầm: nền đá nứt nẻ, đường miền núi. 21. Làm công trình cầu cạn … Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cát làm chặt đất kết hợp với việc hất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhất nhưng vẫn đạt hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh tế. Theo phương pháp này, người ta thường dùng giếng cát đường kính 50-60 cm, được nhồi vào nền đất yếu bão hoà nước đến độ sâu thiết kế để làm chức năng những kênh thoát nước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết nền đất yếu. Do đó, phương pháp này luôn phải kèm theo biện pháp gia tải trước để tăng nhanh quá trình cố kết. Lớp đất yếu bão hoà nước càng dầy thì phương pháp giếng cát càng hiệu quả về độ lún tức thời. Trong thực tế, phương pháp này đã được ngành GTVT áp dụng phổ biến từ năm 1990 để xử lý nền đất yếu. Công trình có quy mô lớn đầu tiên áp dụng giếng cát để xử lý nền đất yếu được triển khai trên đường Thăng Long – Nội Bài (Hà Nội) và đoạn Km 93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, Hải Phòng), sau này được áp dụng đại trà trên nhiều tuyến QL khác nữa, trong đó có đường Láng – Hoà Lạc (Hà Nội), đường Pháp Vân – Cầu Giẽ … Từ năm 1960 trở lại đây phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật được các nước trên thế giới áp dụng rộng rãi trong xử lý đất yếu. Đặc biệt từ những năm 1990 trở lại đây, các nước ASEAN đã áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6 chức năng cơ bản, là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền, làm lớp bảo vệ và ngăn nước. Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật cũng đã được áp dụng lần đầu tiên tại Việt Nam từ cuối những năm 90 của thế kỷ 20 trên QL5, QL51, QL10 và đường Láng – Hoà Lạc (Hà Nội). Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất – Vôi/ xi măng (XM) là một công nghệ mới được thế giới biết đến và áp dụng từ những năm 1970 nhưng đạt được công nghệ hoàn chỉnh và phát triển mạnh mẽ phải tính từ những năm 1990 trở lại đây. Phương pháp cọc đất Vôi / XM có thể được chia ra làm 2 loại : phương pháp trộn khô, phun khô và phương pháp trộn phun ướt – mà thực chất phương pháp này là phun vữa. Đối với Việt Nam, công nghệ cọc đất – Vôi/ XM lần đầu tiên được Thuỵ Điển chuyển giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào những năm 1992-1994, sử dụng trong gia cường nền nhà và công trình xây dựng dân dụng. Tại nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng công nghệ cọc đất – Vôi / XM cho gia cố nền đất yếu trong các dự án đường bộ, đường sắt đã cho hiệu quả rất cao. Do vậy, nếu nghiên cứu để áp dụng cho các dự án đường bộ đắp trên nền đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long thì rất có thể sẽ là một trong các phương pháp hiệu quả góp phần giải quyết tình trạng lún kéo dài và kém ổn định của nền đường tại khu vực này. Từ những năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần đầu tiên công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) kết hợp gia tải trước đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tại Việt Nam, công nghệ mới bấc thấm này đã được sử dụng trong xử lý nền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5 trên đoạn Km 47 – Km 62 vào năm 1993, sau đó dùng cho QL51 (TP Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu) và đường Láng – Hoà Lạc. Từ 1999 – 2004, phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi để xử lý đất yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80 … Theo báo cáo về các sự cố công trình nền đường ôtô xây dựng trên vùng đất yếu trong những năm gần đây, các vấn đề mắc phải của nền đường đắp trên đất yếu trong thời gian qua ở Việt Nam chủ yếu dưới dạng nền đường bị lún sụt – trượt trồi và ở dạng lún kéo dài ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường. Gần đây nhất, nhiều đoạn nền đường đắp trên đất yếu tuyến Pháp Vân – Cầu Giẽ trên QL1A (đoạn cửa ngõ Hà Nội), mặc dù đã được xử lý và không xuất hiện các vết nứt nhưng biến dạng lún vẫn còn kéo dài. Theo số liệu đo đạc quan trắc cho thấy, sau một năm đưa vào khai thác, nền vẫn lún thêm khoảng 40-60 cm, ảnh hưởng lớn đến khai thác. Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi áp dụng thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng. Do đó, căn cứ vào điều kiện cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi công và kinh nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháp hợp lý nhất. Tiêu chuẩn cho phép lún của nền đường ôtô sau khi đưa đường vào khai thác cũng cần phải được xem xét theo quan điểm kinh tế – kỹ thuật. Trong đó, phải lựa chọn và so sánh theo các quan điểm hoặc là sử dụng các biện pháp đắt tiền để tăng nhanh độ lún tức thời hoặc là hãy chấp nhận một độ lún nhất định bằng việc sử dụng các biện pháp rẻ tiền và đơn giản hơn để rồi sau đó cho thông xe và theo thời gian tiến hành bù lún bằng rải bù lớp mặt đường. Thực tế đã cho thấy, nếu lún nhiều mà không nứt, không xảy ra trượt trồi thì việc tổ chức kịp thời rải bù mặt đường cũng sẽ không gây ảnh hưởng gì lớn đến khai thác. Kinh nghiệm xử lý nền đất yếu ở Nhật Bản Thế giới đã thấy chiến lược khai thác qui hoạch các thành phố ở Nhật Bản phát triển hầu hết dọc theo các vùng bờ biển trên địa tầng trầm tích – đất yếu phải gia cường xử lý bằng tất cả các biện pháp kỹ thuật tiên tiến nhất khi xây dựng nhà và công trình. Từ địa chất – địa chất thuỷ văn xấu hoàn toàn bất lợi trong công cuộc xây dựng mà Công ty TNHH NIPPON KAIKO ra đời với đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp sâu về địa chất có 40 đơn vị cơ giới hạng nặng thi công đất và 19 Xí nghiệp Khảo sát––Thi công, Văn phòng Tư Vấn Thiết kế độc quyền trong lĩnh vực dịch vụ xử lý đất yếu trên toàn quốc ( từ Tokyo, Yokohama, Nagoya, Oaka, Hirohima, Kyushu , Tohoku, đến Okinawa…. ). Thương hiệu NIPPON KAIKO nổi tiếng trên khắp nước Nhật với nhiều kinh nghiệm giá trị về giải pháp đường thoát nước đứng (SD) (thường là bấc thấm) và giải pháp làm chặt đất yếu(SCP) (thường bằng cọc cát,giếng cát, cọc xi măng đất trộn sâu dưới lòng đất bằng chấn động, gia tải tạm thời bằng tĩnh tải hoặc bệ phản áp….) Cả hai giải pháp này trên thực tế đều đem lại hiệu quả kinh tế hơn cả. Với con số thống kê cho đến cuối năm 1996 chỉ tính riêng sản lượng của Công ty đạt 15 triệu mét tổng chiều dài cọc trên đất liền và 40 triệu mét dưới đáy biển bằng phương pháp đường thoát nước đứng, và bằng phương pháp làm chặt đất yếu đạt 6 triệu trên đất liền và 20 triệu dưới đáy biển. Con số thành quả trên chứng minh công nghệ thoát nước đứng và làm chặt đất tương đối đơn giản. Phương pháp đường thoát nước đứng và làm chặt đất thường áp dụng trong xây dựng nền đất cần phát triển lún sớm hơn như công trình đê chắn sóng, tuyến đường giao thông , đất đắp nền đường cầu dẫn, nền móng bể chứa chất lỏng, nền băng sân bay v v… Các công trình Dự án minh hoạ đã áp dụng hầu hết là quan trọng như móng cảng hàng không quốc tế Kansai, Dự án phát triển cảng Hanneda, biển đảo cảng Kobe, nhà máy nhiệt điện Matsura, đường ngầm ngày nay thuộc vịnh biển Tokyo ở tân đảo biển đã bị tàn phá. Các phương pháp xử lý này được áp dụng với tỷ lệ cao hầu hết rơi vào các Dự án có quy mô lớn. Công ty có 3 tàu khoan biển sâu ở Hải ngoại đang triển khai xử lý nền đất yếu phía dưới móng các kho chứa Container –tại Singapore bằng phương pháp gia tải làm tăng độ chặt (SCP). Các công trình có nền móng đất yếu đã được xử lý ở Việt Nam Trong những năm vừa qua các công trình giao thông được nâng cấp cải tạo và xây dựng mới, cùng với sự phát triển công nghệ, các dự án xây dựng giao thông đã áp dụng hầu hết các phương pháp trên thế giới để xử lý nền đất yếu như: - Quốc lộ 1A: sử dụng cọc cát, bệ phản áp (đầu cầu Phù Đổng), bấc thấm, vải địa kỹ thuật (đoạn Cà Mau – Năm Căn)… - Quốc lộ 5: bấc thấm kết hợp vải địa kỹ thuật, tầng đệm cát, vét bùn… - Quốc lộ 18,10: cọc cát, tầng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm. - Dự án đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1): thay đất yếu, làm rãnh ngầm hạ mực nước ngầm, thả đá hộc (Km89 – Km92). - Dự án đường cao tốc Sài Gòn – Trung Lương: cầu cạn, vét bùn thay đất, giếng cát, bấc thấm, sàn giảm tải. - Những công nghệ mới như cọc xi măng – đất áp dụng để xử lý nền móng sân bay Trà Nóc (TP Cần Thơ), đường vào khu khí điện đạm Cà Mau. - Hút chân không áp dụng để xử lý nền móng nhà máy khí điện đạm Cà Mau Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú các phương pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng nền đường qua vùng địa hình có địa chất yếu từ đó có cơ sở để lựa chọn những biện pháp tối ưu để áp dụng cho công trình đường Hồ Chí Minh một cách có hiệu quả . Phân loại xử lý nền móng yếu và phạm vi áp dụng khi đúc ép cọc bê tông a) Phân loại xử lý: thông thường vi c phân loại căn cứ vị trí tầng đất, phương pháp xử lý để phân loại và được phân. nhiên (cọc cát, đắp đá, cọc đá); thêm vật liệu nửa cứng (cột vữa xi măng, phụt vữa…). b) Phạm vi ứng dụng của các biện pháp: 1. Xử lý nền bằng cọc tre và cọc cừ tràm: xử lý nơi nền đất yếu có. phân loại như sau: - Vị trí tầng đất được xử lý: xử lý lớp mặt, xử lý tầng nông, xử lý tầng sâu. - Phương pháp xử lý: chất tải nén trước, tầng đệm cát, gia cố nền đường, bệ phản áp, sử dụng