TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG

TCXDVN 385 : 2006 TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 385 : 2006 GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG Stabilization of Soft Soil by the Soil Cement Column Method Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật khảo sát - thí nghiệm, thiết kế, thi cơng nghiệm thu trụ đất xi măng dùng để xử lý - gia cố đất yếu xây dựng nhà cơng trình có tải trọng nhẹ, khối đắp, ổn định mái dốc 1.2 Công nghệ thi công xét đến tiêu chuẩn công nghệ trộn sâu, bao gồm: a) b) c) d) e) Trộn cần trộn quay học, không lấy đất lên ( xem phụ lục A); Độ sâu xử lý đất tối thiểu 3m; Hình dáng bố trí đa dạng gồm trụ đơn, mảng, khối, tường, tổ hợp; Xử lý đất tự nhiên, đất lấp, bãi thải…; Các phương pháp gia cố dùng công nghệ tương tự có ( phương pháp phun áp cao, phương pháp phối hợp, gia cố toàn khối) cập nhật phần tiêu chuẩn này(xem phụ lục A) Các thuật ngữ định nghĩa 2.1 Trụ đất xi măng: trụ tròn hỗn hợp đất -xi măng, hay đất- vữa xi măng tạo cách trộn học xi măng vữa xi măng với đất chỗ (in-situ) chế 2.2 Trộn khô: trình gồm xáo tơi đất học trường trộn bột xi măng với đất có khơng có phụ gia khơ 2.4 Trộn ướt: q trình gồm xáo tơi đất học trường trộn vữa xi măng nước, xi măng, có khơng có phụ gia với đất gồm 2.5 Xun cánh: thiết bị xuyên tĩnh có cánh gần đường kính trụ để kiểm tra chất thi cơng trụ lượng Tài liệu viện dẫn 3.1 TCXD 45:78- Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình 3.2 TCXD 205 : 1998 - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế 3.3 TCXDVN 80 : 2002-Đất xây dựng - Phương pháp xác định mô đun biến dạng trường nén phẳng 3.4 TCXDVN 269 : 2002- Cọc - Phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục 3.5 BS 8006 : 1995 " Đất vật liệu đắp khác có gia cường" 3.6 TCXDVN 112:1984- Hướng dẫn thực hành khảo sát đất xây dựng thiết bị ( thiết bị PNUD đầu tư ) sử dụng tài liệu vào thiết kế cơng trình 3.7 TCXDVN 160: 1987 - Khảo sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế thi công móng 3.8 TCVN 6016 :1995 Xi măng- Phương pháp thử - xác định độ bền 3.9 TCVN 3121 : 1979 Vữa hỗn hợp vữa xây dựng-Phương pháp thử lý 4.1 cọc Quy định chung Thiết kế, thi công gia cố đất yếu trụ đất xi măng cần tuân theo quy trình a) b) sau: Khảo sát địa chất cơng trình, thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng thích hợp phịng thí nghiệm; Thiết kế sơ gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng kết cấu bên (căn vào kết thí nghiệm mẫu phịng kinh nghiệm tích lũy); TCXDVN 385 : 2006 c) d) e) f) g) Thi công trụ thử thiết bị dự kiến sử dụng; Tiến hành thí nghiệm kiểm tra ( xuyên cánh, xuyên tĩnh, nén tĩnh, lấy mẫu ); So sánh với kết thí nghiệm phịng, đánh giá lại tiêu cần thiết ; Điều chỉnh thiết kế ( hàm lượng chất gia cố, chiều dài khoảng cách trụ); Thi công đại trà theo công nghệ đạt yêu cầu tiến hành kiểm tra chất lượng phục vụ nghiệm thu 4.2 Tuy tỷ lệ pha trộn ln có khác mẫu chế bị phòng thực tế thi cơng thiết bị ngồi trường, việc thi cơng trụ thử , tìm hiệu gia cố tối ưu quy định bắt buộc Trụ thử phải thi cơng ngồi cơng trình để tiến hành thí nghiệm kiểm tra Số lượng trụ thử tư vấn thiết kế định, khơng trụ cho loại thiết bị công nghệ Dự án trụ đất xi măng tiến hành theo quy trình lặp, định thi cơng đại trà đưa sau thi cơng thí nghiệm trụ thử đạt u cầu Tất thông tin cần thiết để phục vụ dự án cần cung cấp cho thiết kế, kinh nghiệm tích lũy nhà thầu thi cơng tư vấn thiết kế có vai trị quan trọng 4.3 Các thơng tin cần thiết để triển khai dự án đất xi măng a) b) c) d) e) f) g) h) i) Hồ sơ pháp lý; Hồ sơ lực, kinh nghiệm nhà thầu hệ thống quản lý chất lượng; Các cơng trình ngầm cơng trình xung quanh; Đặc điểm kỹ thuật cơng trình; Kinh nghiệm thi công trộn sâu từ trước công trình xây dựng gần kề, bao gồm kết thí nghiệm trường cấp cho thiết kế; Chương trình, kế hoạch xây dựng kể tiến độ chất tải gia tải trước ; Tiến độ triển khai thí nghiệm, quy trình nghiệm thu vật liệu đưa vào cơng trình; Tất yêu cầu phát sinh sửa đổi cần xác lập phê duyệt trước bắt đầu thi công Định mức đơn giá thi công 5.Khảo sát địa kỹ thuật 5.1 Phần chung 5.1.1 Công tác khảo sát địa kỹ thuật thực theo đề cương duyệt Đề cương khảo sát thiết kế lập dựa theo đặc điểm quy mô cơng trình xây dựng, tham khảo quy định tiêu chuẩn khảo sát địa kỹ thuật chuyên ngành ( xây dựng, giao thông) Chiều sâu khảo sát phải đủ để dự tính độ lún cơng trình; khơng có lớp đất cứng chiều sâu khoan đến độ sâu khơng cịn ảnh hưởng lún ( ứng suất đất không vượt 10% áp lực thân đất tự nhiên) 5.1.2 Các thông tin cần cung cấp gồm thông tin phục vụ cho thiết kế, thông tin phục vụ thi công ( xem điều 5.2) Để có số liệu đầu vào cho thiết kế, công tác khảo sát địa kỹ thuật cần tiến hành sớm tốt, phát triển cường độ đất-xi măng phụ thuộc vào thời gian; để chọn lựa phương án xử lý, phải có kết thí nghiệm mẫu phòng sau 28 ngày bảo dưỡng cho phương pháp trộn ướt 90 ngày cho phương pháp trộn khơ Thí nghiệm phòng trường tuân theo quy định hành 5.1.3 Kinh nghiệm thi công trộn sâu cơng trình có điều kiện địa chất tương tự tham khảo để định quy mô khảo sát 5.1.4 Số liệu khảo sát cơng trình lân cận chấp nhận sau kiểm chứng cẩn trọng ( kết xuyên tĩnh, cắt cánh, đo áp lực ngang thí nghiệm khác) 5.1.5 Hố khoan hố đào khảo sát bịt kín tránh ảnh hưởng nước ngầm thi công trụ sau 5.2 Thông tin chi tiết 5.2.1 Báo cáo khảo sát cần cấp thêm thông tin điều kiện đất để thi công trộn sâu: a) Thành phần, phân bố, chiều dày trạng thái lớp đất mặt, rễ cây, đất lấp…; b) Hiện diện cuội, tảng lăn, đá gây khó khăn cho thi cơng; c) Hiện diện đất có khả trương nở; d) Hang, hố, khe nứt; e) Cao độ nước có áp, thay đổi khả phun trào; TCXDVN 385 : 2006 f) Chất lượng nước ngầm ( độ ô nhiễm, dộ ăn mòn, pH, chủng loại hàm lượng ion…) 5.2.2 Đặc trưng vật lý a) Giới hạn chảy, dẻo b) Phân loại c) Dung trọng d) Thành phần hạt e) Thành phần khoáng f) Độ ẩm tự nhiên g) Hàm lượng hữu 5.2.3 Đặc trưng học a) Biến dạng cố kết b) Cường độ ( kháng cắt, nén kéo) c) Tính thấm 5.2.4 Đặc trưng mơi trường, hóa học sinh học (nếu cần thiết) a) Số liệu thí nghiệm nhiễm bẩn b) Thí nghiệm lọc nước ( thí nghiệm nước dùng được) Vật liệu sản phẩm 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 Phần chung Thi công trộn sâu gồm thêm vào đất số toàn thành phần sau: a) Chất kết dính ( xi măng, vữa xi măng) b) Phụ gia c) Nước d) Chất độn(cát…) e) Cốt thép Tất vật liệu sản phẩm dùng chế tạo trụ phải tuân theo tiêu chuẩn liên quan hành, quy định môi trường Vật liệu sản phẩm phải yêu cầu thiết kế Nguồn cung cấp vật liệu phải rõ xuất xứ, thay đổi phải thông báo chấp thuận 6.2 Lưu ý đặc biệt 6.2.1 Nước từ nguồn khác với nước sinh hoạt chấp thuận phải thí nghiệm kiểm tra 6.2.2 Dấu vết chất hóa học vật liệu coi gây ô nhiễm môi trường cần đánh giá lại tác động môi trường 7.Cơ sở liên quan tới thiết kế 7.1 Phần chung 7.1.1 Cường độ trụ trường bị ảnh hưởng nhiều yếu tố, tính chất đất, điều kiện trộn, thiết bị quy trình trộn, điều kiện dưỡng hộ … Vì cường độ trường khó xác định xác giai đoạn thiết kế sơ Điều quan trọng cần xác lập kiểm chứng cường độ trường qua bước thí nghiệm mẫu trộn phịng, kinh nghiệm tích lũy, chế tạo trụ thử thí nghiệm kiểm chứng Thiết kế sửa đổi yêu cầu không đáp ứng đầy đủ 7.1.2 Triển khai thiết kế dự án trộn sâu bao gồm thiết kế địa kỹ thuật thiết kế cơng nghệ, q trình thiết kế lặp Mục đích thiết kế nhằm đưa hồ sơ kỹ thuật có tính khả thi, đáp ứng tính an tồn, tính sử dụng, kinh tế lâu dài, có ý đến tuổi thọ dự kiến cơng trình Thiết kế phải chịu trách nhiệm q trình thi cơng bảo trì 7.1.3 Thiết kế địa kỹ thuật cho dự án trộn sâu dựa tiêu chuẩn liên quan, thiết kế nhà cơng trình, thiết kế tường chắn, ổn định mái dốc…,( phụ lục B tổng kết thông số tác động đến ổn định độ lún) 7.1.4 Thiết kế sơ dựa vào kết thí nghiệm mẫu trộn phịng kinh nghiệm tích lũy, có xét đến khác biệt kết thí nghiệm phịng thực tế trường (có thể tham khảo phụ lục B) 7.1.6 Thí nghiệm chưa đủ để kiểm chứng thỏa đáng biện pháp xử lý Việc giám sát, quan trắc ghi chép cần tiến hành thi công trộn sâu thi cơng cơng trình bên TCXDVN 385 : 2006 7.2 Cơ sở thiết kế 7.2.1 Điều kiện chịu tải, khí hậu, thủy lực, giới hạn độ lún, độ đẩy trồi, độ nghiêng, độ lún lệch nhà cơng trình 7.2.2 Giới hạn mơi trường thi công tiếng ồn, xung động, ô nhiễm khơng khí nước, tác động đến cơng trình xung quanh 7.2.3 Bố trí trụ mặt bằng, sai số hạn chế thiết bị trộn, sai số góc nghiêng, vị trí 7.2.3 Sửa đổi tình trạng chưa lường trước thay đổi thực chất điều kiện đất thủy lực, phải báo cáo kịp thời 7.2.4 Hậu việc để lộ trụ chịu tác dụng hóa, lý lưu ý thiết kế, đặc biệt môi trường biển điều kiện đất bị nhiễm 7.3 Thí nghiệm trường 7.3.1 Do tính chất đết xử lý chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, kể quy trình thi công, việc thi công trụ thử thí nghiệm trường tiến hành để xác nhận yêu cầu thiết kế đạt hay chưa 7.3.2 Kết thí nghiệm đặc tính mẫu chế tạo phòng thường lớn mẫu trường quy trình trộn bảo dưỡng khơng giống nhau, thí nghiệm trường cho phép xác định tương quan cần thiết Tùy theo chức trụ mà quy định thí nghiệm trường thích ứng, tham khảo phụ lục B 7.3.4 Khi trộn sâu dùng để phịng chống nhiễm ngăn ngừa ảnh hưởng chất phế thải mục đích tương tự mà tương tác xi măng vật liệu trường(in-situ) chưa dự tính phải tiến hành thêm thí nghiệm đặc biệt 7.4 Nội dung hồ sơ thiết kế 7.4.1 Hồ sơ thiết kế cần trình bày cơng dụng hình học khối gia cố, đặc tính kỹ thuật vật liệu sản phẩm xét thiết kế, giai đoạn thi cơng, gồm thơng tin sau: a) Các yêu cầu cho trụ (cường độ, đặc tính biến dạng tính thấm); b) Chiều rộng phần trùng trụ cạnh nhau; c) Sai số cho phép chiều dài, đường kính, độ nghiêng vị trí mặt bằng; d) Bản vẽ biện pháp tổ chức thi công; e) Tiến độ chất tải chất tải trước; f) Các thí nghiệm quan trắc cần thiết; g) Tiến độ lắp dựng cốt thép (nếu có); h) Sức xuyên đầu mũi máy trộn vào tầng chịu lực tầng khơng thấm ( có) 7.4.2 Khi nghiệm thu cần dựa vào kết thí nghiệm mẫu thân trụ, thiết kế nên định tuổi lấy mẫu, thiết bị quy trình lấy mẫu 7.4.3 Đối với thí nghiệm học đất gia cố, thiết kế cần định điều kiện cho thí nghiệm tiêu chí nghiệm thu Dung sai thơng số kỹ thuật nên xem xét thích hợp với phương pháp thí nghiệm đề xuất, đặc biệt dùng phương pháp thí nghiệm gián tiếp, mơ tả phụ lục B 7.4.4 Thiết kế cần thuyết minh trị số giới hạn thông số thiết kế địa kỹ thuật, bước cần tiến hành trị số bị vượt Thi công 8.1 Biện pháp thi công Trước thi công trộn sâu, cần làm sáng tỏ vấn đề sau: a) Mục tiêu phạm vi công tác trộn sâu; b) Mô tả đất theo tiêu chuẩn khảo sát; c) Hình dáng trụ; d) Phương pháp trộn sâu; e) Thiết bị trộn : hình dáng/ kích thước/cấu trúc cần xoay, vị trí lỗ xuất xi măng, hình dáng chiều dài đầu trộn; f) Hành trình làm việc ( khoan xuống rút lên, trộn trình tự thi cơng); g) Các thơng số : chủng loại thành phần xi măng, hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước/xi măng, phụ gia…; h) Phòng ngừa lún đẩy trồi; i) Tổ chức trường; TCXDVN 385 : 2006 j) k) l) m) n) o) p) q) 8.2 Máy móc thiết bị; Quản lý đất thải; Quy trình quản lý chất lượng; Quy trình xử lý có cố dừng thi cơng; Khả sửa đổi thông số trộn thi cơng; Các phương pháp thí nghiệm kiểm chứng; Hồ sơ thi công ( nhật ký, vẽ, biểu ghi chép) Đánh giá nguy tác động đến môi trường an toàn Chuẩn bị trường 8.2.1 Việc chuẩn bị mặt thi công theo quy định thiết kế yêu cầu môi trường, gồm lối vào cho máy móc thiết bị, san lấp, thu dọn mặt bằng, tạo lớp chịu lực cho thiết bị, tiếp nhận, kiểm tra lưu giữ vật liệu 8.2.2 Tất vật liệu nhập vào cơng trường phải có chứng xuất xưởng kết kiểm định theo đặc tính kỹ thuật quy định thiết kế 8.2.3 Kho chứa xi măng bảo đảm chống ẩm, tránh tác động bất lợi sử dụng 8.3 Thi công thử trường 8.3.1 Trong trường hợp chưa có kinh nghiệm so sánh, cần thực thi công thử trường đại diện nhằm xác nhận yêu cầu thiết kế tạo lập trị số kiểm soát tới hạn cho thiết bị, vật liệu, quy trình kỹ thuật chủng loại thi công đại trà 8.3.2 Các trị số kiểm sốt thi cơng gồm: a) Tốc độ khoan xuống rút lên b) Tốc độ quay đầu khoan c) Áp lực khí nén (trộn khơ) d) Tốc độ phun vữa(trộn ướt) e) Lượng vật liệu sử dụng 8.4 Tổ chức thi công 8.4.1 Trước thi cơng vị trí trụ mặt phải định vị; 8.4.2 Các sai số trụ theo quy định thiết kế; 8.4.3 Hành trình gồm xuyên xuống, đầu trộn đuợc đưa xuống chiều sâu thiết kế, đất bị trộn phá kết cấu, rút lên, phun chất kết dính, kết thúc trộn rời khỏi vị trí 8.4.4 Trong trộn ướt, hành trình lại sử dụng để tái phân bố vữa đến tỷ lệ quy định, lúc chờ đầu trộn quay Hành trình lại phun thêm khơng phun vữa 8.4.5 Tốc độ quay đầu trộn tốc độ xuyên xuống, rút lên cần trộn hiệu chỉnh để tạo đất xử lý tương đối đồng 8.4.6 Khi trộn khơ, áp suất khí nén nên giữ thấp lúc trộn nhằm tránh dồn đọng khí (air entraiment) chuyển dịch đất Khối lượng xi măng dọc thân trụ áp suất khí ghi chép lúc thi cơng Ghi chú: Nếu áp suất khí q thấp, xi măng khơng phân bố lên tồn tiết diện trụ 8.4.7 Khi trộn ướt, vữa truyền vào đất bơm tạo dòng chảy liên tục Ghi chú: Phương pháp trộn sâu xem phụ lục A 8.4.8 8.4.9 B) Thiết bị ghi khối lượng xi măng vữa phải kiểm định Mẫu vữa trộn ướt lấy kiểm tra theo quy định thiết kế (tham khảo phụ lục Giám sát, thí nghiệm quan trắc 9.1 Phần chung 9.1.1 9.1.2 Quy mơ thí nghiệm quan trắc quy định thiết kế Quy trình kiểm định, kiểm soát nghiệm thu xác lập trước triển khai thi công 9.2 Giám sát TCXDVN 385 : 2006 9.2.1 Để kiểm tra trình thi công tuân theo theo yêu cầu thiết kế điều kiện hợp đồng, tổ chức giám sát phải đơn vị có đủ kinh nghiệm, nhà thầu thi cơng phải có đội ngũ cán kỹ thuật, cơng nhân có nghề Tất quy định thiết kế giám sát theo quy định hành 9.2.2 Khi phát sinh tình chưa lường trước thông tin khác với thiết kế cần báo cáo kịp thời cho chủ đầu tư tư vấn thiết kế 9.3 Thí nghiệm 9.3.1 Theo quy định thiết kế cần kiểm chứng đặc trưng cường độ, biến dạng, độ đồng trụ, tính thấm trụ cần thiết 9.3.2 Quy mơ phương pháp tiến hành thí nghiệm quy định trước thi công cho trường hợp cụ thể ( cách thức áp dụng thí nghiệm đặc trưng) Ghi chú: Quy mơ phương pháp thí nghiệm phụ thuộc vào cách thức áp dụng chức trụ Hướng dẫn phương pháp thí nghiệm ( nén khơng hạn chế nở hơng, thí nghiệm trục, nén trục (oedometer), xun tĩnh trụ, CPTU, nén ngang hố khoan…) tham khảo phụ lục B 9.3.3 Thí nghiệm kiểm tra chất lượng phân bố theo thời gian thi công thiết bị thi công Số lượng kiểm tra phải đủ để xác lập trị số trung bình đáng tin cậy tính chất trụ tầng đất đại diện theo chiều dài trụ, phụ thuộc vào quy mơ xử lý mục đích dùng trụ 9.3.4 Trụ dùng làm tường chắn phải thí nghiệm kiểm tra độ giao thoa độ đồng 9.4 Quan trắc 9.4.1 Khi thi công 9.4.1.1 Các thông số sau cần ghi chép nhật ký thi công biên nghiệm thu trụ ( Bảng 1) 9.4.1.2 Dùng quan trắc tự động nhờ hệ thống máy tính, in thơng số trường 9.4.2 Khi sử dụng xử lý Chuyển dịch đứng ngang xử lý quan trắc theo phương pháp thích ứng Trong vài ứng dụng cần quan trắc áp lực nước lỗ rỗng Sai lệch so với giới hạn quy định thiết kế phải báo cáo kịp thời 9.4.3 Các thiết bị quan trắc lắp dựng đủ sớm có trị số chuẩn trước bắt đầu thi công Bảng 1-Thông số thi công Trộn khô Số hiệu trụ, thời gian thi cơng Áp lực khí nén Hình dạng đầu trộn Biểu đồ thời gian/độ sâu (vận tốc xuyên xuống, rút lên) Tốc độ quay(vòng/phút, xuyên xuống rút lên Chủng loại xi măng thành phần Khối lượng xi măng theo mét chiều sâu (khi xuyên xuống rút lên) Sai số thi cơng(phương đứng,đường kính, vị trí) Cao độ đáy đỉnh 9.4.4 Trộn ướt Số hiệu trụ, thời gian thi cơng Áp lực bơm (khí nén có) Hình dạng đầu trộn Biểu đồ thời gian/độ sâu (vận tốc xuyên xuống, rút lên) Tốc độ quay(vòng/phút, xuyên xuống rút lên Chủng loại vữa xi măng thành phần Tỷ lệ nước/ximăng Khối lượng vữa xi măng theo mét chiều sâu (khi xuyên xuống rút lên) Sai số thi cơng(phương đứng,đường kính, vị trí) Cao độ đáy đỉnh Hồ sơ nghiệm thu a) b) c) d) e) Biên nghiệm thu trụ, điều 9.4.1; Hồn cơng trụ, gồm sửa đổi duyệt; Kết thí nghiệm trường; Chứng chi tiết loại vật liệu kết kiểm tra; Mô tả chi tiết điều kiện đất TCXDVN 385 : 2006 10 Các biện pháp an toàn lao động 10.1 Tất loại máy móc, thiết bị vân hành phải tuyệt đối tuân theo quy trình thao quy trình an tồn, đặc biệt quy trình an toàn cho máy trộn máy bơm tác 10.2 di 10.3 Lắp dựng hệ thống biển báo khu vưc nguy hiểm, khu vực trụ vừa thi công, cấm chuyển qua khu vực Khi gặp cố, Nhà thầu phải có phương án xử lý thiết kế chấp thuận Phụ lục A ( Tham khảo) Áp dụng thực tế phương pháp trộn sâu A.1 Giới thiệu Mục đích trộn sâu cải thiện đặc trưng đất, tăng cường độ kháng cắt, giảm tính nén lún, cách trộn đất với xi măng(vữa xi măng) để chúng tương tác với đất Sự đổi tốt nhờ trao đổi ion bề mặt hạt sét, gắn kết hạt đất lấp lỗ rỗng sản phẩm phản ứng hóa học Trộn sâu phân loại theo chất kết dính ( xi măng, vơi, thạch cao, tro bay…) phương pháp trộn(khô/ướt, quay/ phun tia, guồng xoắn lưỡi cắt) Phát triển trộn sâu bắt đầu Thụy Điển Nhật Bản từ năm 60 Phun khô dùng vôi bột chưa dùng Nhật Bản từ năm 70 Khoảng thời gian trụ đất vôi dùng Thụy Điển Trộn ướt dùng vữa xi măng Nhật Bản áp dụng năm 70 Phương pháp phổ biến giới, gần hỗn hợp ximăng, vôi với thạch cao, tro bay, xỉ giới thiệu Thiết bị trộn cải tiến Phương pháp áp dụng nhiều nước để giải vấn đề môi trường để ngăn chặn xử lý vùng bị ô nhiễm Gần đây, công nghệ tổ hợp phát triển kết hợp trộn với phun tia, máy trộn bề mặt Sơ đồ phân loại thiết bị xem hình A.1 A.2 Lĩnh vực áp dụng Các ứng dụng khác trộn sâu cho công việc tạm thời lâu dài; cạn biển giới thiệu hình A.2 Các ứng dụng chủ yếu giảm độ lún, tăng ổn định chống đỡ A.3 A.3.1 Thi công Phần chung Thi công gồm định vị, xuyên xuống rút lên Khi xuyên xuống, đầu trộn cắt phá kết cấu đất đến độ sâu yêu cầu Khi rút lên, chất kết dính truyền vào đất với tốc độ không đổi, nhờ tốc độ rút khống chế cố định Cánh trộn quay theo phương ngang, trộn đất với chất kết dính Có thiết bị phun trộn chất kết dính xuyên xuống rút lên Trong phương pháp trộn khơ, khơng khí dùng để dẫn xi măng bột vào đất ( độ ẩm đất cần phải không nhỏ 20%) Trong phương pháp ướt, vữa xi măng chất kết dính Trộn khơ chủ yếu dùng cải thiện tính chất đất dính, phun ướt thường dùng đất rời Trong trường hợp ngăn ngừa tượng hóa lỏng, trộn khơ dùng cho đất rời xốp Quá trình thực dự án trộn sâu mơ tả hình A.3 TCXDVN 385 : 2006 A.3.2 Trộn khô Nguyên tắc chung phương pháp trộn khơ thể hình A.4 Khí nén đưa xi măng vào đất Quy trình thi công gồm bước sau: a) Định vị thiết bị trộn b) Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất; c) Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất d) Đầu trộn quay trộn xi măng với đất e) Kết thúc thi cơng Phương pháp trộn Trén s©u Quay trục Trộn khô Một cần/ Nhiều cần & cánh/ nhiều cánh Trén ­ít Guồng xoắn liền khối Guồng xoắn tháo rời Một cần, cánh/ nhiều cánh Nhiều cần & nhiều cánh Trộn tổ hợp Quay trục + tịnh tiến theo tuyến Quay trục + thủy lực Quay mặt phẳng + tịnh tiến theo tuyến Trộn khô Một cần, cánh & phun tia áp cao Chỉ tịnh tiến theo tuyến Trộn ướt Cánh cắt, xích/cam bánh lốp Một cần, cánh Gia cố khối lớn Máy đào Hình A.1 - Phân loại chung thiết bị trộn sâu A.3.2.1 Công nghệ Bắc Âu Thiết bị có khả tạo trụ đến chiều sâu 25 m, đường kính 0.6m 1.0 m Độ nghiêng tới 700 so với phương đứng Máy có cần, lỗ phun xi măng đầu trộn Năng lượng trộn khối TCXDVN 385 : 2006 lượng xi măng quan trắc nhiều trường hợp kiểm soát tự động đất trộn Đầu trộn xuyên xuống đến độ sâu thiết kế, rút lên xi măng phun qua lỗ đầu trộn qua ống dẫn cần trộn Đất xi măng trộn nhờ đầu trộn quay mặt phẳng ngang, chí đổi hướng quay vài lần Cả hai pha lặp lại vị trí cần Tốc độ quay đầu trộn tốc độ rút lên hiệu chỉnh để đạt tới độ đồng mong muốn Thiết bị đời phát triển chứa khí lẫn xi măng A.3.2.2 Công nghệ Nhật Bản Nhật Bản chế tạo nhiều loại máy, có cần hay nhiều cần Mỗi cần có đầu trộn nhiều lưỡi cắt đường kính 0.8 m 1.3 m, có khả tạo trụ đến độ sâu 33 m Xi măng vào máy trộn nhờ khí nén Thiết bị đời có đầu chụp ngăn bụi xi măng khỏi lên mặt đất Lỗ phun xi măng nằm phía phía hệ lưỡi cắt Khối lượng xi măng áp lực khí kiểm sốt tự động Xi măng phun pha xuống hai pha hành trình So sánh cơng nghệ trộn Bắc Âu Nhật Bản thể bảng A.1và A.3 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn Bắc Âu Nhật Bản giới thiệu bảng A.2 A.4 Tạm thời Tăng sức chịu tải trọng ngang cho cọc Ngăn chặn nâng đáy hố đào Ổn định mái dốc Tường chắn Ổn định thành hố đào Trên đất liền Đê sông Đường bộ, đường sắt Mố cầu Tường chắn Nền nhà cơng trình Ổn định mái dốc Giảm chấn động Trªn biÓn Đảo nhân tạo Tường chắn Ngăn nước Vĩnh cửu Hình A.2 - Ứng dụng trộn sâu TCXDVN 385 : 2006 Yêu cầu chức ( ổn định, độ lún…) Thiết kế địa kỹ thuật Điều kiện đất nền(cường độ, mô đun, thấm ) Lựa chọn kỹ thuật (trộn khô, ướt, tổ hợp) Khống chế công trường Đường vào, môi trường, khí hậu, chướng ngại Trộn phịng Kinh nghiệm từ dự án tương tự trước Thiết kế sở Loại khối lượng xi măng, thiết bị, lượng Kinh nghiệm từ dự án tương tự trước Chuẩn bị công trường chế tạo trụ thử Quy trình kỹ thuật quy định cuối Loại khối lượng xi măng, thiết bị, khoảng cách, chiều dài, vận tốc, hành trình… Đánh giá kết thí nghiệm quan trắc Kiểm định thơng số thiết kế, tính biến thiên đặc tính, chướng ngại điều kiện đất … Kế hoạch quản lý chất lượng Loại tần suất thí nghiệm, giám sát, quan trắc kiểm tra Thi công Chuẩn bị, thi cơng, thí nghiệm(lấy mẫu thí nghiệm), giám sát, quan trắc, ghi chép hồ sơ Lập hồ sơ hồn cơng nghiệm thu Quan trắc dài hạn Lập hồ sơ kinh nghiệm Hình A.3 - Nguyên tắc thực dự án thi cơng trộn sâu Máy nén khí Xe tải Máy sấy Xi măng Nhà kiểm tra Bồn chứa khí Silo Nguồn điện Hình A.4 - Sơ đồ thi công trộn khô Bảng A.1 - So sánh công nghệ trộn Bắc Âu Nhật Bản Xi măng Thi cơng trụ TCXDVN 385 : 2006 Hình A.11 - Ổn định khối kiểu A Bồn chứa cân, Máy đào, Cần trộn, 4,5 Đất xấu cần xử lý, Hướng di chuyển, Vải địa kỹ thuật, Đất san nền, gia tải trước Hình A.12 - Ổn định khối kiểu B A.3.5.2 Phun vữa lỏng kết hợp trộn học Phương pháp kết hợp lợi trộn học với phun vữa lỏng ( jet grouting) Máy có đầu trộn vịi phun, tạo nên trụ đường kính lớn đường kính đầu trộn Cơng nghệ kiểu vài kiểu khác áp dụng Nhật Bản (Tanaka 2002) A.4 Các ứng dụng Thí dụ áp dụng trộn sâu cho mục đích khác xem hình A.13 TCXDVN 385 : 2006 Hình A.13 - Các ứng dụng trộn sâu ( Terashi, 1997) Đường bộ, ổn định/lún Ổn định đê cao Mố cầu Thành hố đào Giảm ảnh hưởng từ cơng trình lân cận Chống nâng đáy hố đào Chống chuyển dịch ngang móng cọc Đê biển Ngăn nước TCXDVN 385 : 2006 Phụ lục B (tham khảo) Các giải pháp thiết kế (aspects of design) B.1 B.1.1 Phần chung Phạm vi Các vấn đề thiết kế nêu phụ lục liên quan đến quy trình triển khai dự án, lựa chọn chất kết dính, thí nghiệm phịng trường, bố trí trụ mặt Phụ lục khơng gồm thiết kế địa kỹ thuật chi tiết Các giải pháp chi tiết cần tham khảo tiêu chuẩn thiết kế móng cơng trình ngầm liên quan Trộn sâu trình cải thiện đất nên thiết kế gồm hai khía cạnh riêng biệt: a) thiết kế chức mô tả cách thức tương tác lẫn đất xử lý đất tự nhiên để tạo nên ứng xử chung cần thiết; b) thiết kế công nghệ mơ tả cách thức đạt đặc tính kỹ thuật yêu cầu đất xử lý cách chỉnh lý thơng số kiểm sốt cơng nghệ B.1.2 Áp dụng Phạm vi áp dụng trộn sâu để giải vấn đề sau: a) giảm độ lún; b) tăng ổn định; c) chống giữ mái dốc, hố đào; d) ngăn chặn vùng đất ô nhiễm; e) xây dựng công trình phịng hộ; f) giảm ảnh hưởng chấn động lên cơng trình B.2 Ngun lý thiết kế Đất xử lý trộn sâu thiết kế cho cơng trình xây dựng đạt yêu cầu tính khả thi, kinh tế lâu dài, chịu tác động ảnh hưởng q trình thi cơng sử dụng, tức thỏa mãn điều kiện trạng thái giới hạn cực hạn, trạng thái giới hạn sử dụng Thiết kế thường theo phương pháp lặp, kết nhiều phương pháp thí nghiệm kiểm tra phần quan trọng Hình B.1 giới thiệu sơ đồ thiết kế lặp dự án trộn sâu Thiết kế sơ dựa kết thí nghiệm mẫu trộn phịng Tương quan cường độ nén khơng hạn chế nở hông mẫu thân trụ trường mẫu trộn phịng chọn theo kinh nghiệm từ 0.2 đến 0.5 tùy theo loại đất tỷ lệ trộn Nếu kết thí nghiệm trường khơng đáp ứng u cầu phải điều chỉnh thiết kế công nghệ cần thiết điều chỉnh thiết kế chức B.3 B3.1 Thí nghiệm Phần chung Phương pháp thí nghiệm phải thích hợp với mục đích ứng dụng Nếu để giảm độ lún, mô đun biến dạng thơng số cần quan tâm chính, cịn ổn định chống trượt thơng số cường độ lại chủ yếu Để ngăn ngừa vùng ô nhiễm tính thấm lại xét đến B.3.2 Thí nghiệm phịng Gồm thí nghiệm mẫu trộn phòng mẫu lấy độ sâu khác thân trụ trường B.3.2.1 Mẫu chế tạo phịng Phương pháp chế bị thí nghiệm tham khảo phụ lục C, D Hệ số hiệu chỉnh cường độ mẫu phòng trường xác định qua kết thí nghiệm kinh nghiệm thực tế Thí nghiệm mẫu trộn khơ thường sau trộn 3, 7, 14, 28 90 ngày Mẫu trộn ướt thí nghiệm sau 3,7, 14 28 ngày TCXDVN 385 : 2006 B.3.2.2 Lấy mẫu trường Mẫu lấy nhờ thiết bị khoan xoay Lựa chọn kỹ thuật lấy mẫu, đường kính mẫu phụ thuộc vào loại cường độ đất xử lý Số lượng mẫu phụ thuộc quy mô độ phức tạp dự án Ít cần khoan lấy mẫu hố cho loại máy trộn Chiều sâu khoan đến mũi trụ xử lý Xác lập điều kiện thiết kế Kết khảo sát trường Thí nghiệm phịng với đất đại diện theo tỷ lệ trộn khác Cơ sở liệu tương quan cường độ phòng trường Xác lập cường độ thiết kế Đề xuất giải pháp thi công sơ xác định kích thước khối gia cố Phân tích thiết kế để đáp ứng yêu cầu chức tổng thể Điều chỉnh tính trộn cường độ độ đồng chưa đạt Chế tạo trụ thử để xác nhận cường độ dự tính độ đồng Thiết kế kỹ thuật thi cụng, thi cụng đại trà theo quy trỡnh đảm bảo chất lượng yờu cầu Hình B.1 - Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm phòng, thiết kế chức năng, thử trường thiết kế công nghệ Đặc trưng cường độ mô đun đàn hồi Ecol mẫu thường xác định từ kết thí nghiệm nén khơng hạn chế nở hơng Tuy nhiên kết thí nghiệm chịu ảnh hưởng khe nứt mẫu Nếu thấy mẫu bị rạn nứt nên thí nghiệm nén trục Mơ đun nén Mcol xác định từ thí nghiệm nén trục không nở hông(oedometer) Để đánh giá ứng xử lún xử lý dùng mô đun đàn hồi tiêu biểu mô đun nén B.3.2.3 Lấy mẫu ướt Dụng cụ lấy mẫu ướt dùng châu Âu Mẫu lấy vừa thi công xong trụ trộn ướt, thường 500m3 đất xử lý lấy mẫu ngày thi công máy lấy mẫu Đưa thiết bị xuống độ sâu cần lấy mẫu, thiết bị tự động ngoạm lấy mẫu, đưa lên mặt đất cho vào khn hình trụ lập phương Thí nghiệm mẫu sau bảo dưỡng nhiệt độ quy định So sánh mẫu bảo dưỡng trường mẫu lấy ướt cho biết khác cường độ tăng trưởng cường độ TCXDVN 385 : 2006 B.3.3 Thí nghiệm trường B.3.3.1 Thí nghiệm trụ thử Để khảo sát độ đồng trụ thử dạng xuyên khoan lấy mẫu nói phần áp dụng, đơi cịn cắt ngun trụ Đối với thiết bị trộn, nên thi cơng khơng hai trụ thử với hàm lượng chất kết dính khác Một khía cạnh quan trọng thí nghiệm trường xác định thơng số kiểm sốt cho thi cơng gồm vận tốc pha xuyên xuống, rút lên, tốc độ quay mô men xuắn, tốc độ truyền liệu v.v B.3.3.2 Xác định trực tiếp đặc trưng học Thí nghiệm nén ngang thành hố khoan (pressuremeter test) cho phép xác định cường độ kháng cắt hệ số nén trụ Thí nghiệm cần phải khoan trước hố thân trụ lắp đặt thiết bị nén ngang thành hố khoan Phương pháp thí nghiệm xem dẫn hành (TCXDVN 112:1984) Thí nghiệm nén tĩnh trụ đơn để xác định sức chịu tải trụ thực theo tiêu chuẩn TCXDVN 269: 2002 Kết thí nghiệm cho biết sức chịu tải cực hạn trụ đơn ứng với độ lún 10% đường kính trụ Thí nghiệm bàn nén trường theo TCXDVN 80 : 2002 Kích thước bàn nén mở rộng đến lần đường kính trụ Thí nghiệm chất tải diện rộng tiến hành quan trắc độ lún sâu, độ lún bề mặt, áp lực nước lỗ rỗng phản ánh xác ứng xử đất xử lý nên dùng cho cơng trình có quy mơ lớn Quy trình thí nghiệm thiết kế quy định B.3.3.3 Khảo sát độ đồng xác định gián tiếp đặc trưng học Thí nghiệm CPT, đại diện xun thông dụng, dùng để xác định thông số cường độ độ liên tục trụ Khó khăn thực thí nghiệm CPT giữ độ thẳng đứng khối lượng thí nghiệm bị giới hạn Thí nghiệm xuyên trụ ( xem hình B.2) dùng đầu xuyên cánh cải tiến có cánh xuyên với vận tốc khoảng 20 mm/s, ghi liên tục sức kháng xuyên Phương pháp dùng cho trụ sâu không m, cường độ không 300 kPa Nếu dùng khoan dẫn hướng thí nghiệm xun đến độ sâu 20 m, cường độ 600 kPa Trong thiết bị Thụy Điển cịn có xun cánh ngược, đầu cánh xun đặt trước chế bị trụ, kể dây kéo Tốc độ kéo xuyên tương tự ấn xuyên Khối lượng thí nghiệm theo quy mơ xây dựng tham khảo bảng B.1 Bảng B.1- Khối lượng thí nghiệm dự kiến Thí nghiệm\ Quy mơ Khoan lấy mẫu Nén ngang trụ Xuyên cánh Nén tĩnh trụ đơn Thí nghiệm bàn nén Thí nghiệm chất tải 100 trụ 2 10 500 trụ 5 30 1000 trụ 10 10 50 10  2000 trụ 15 15 100 15 TCXDVN 385 : 2006 Hình B.2 Đầu xun cánh dùng thí nghiệm xun tồn trụ B.4 B.4.1 Tương quan đặc tính đất xử lý Cường độ phòng trường Điều kiện trộn bảo dưỡng khác gây nên khác cường độ Theo kinh nghiệm Thụy Điển tỷ số cường độ trường phòng khoảng 0.2 đến 0.5 Đất rời có tỷ số cao hơn, định độ mịn hạt Kinh nghiệm Nhật Bản tổng kết hình B.3 B.4 Ký hiệu CDM (Cement Deep Mixing Method)- phương pháp trộn ướt phổ biến Nhật Bản, DJM ( Dry Jet Mixing Method) kinh nghiệm trộn phun khơ Hình B.4 cho thấy khả đạt hiệu cao thiết bị Nhật Bản thi công cơng trình biển ( tỷ số cường độ mẫu trường/ phịng gần 1) Hình B.3 - Quan hệ cường độ trường phòng (trên đất liền) (Sakai, 1996) Cường độ trường quf, MPa, Cường độ phòng qul