Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp gia cố nền cho các công trình dân dụng khu vực thành phố Sóc Trăng

MO DAUinh cắp thiết của để tht Hiện nay, tỉnh hình hoạt động xây dựng trên địa bàn đồng bằng sông Cửu Long nói chung trên địa bản thành phố Sóc Tring nói riêng vẫn dé xử lý gia cố nền ch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BO NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LAM TRAN DIEU

NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP GIA CO NEN CHO CÁC CONG TRINH DAN DUNG KHU VUC THANH PHO SOC TRANG

Chuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dung.

Mã số: 60 - 58 - 02 - 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG VIỆT HÙNG

HÀ NỘI, 2017

LỜI CAM ĐOAN

“ác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thin tác giả Các kết quảnghiền cứu và các kết luận tong luận văn là trung thực, không sao chép tử bắt kỳ mộtnguồn nào và dưới bit kỹ hình thức nào Việ tham khảo các nguồn tì liệu đã đượcthực hiện trích dẫn và ghỉ ngu tả iệu tham khảo ding quy định

‘Tac giả luận văn

Lâm Trần Diệu

“Tác giả xin trân trọng cám ơn ng nghiệp tại phòng Đảo tạo Đạihọc và Sau đại học đồng góp ¥ kiến cho việc soạn thảo tài liệu Hướng dẫn trình bay

Luận văn thạc sĩ này.

MỤC LỤC

MỤC LUC HÌNH VE.

DANH MỤC BANG vii

MỞ DAU 1CHUONG 1:TONG QUAN VE DAT YEU VA CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ 4

1.1 Khải niệm về 4 1-1.1.Đặc điểm của đất yêu 5 1.1.2, Phân biệt dé yêu 10

1.2, Một số giải pháp xử lý nền đất yêu 01.2.1 Giải pháp cải tạo sự phân bổ ứng suất của nên "

1.222 Giải pháp làm tăng độ chặt của nền 1b

1.23, Giải pháp xử lý nền bằng hoá lý "7

1.3, Kế luận Chương 1 19

CHUONG 2:00 SỞ LÝ THUYET MOT SO GIẢI PHAP XU LÝ NEN 20

21 thiệu về cọc đất — xi măng, một số ứng dung của cọc đất- xi măng 20 2.1.1, Giới thiệu về cọc dit ~ xi măng 20

2.1.2 Một số ứng dụng của cọc đất: xi măng 202.1.3, Ưu, nhược điểm của cọc đất ~ xỉ măng 252.14 Nguyên lý của giải pháp xử lý nén bằng cọc đất - xi măng 26

22 thiệu về Coc BTCT tiết diện nhỏ, một số ứng dụng của Coc BTCT tiết diện

nhỏ 33

2.2.1, Giới thiệu về Coe BTCT tiết điện nhỏ [7] 3

2.2.2 Một số ứng dung của Coe BTCT tiết diện nhỏ [7] 33 2.2.3, Ưu, nhược điểm của Cọc BTCT tit điện nhỏ s4

2.2.4, Nguyên lý của giải pháp xử lý nền bằng Cọc BTCT tiết diện nhỏ 54

2.3 Kết luận Chương 2 62

CHONG 3: PHAN TÍCH UNG DUNG CÔNG NGHỆ GIA CO NEN BANG CỌCAT-XI MĂNG CHO NEN CONG TRINH DAN DUNG TẠI SOC TRĂNG 633.1 Giới thiệu chung về khu vực thành phố Sóc Trăng 6

3.11 Giới thiệu chung 6

3.1.2 Phân vùng địa chat công trình khu vực thành phổ Sóc Trăng 64

3.1.3 Xây dựng dia tng tu bigu cho các phân vùng dia chất công trình thành phi

3.4, Phân ch, so xinh với các giải pháp xử lý nén khác $8

3.5 Phân tích biện pháp thi công 89 3.5.1 Các yêu cầu chung: 91 3.5.2 Công bd phương pháp: 91 3.5.3 Các công việc chuẩn bị 92 3.5.4, Công tác khoan, 9 3.5.5 Công tác phụt via 9 3.5.6 Ding trio ngược 9

3.6 Kết luận Chương 3 94KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ 9%

1, Những kết qua đạt được của luận văn 95

2 Kiến nghị 95

3 Hướng nghiên cứu tiếp theo 96

TÀI LIEU THAM KHẢO oT

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Kiểm tra cung trượt khi đắp phản áp

Bồ trí giống cát rên mặt bằng

Gia cổ cọc xi ming đất tại sin bay Cần Thơ.

Hình 2.2 Gia cổ cọc xi măng đất móng bồn dau tại Can Thơ

Hình 2.3, Gia cổ cọc xi ming đất tại Cảng dầu khí Vũng Tâu

Hình 2.4 Cổng DIO tai Hà Nam -2005

Hình 2.5 Cổng Trai - Nghệ An -2005

Hình 2.6 Các ứng dung cơ bản của công nghệ trộn sâu

Hình 2.7 Sơ đồ thi công tn khô

Hình 2.12, Sơ đỗ thi công trộn ướt

lình 2.13 Ôn định khối kiểu A

Hình 2.14 Ôn định khối kiểu B

Hình 2.15 Công nghệ Jet Grouting.

Hình 2.16 Sơ đồ phá hoại của dat dinh gia cố bằng cọc xi măng đất

Hình 2.17 Quan hệ ứng suất- biển dang vật liệu xi măng- đất

Hình 2.18, Phá hoại khối và pha hoại cắt cục bộ

Hình 2.19, Sơ đồ tỉnh toán biển dạng

Hình 2.20, Cơ chế phân bổ ứng suất trong nền gia cổ bing CXMĐ,

Hình 2.21.Mô hình vòm dạng rãnh của Terzaghi

Hình 2.22 Mô hình vòm dạng bán cẳu Hewlett và Randolph (1988)

Hình 2.23.Mé hình vòm dang bán cầu trong nên dip (Low 1994)

Hình 3.1.Ban hủ vực thành phố Sóc Tring

Hình 3.2 Điều kiện biên bài toán móng khi chưa có giải pháp gia cố

15 16 24 24 24 24 24 2

28 28 28 29

29 30 30 31 39

40 40

a2 46 49

50

31 6 84

Hình 3.3 Lưới chuyển vị và các đường đảng chuyển v trong nén, chuyển vị lớn nhất

của nền kh chưa gia cổ là 21 em 44

inh 3.4 Điều kiện biên trường hợp gia cổ nén với chiều dài cọc đất xỉ măng 4,5 m

Coe có đường kinh d0, 85

Hình 3.5, Kết qu tinh chuyển vi khi gia cổ nén với cọc dét-xi ming có chiều đài cọc

I=t5m $5 Hình 3.6 Lưới chuyển vị và đường đẳng chuyển vị đứng khi gia cỗ cọc I=4,5 m 86

Hình 3.7 Điều kiện biên trường hop gia cổ nén với chiều dai cọc đất xỉ măng 6,5 m

Coe có đường kính d0, $6

Hình 3.8 Kết quả tính chuyển vị khi gia cố nền với cọc dit-xi ming có chiều dài

cọcl=6,5 m 87

inh 3.9 Điều kiện biên trường hop gia cổ nén với chiều đi ogedt-xi măng 8,0 m

Coe cổ đường kinh d-06 87

Hình 3.10 Kết qua tính trường hợp gia cổ nén với chiều dai cọc đắcxi mang 8,0 m

Coe có đường kính dO 88

DANH MỤC TỪ VIẾT TAT

a: TY lệ điện tích

A, : Diện tích tiết điện của cọc xi măng đắt

A,: Diện tich đất nền cần gia 6

e: Lực dính giữa cọc và đất nén

.„¡: Độ ban cắt không thoát nước trung bình.

Cụ: Lực dinh tương đương.

dd: Đường kính cọc

«¿: Hệ số rỗng của lớp đất thứ i ở trạng thái tự nhiên ban đầu

Ea Beat MO đun biến dạng của nề đắt và cọc xi mang đắt

Ey: Mô dun biến dang của nền tương đương.

Ƒ,: hệ số an toàn.

hh: Chiều day ting đất yếu,

Ay: Chuyển vị của khối móng.

[Sy]: Chuyển vị cho phép của khối mong

L: Chiều dài cọc

Mac Moment lớn nhất trong 1 cọc,

[M,,]: Moment giới han của vật liệu làm cọc

Noa: Nội lực lớn nhất trong I cọc

A,.A,„A, : Thông số sức chu ti phụ thuộc vào gốc ma sắt trong của đắt nền (tương

đương)

P: Tải rong phố hoại

Py: Là sức chịu tải cho php của cọc đơn

1 Ste chịu tải giới hạn của khối đất nén tương đương

Pag: Sức chịu tải của nền tương đương,

4g: Tai trọng công trình truyền lên khối gia cổ.

dụ: Sức chị tải của đất dưới mỗi coe

Q4¢: Sức chị ti theo đắt nền

Qeraiom: Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm.

R,: Cưởng độ chịu tải cũa cọc theo vt liệu

R, Sức chịu tải của nén đất

Ry: Cường độ chịu ti của toàn khối móng gia cỗ,

3, : độ lún giới hạn cho phép,

YS: độ lin tổng cộng của mồng cọc.

Sua: Sức kháng cắt không thoát nước của nén tương đương

¢,: Gée nội ma sắt tiêu chuẩn

6: Góc ma sắt trong giữa cọc và đắt nền

z: Trọng lượng riêng trung bình của đất nằm trên day móng.

ke đãi ege tong lớp dt hứ ï

1,3 Trọng lượng riéng của lớp đất thi

'Cường độ kháng cắt của cọc.

MO DAU

inh cắp thiết của để tht

Hiện nay, tỉnh hình hoạt động xây dựng trên địa bàn đồng bằng sông Cửu Long nói

chung trên địa bản thành phố Sóc Tring nói riêng vẫn dé xử lý gia cố nền cho công

ddan dụng chưa được quan tâm nghiên cứu s u, chưa nghiên cứu đưa ra các giải pháp

xử lý để lựa chon một cách tối wu nhất, phần lớn các công trình dân dựng trên địa bàn.thành phổ, phần lớn các công trình thường sử dụng giả pháp đông cọc tsim để gia cổnền hoặc sử đụng móng cọc be tông đổ tại chỗ, cọc bê tông dự ứng lực,

Giải pháp đồng cọc trim việc xác định chiều đãi cọc trim, số lượng cọc/Im chủ yéu

da trên kính nghiệm thực tế vi kết quá kiểm tra nén tỉnh hiện trường, mặc khác giải

pháp xử lý nền bằng đóng cọc trim chủ y áp dụng cho công trình có tải trọng nhỏ, Giải pháp xử lý nền bằng móng cọc bê tông đỏ tại chỗ, cọc bê tông dự ứng lực dim

bảo tải trong các công trình din dụng trong thành phổ Sóc Trăng, tuy nhiên thi công ép

‘ge trong trung tâm thành phố li hết sức khô khăn và nếu sử dung cọc bé tông cốt thépthì chiều dai cọc phải lớn để xuyên qua lớp đất nén yêu, cắm được xuống lớp đất tốt

hơn

Vi vậy việc nghiên cứu giải pháp gia cổ nén bing cọc dit-xi ming, ứng dụng các côngtrình dan dụng trong thảnh phổ Sóc Trăng để giải quyết vin đề trên là việc làm hết sức

xã hội cin thit có nga kinh

Mục đích cia đề tài

Mục đích của đề tai: Phân tích cơ sở khoa học để xử lý nén cho các công trình dân cdụng trong phạm vi thành phố Sóc Trăng.

Mục tiêu cụ th là ứng đụng giải pháp xử lý nền bằng cọc đất xi mang cho công trình

xây dựng din dụng trên địa bản thành phố Sóc Trăng Phân tích các giải pháp xử lý

nền đất yếu, phân tích giải pháp xử lý nên bằng cọc đắt - xi măng, nghiên cửu điềukiện nền đắt nguyên trang ở khu vực thành phổ từ đó ứng dụng giải pháp xử lý nénbằng cọc đất ~ xi mang vio các công trinh dân dung tong thành phổ Sóc Trăng

IIL Cách tiếp ‘va phương pháp nghiên cứu.

= Cách tiếp cận:

ih toán so sánh các giải pháp xử lý nền

Tiếp cận tir lý thuyết để phân t

Tiếp cận từ thực tổ hiện trạng xây dụng rong khu vục để đề xuất phương án thay thể

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu vỀ các giải pháp xử lý nền đất yéu, nghiên cứu môihình tính toán cọc đất — xi mang, nghiên cứu điều kiện đất nền nguyên trạng khu vựcthành phố Sóc Trăng

Nghiên cứu mô hình toán: Xây dựng mô hình toán với điều kiện đất nền khu vực

nghiên cứu, tinh toán thử dần với giải pháp để xuất, kết luận vé các thông số

IV Nội dung nghiên cứu

-Nghiên cứu tổng quan về đắt yếu và các giải pháp xử lý nền (giải pháp xử lý nền là

mộ trong các giải pháp khi xây dựng công trình trên nén đất yêu)

= Nghiên cứu cơ sở lý thuyết một số giải pháp xử lý nền điển hình, có khả năng ápdụng thích hợp trong điều kiện dat nền khu vực Sóc Trăng

- Nghiên cứu ứng dung công nghệ sử lý nin bằng cọc đất xi ming cho các công tình

xây dựng dân dụng trên địa bàn thành phố Sóc Trăng

` Kết quả đạt được của luận văn

Luận văn đã tổng hợp các kiến thức về đắt yếu và nên đất yếu, tổng hợp được các biện

pháp xử lý nên, điều kiện áp dụng của biện pháp, hiệu qua và tính toán ứng dụng của

giải pháp Các số iệu tổng hợp này, giáp học viên dễ dng so sinh, đ chứng và phân

tích lựa chọn phương án xử lý nén sao cho hiệu quả, tôi ưu nhất

“Các tính toán thiết kể, thi công va công nghệ cọc đất-xi mang tổng hợp ở chương 2 của

luận văn là phần cơ sở lý thuyết để áp dụng công nghệ Coe dit-xi mang có cơ sở lýthuyết khá rõ rằng, các nghiên cứu thực nghiêm cũng cho kết quả tin cậy, khẳng định

giải pháp cọc đắt xi ming là gidi pháp có cơ sở khoa học và thực ti

Phân tính toán ứng dụng đã phân tích thir din bài toán gia cổ nền bằng cọc đắcximăng với các chiễu đài cọc cho bài toán đắt nén yếu khu vực thành phổ Sóc Trăng

Luận văn chọn được el dài ge ga cổ đảm nền không lớn vượt quả mức cho phépVới nhà dân dụng có 4 ting đến 5 ting, gia cổ cọc đất xi măng có chigu dài 8,0 m,

đường kính cọc từ 0,6-0,8 m Hàm lượng xi ming 250 kgim3 hoặc 300 kgim3 là đạt yêu cầu

Các nghiên cứu về gia cổ cọc dat-xi mãngcho thấy hiệu quả của biện pháp này so vớicác gii pháp truyền thống khác Vậy có thé kế luận cọc đất- xi măng cũng khá phùhợp để gia cố nin công trình xây đựng dân dụng trong địa bàn thành phố Sóc Trăng,

VI Cấu trúc luận văn

Phin ma đầu

“Chương 1: TONG QUAN VE DAT YEU VA CÁC GIẢI PHÁP XU LÝ

“Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYET MOT SỐ GIẢI PHAP XỬ LÝ NEN

Chương 3: PHAN TÍCH UNG DUNG CÔNG NGHỆ GIA CÓ NEN BANG COCDAT-XI MĂNG CHO NEN CÔNG TRÌNH DAN DỰNG TẠI SOC TRANG

Kết luận và kết nghị

CHUONG 1:TONG QUAN VỀ DAT YEU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ.

Dit yéu là những loại đắt sét mém bão hòa nước, các loại cất hạt nhỏ, mịn, than bản.

Những loi đắt này có khả năng chịu lực yếu, có hệ số rỗng e > 1, và luôn luôn bao

hòa nước,

"Một quan niệm khác cho rằng, dét yếu được hiễu li các loại đắt ở trang thi tự nhiên,

độ âm của đất cao hơn hoặc gần bằng giới hạn chảy, đắt yêu có hộ số rổng lớn (đất sét

e > 1.5: đất á sét e > 1), lực dinh C theo thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước nhồi

hơn 0,15 daN/em2 (tương đương kG/em)), góc nội ma sắt ọ< 10° hoặc lực dinh tir kếtaqua cắt cánh hiện trường Cu < 0,35 daNiom®, Dit yếu có thể được phân loại theo trang

thái tự nhiên dựa vào độ sét B:

Nếu 0,75 < B <1, đất ở trạng thái do chiy

‘Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đắt yêu được xác định theo tiêu chuẩn về

sức kháng cắt không thoát nước s, và hệ số xuyên tiêu chuẩn N như sau:

~ Đất rất yếu (trang thái chảy): S, (kPa) < 12,5 và Nạy <2

- Bit yếu (trang thai déo chảy): Sự (KPa) < 25 và Nyy <4

Nền đất yéu là các lớp đắt nền có khả năng chịu lực kém, nằm ngay dưới dy móng

công trình và chịu tác động của công trình truyề xuống.Khi xây dựng công trình

iêm cấu tạothường gặp các loại ditnén yẾu, tùy thuộc vào tính chất lip đt yếu đặc

của công trình mà người ta lựa chọn phương pháp xử lý nÈnphù hợp để tăng sức chịu

tải của đắt nên, giảm độ li, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công tình

Nếu sức chị tải của đất nền không đáp ứng được tải trọng thiết kế của công trình,

không đủ độ bằn và biển dạng nhiều, do vậy không thé làm nén thiên niễn cho công

trình xây dựng thì gọi là nén đất yếu,

"rong thực tế xây dựng có tất nh công tình bị lún, sập hư hỏng công trình khi xây

dựng trên nén đất yếu do không có những biện pháp xử lý nền phù hợp, không đánh

á chính xác

giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền dit, Do vậy việc đánh

chặt chẽ các tính chất lý của nbn đất yêu hủ yếu bằng cức thí nghiệm trong phòng

am cơ sở để và dé ra các giải pháp xử lý

và hiện trường) để lên móng phù hợp là vấn

đề hết súc khó khăn, nó đòi hỏi sự phối hợp hết súc chặt chế giữa kiến thức khoa học

và kinh nghiệm thực tế để giải quyết giảm được tổiđa các sự cố, hư hỏng công trìnhKhi xây đựng tên nên đất yếu

1.L1.Đặc diém của đất yến

Trong thực tẾ xây dựng, chúng thường gặp những loại đất y

yếu, bùn, than bùn vàđất than bùn,

su sau: đất sét yếu, đất cất

1.1.1.1, Bat sết vắt [1]

‘it sét yêu có những đặc điểm riêng biệt, nhưng cũng có nhiều tinh chất chung như

các đất đá khác thuộc loại st

a Hat sốt và các khoảng vật sé: Trong 6 2 thành phần

- Phẳn phân tin thô có kích thước >0,002 Chủ yếu có các khoáng chất nguồn gốc lục địa như thạch anh, fenspaL

~ Phần phân tín mịn gằm những hạt có kích thước rit bể (20.Im) và keo (01

-sét Có nhiều.0.01pm) Những khoáng chit này quyết định tinh chất cơ lý của

Khoáng chất sét nhưng thường gặp nhất lanhém điễn hình: kaolimit, lit và

mômtmôrilôi.

+ KaolimitAl (Si.Oi;)(OHD, được tạ thành do phong hóa đá phun trio, đã biển chất

và đá trim tích trong điều kiện môi trường axit (pH = Š ~ 6)

“Đặc điểm của mạng tinh thể Kaolimit là tương đối bền, én định và it cỏ khả năng di

động.

+ MômtmôrilôiL m[Mgs(SiyOyo(OH)] x p [(ALFe); (Si,O¡y)(OH);] nH;O phổ biến nhất là loại chứa ôxit nhôm Khoáng chất nhóm mômmôrilôi được tạo thành hầu như

trong điều kiện ngoại sinh chủ yếu là trong quả trình phong hóa các đá phun trio kiểmtrong điều kiện mỗi trường kiểm (pH = 7 8.9),

Mômtmôrilôit có mạng tỉnh thể kém bên vững và dé xảy ra hiện tượng trường nở dưới

mồng khi có mặt loại sét này.

+ Hit KeAL(Si,AD, Oju]@OH); nHạOlà một khoảng chất dai biểu của nhóm lớnhidrémica, Dược tạo thành rong nhiễu điều kiện khác nhau nhưng chủ yếu là ở các

môi trường kiểm (pH tới 9.5)

b Liên kết cấu trúc va sức chồng cắt của dat sét

Trong tự nin, đất loại st uôn tn tại 3 dang liền kế cẩu túc, đ là: đạn chảy, dan

ddéo và dạng cứng, người ta chia thành bai loại =

= Liên kết mềm: lực liên kết chủ yêu là lự liên kết phân tử, tử inh iên kết này mềm,

do và có thể di phục su khi bị phá ho lin kế thuận nghịch:

- Liên dt cứng: lục liên kết chủ yếu là liên kết ion, đồng hóa tị, liên kết này cứng,

giòn, không hồi phục được khi bi phá hoại bằng cơ học (liên kết thuận nghịch)

VE lực dinh của đất sét, N.N.Maxlov chia lực dinh tổng cộng thành hai thành phin lực

Hiện tượng hấp thy là khả năng hit nước từ mỗi trường xung quanh và

chúng những vật chất khác nhau: cứng, lỏng và hơi, những ion, phân tử và các hạt keo.

Sự hấp thụ của đất sét có bản chất phức tạp và thường gồm một số quá trình sảy rađồng hỏi

Tink deo.

“Tính đèo là một trong những đặc điểm quan trong của đắt sét Tính chất này biểu thị sự

lưu động của đắt sét ở một độ dm nào đó khi chịu tácdụng của ngoại lực và chứng tỏring vé mức độ biển dạng đất sết chiếm vi tí trung gian gia thé cứng và thể lônghoặc chảy nhớt Độ déo phụ thuộc vào nhiễu nhân tổ: mức độ phân tin và thành phầnkhoáng vật của đất, thành phần và độ khoáng hoá của dung dich nước làm bão hỏa đắt

Gradien ban đầu.

‘it sét có đặc tính thắm thấu khác thường: chỉ cho nước thắm qua khi gradien cột

nước vượt quá một tr số nhất định nào đó Trị số đồ gọi la gradien ban đầu

Gradien ban đầu là độ chênh lệch tối thiểu nào đỏ của áp lực cột nước, mà thấp hơn ndtốc độ thắm giảm xuống nhiều, ắt bể và có thể coi như không thắm nước

Đặc điển biến dang

Tinh chất biển dạng của đất sét yếu do bản chat mỗi liên kết giữa các hat của chúng.quyết ịnh Cổ thể chia biến dang của đất sét yếu ra các loại sau đầy:

+ Biển dạng khôi phục, gồm biến dạng đàn hồi và biển dang cau trúc hap phụ

+ Biến dang dư chỉ gồm biến dang cấu trúc

dạng của đất sét yêu là do sự phá hoại các mỗi liên kết efu rúc và biển dạngmảng hip phy của nước liên kết gây nên Các loại biến dạng chủ yếu của đất sét yếu làbiến dang cấu trúc va biển dạng cấu trúc hip phụ.

~ Tỉnh chất lưu biển:

Đất sét yếu là một môi trường dẻo nhớt Chúng có sinh dao (từ biến)và có khả năng

thay đổi độ in khi ti trọng tác dụng lâu dai Khả năng này gọi là tính chất lưu biển Hiện tượng dao trong đất sét yếu liên quan đến sự ép thoát nước tự dokhi nén chặt Do

vậy hiện tượng này liên quan với sự thay đôi mật độ kết cầu của đất do kết quả chuyểndịch, các hạt và các khối lên nhau, cũng như những thay đổi trong sự định hướng củacác hạt và các khối đó với phươngtác dụng của tải trọng

11.12 Đắt cit yêu

Cit được hình thành tạo ở biễn hoặc ving, vịnh VỀ thành phần khoáng vật, cát chủyếu là thạch anh, đôi khi có lẫn tạp chất Cát gồm những hạt có kích thước 0,05 —2mm Cát được coi là yếu khi cỡ hại thuộc loại nhỏ, min trở xuống, đồng thời có kết

clu rồi rac, ở trang thái bão hòa nước, có thé bị nén chặt và hóa lỏng đáng kể, chứa

nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét Những loại cát đó khi chịu tác dụng rung hoặc

chấn động thì trở thành trang thai long nhớt, gọi la cát chảy [1]

Đặc điểm quan trọng nhất của cát là bị nền chặt nhanh, có độ thắm nước rit lớn Khi

cát gồm những hạt nhỏ, nhiều hữu cơ và bảo hòa nước thi chúng tở thành cát chảy, hiện tượng tày di khi rất nguy hiểm cho công trình và cho công tác thi công Cần lưu

ý 2 hiện tượng nguy hiểm đối với cát yêu

- Biến loãng.

lát cha,

1.1.1.3 Bùn, than bùn và đắt than bùn

Bùn là những trim tích hiện đại, được thành tạo chủ yêu do kết quả tích lây các vật

liệu phân tán mịn bing cơ học hoặc hos học ở đáy biển, đáy hỗ, bãi lẫy Ban chỉ liên

chứa nước, là các tr mới lắng đọng, no nước và

chịu lực Theo thành phần hạt, bùn có thể là cát pha

ma sát có thể 0, Chỉ khi bùn mắt nước, mới cóthỄ cho góc ma st

Vị c xây dựng các công trình trên bùn chỉ có thể thực sau khi đã tiến hành các

biện pháp xử lý nên Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ, thành tạo do kết quả phân

ủy các di tích hữu cơ, chủ yếu là thực vật, tại các bãi lầy và những nơi bị hóa ly Datloại này chứa các hỗn hợp vật liệu sé và cất

Trong điều kiện thé nằm thiên nhiên, than bùn có độ ẩm cao 85 ~ 95% hoặc cao hontây theo thinh phần khoáng vật, mức độ phân hủy, mức độ thoát nước Than bản là

loại đắt bị nén lớn lâu ải, không đều và mạnh nhất Hệ số nén lún có th đạt từ 3-8, thậm chí 10 kG/em Không 1 Š thí nghiệm nén than bùn với mẫu có chiều cao thông

thường là 15-20em, ma phải từ 40- 50cm.

Khi xây dựng ở những vùng đất than bùn, edn áp dụng các biện pháp: làm đai cốt thép,khe lún, cắt nha thành timg đoạn cứng ring rẽ, làm nền cọc, đào hoặc thay một phần

than bùn.

1-14 Bat dip

Loại dit này được tạo nên do tie động của con người Đặc điểm của đất dp là phân bổ

đất đoạn và có thành phần không thuần nhắc Theo thành phần có th chia thin 4 loại

Dit gdm hỗn hợp các chit thải của sản xuất công nghiệp vi xây dựng

~ Đắt hin hợp các chất thải của sản xuất và rác thả sinh hoạt

Dit của các nền dip trên cạn và khu dip dưới nước (để tạo bi

- Đắt thải bên trong và bên ngoài các mỏ khoảng sản

Nhìn chúng, các loại đắt ấp hi hết đều phải cổ biện pháp xử lý trước khi xây dựng,

11.2 Phân bật đắt

Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trằm tích trong nước ở venbiển, vũng vịnh, dim hồ, đồng bằng tam giác châu loại này có thé lẫn hữu cơ trong

quá trình trằm tích (ham lượng hữu cơ có thé tới 10 - 12 %) nên có thể có mẫu nâu

den, xâm den, có mùi Đối với loại này, được xác định là đắt yếu nếu ở rạng thái tự

nhiên, độ Ẩm của chúng gin bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy Ngoài ra ở các vũng thủng lãng côn cỏ thé hình thành đất yêu dưới dạng bin cát, bùn cát mịn (hệ số ring c

> 1,0, độ bão hòa G > 08)

Logi có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lay, nơi nước tích đọng thường.xuyên, mực nước ngim cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy,tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trim tích khoáng vật, Loại này thường gọi là đấtđầm lẫy than bùn, hâm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có miu den hay nâu

sm, cấu trúc không mịn (vi Kin các tan dư thực vật)

Dit yéu dim lẫy than bin còn được phân theo tỷ lễ lượng hữu cơ có trong ching

= Lượng hữu cơ có từ 20 - 30%: Đắt nhiễm than bn

~ Lượng hữu cơ có từ 30 - 60%: Dat than bùn

- Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn

Bảng 1 1.Phan loại đắt theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn 14 TCN

tinh chit ơ lý của nề số rồng giảm tính nến kin, ting độ chặttăng trị số môdun biển dang, tăng cường độ chống cắt của đất Đối với công tỉnhthủy lợi, còn yêu cầu làm giảm/ngăn chặn hiện tượng thấm qua nền va thân công trình,bảo vé khối đấp chống tác động cia sóng và dong chảy

Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vio điều kiện như: Đặc,điểm công trình, đặc điểm của nén dit Tùy điều kiện cụ thể mà người thiết kế phải

đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý về kinh tế, kỹ thuật,

1.21 Giải pháp cải tạo sự phân bỗ ứng suất của nền

Được áp dụng nhằm làm tăng khả năng chịu lực và hạn chế mức độ biến dạng (đặcbiệt là biến dang không đồng đều) của đất nền dưới tác dụng của tải trong công trình.Khi lớp đắt yêu có chiều dày không lớn nằm trực tiếp dưới móng công trình thi có thể

áp dụng pháp xử lý nhân tạo như đệm cát, bệ phản áp,

1.2.1.1 A bi nàn đất yéu bằng dém cát

~ Để tận dụng khả năng các lớp dưới của dit nén, người ta thường đảo bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu ở phía trên giáp với móng và thay thể bằng cát hạt trung

hoặc hạt hô Việc thay thể đất you bing ting đệm eat có ta dụng:

+ Lớp đệm cát thay thé lớp đất yêu nằm trực tiếp đưới đáy móng, đệm cát đóng vi trònhư một lớp chịu tì tiếp thu tải trong công trinh và truyền tải trọng đó đến các lớp đất

ở bên dưới.

++ Giảm độ kin và chênh lệch lún của công tình vì có sự phân bổ ứng suất do ải tong

ngoài gây ra trong nền đất dưới ting đệm cát đồng thời làm tăng nhanh quá tình cố

nền vì cát trong lớp đệm có hệ số thắm lớn

ết của đ

+ Làm tăng khả năng én định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tắc dụng vì

cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt

++ Kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ giảm vl áp lục têu chuẳn truyền lên lớp

đệm cát tăng lên.

+ Thi công đơn giản không đòi hỏi thiết bị phức tạp.

+ Các trường hợp dưới đây đặ biệt thích hợp đối với giải pháp đệm cất

+ Khi thời hạn đưa công ình vào sử dụng là rất ngắn th dây là một giải pháp tốt để

tăng nhanh quá trình cổ kết

+ Khi các đặc trưng cơ học của đất yếu nhỏ mà việc cải thiện nó bằng cách cổ kết sẽkhông có hiệu quả dé đạt được chiều cao thiết kế của nền đắp,

+ Bề đây lớp đất yêu từ âm trở xuống (trường hop nảy thường dio toàn bộ đắt yếu đểđây nỀn đường tiếp xúc hin với tng đt không yến);

1.2.12 Phuong pháp bệ phản áp

~ Giải pháp này chỉ dùng khi đắp trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức dn địnhchống trượt tri cho nén để cả trong quả tình dip và quá trình đưa vào khai thắc lâudai [3] Nền đắp thân đê và dip bệ phản áp hai bên đồng thời trong việc đắp theo từngkhối không đối xứng Ngoài ra nó còn cỏ nhược điểm là khối lượng đắp lin và diện

tích chiếm đất lớn Giải pháp này cũng không thích hợp với các loi đất yếu là than

ùn và bùn sé

= Chu tạo của bộ phản ấp

+ Vật liệu dip bệ phản áp là các loại đất hoặc cát thông thường tận dụng dit daomóng: trường hợp khó khăn có thé dig cả đất fin hãu cơ Bệ phản áp phải được dipcùng lie với việc dip đê Vật liệu đấp phản áp không thích hợp với lại đắt yéu là than

bùn và bùn sét

+ Bề rộng của bệ phản áp mỗi bên nên vượt quá phạm vi cung trượt nguy hiểm ít nhất

từ 123 m Mặt trên bệ phản áp phải tạo đốc ngang 2% ra phía ngoài.

+ Chiều cao bệ phan áp không quá lớn để có thể gây trượt tồi (mắt ôn định) đổi với

chính phần dip phản áp; khi thiết kế thường giả thiết chiều cao bệ phản áp bằng 1⁄3 ~1/2 chiều cao nền đắp rồi nghiệm toán én định theo phương pháp mặt trượt tron đối

với bản thân bệ phản áp và đối với thân để có bệ phản áp (Hình 1.1)

trên tiêu chuẩn).

Hình 1.1 Kiểm tra cung trượt khi đắp phản áp.

1.2.2 Giải pháp lầm tăng độ chặt cia nền

"Đối với đất có độ rồng lớn ở trang thái rồi, bão hoà nước, tính nén lớn hoặc đất có kết

cấu dễ bị phá hoại và kém én định dưới tác dung của tải trọng còn nhỏ (đắt eat ri, đấtdinh ở trang thái chảy, đất bùm ) khỉ chịu ải trong công trình lớn người ta thường ấp

<dung giải pháp làm tang độ chất của nén nhằm kim tăng độ chất của đất, tạo điều kiệncho nền đất có đủ khả năng chịu lực, hạn chế độ lún và biếng dạng không đồng đều

Cie giả pháp có thể ap đụng như: giếng cát gia tải thoát nước, cọc ct [3

1.2.2.1 Gidng cát gia tài thoát nước

~ Mô tả công nghệ:

+ Liam do cỗ kết của nền đất sé yêu tạo rũ nhiễu sự cổ cho adn móng công trình Cin

hdm của dat sét nhỏ việc cốnhiều thời gian đễ hoàn thnh việc cổ kết, nhưng do hệ

thường sử dụng thiết bị tiêu nước

thường bị kéo dai, Dé rút ngắn thời gian

thẳng ding Có 3 dạng thiết bị tiêu nước thẳng đứng cơ bản: (1) Giếng cát tiêu nước;(2) Giếng cáttiêu nước bọc bằng vải: (3) Giếng tiêu nước chế tạo sẵn PVD;

+ Giống cit tiêu nước và giếng cit tiêu nước bọc bằng vải đã được dùng từ xa xưa đểtăng tốc độ cố kết của nền sét yếu Giống cát được tạo 1a bằng cách lắp đầy cát viotrong lỗ khoan Có 2 phương pháp đặt thiết bị: (1) Phương pháp chuyển vị; (2) Phương

có đầu pháp không chuyển vị Với loại chuyển vị, được đóng vào hay ấn vào

trong dat yếu sẽ dẫn đến việc chuyển vị theo phương đứng và phương ngang Với loạikhông chuyển vị cần cổ thiết bj khoan lỗ bằng phương pháp cơ khí hay dig tia nước4p lực cao để cắt đắt

- Un di n: Là một trong những phương pháp xử lý trơng đối có hiệu quả với những

loại dit yéu như bùn, than bùn và các loại đất dinh ở trạng thái bão hòa nước có biến

đạng lớn kéo đài theo thời gian và sức chịu tải thấp, Với những loại đất này, giếng cátdip ứng được yêu cầu rút ngắn thai gian lún Giéng cát có hai ru điểm chính:

+ Tăng nhanh tốc độ cổ kết của nền, do đó làm cho công trình xây ở trên chúng đạt

đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời im cho đất nên cố khả năng biển dạng đồng

đều,

+ Trong trường hợp khoảng cách giữa các giếng cát được chon một cách hợp lý thi nó còn có tác dụng làm tăng độ chặt của nền đất và do dé sức chịu tài của đất nén tăng lên một cách đáng kể

+ Ngoài ra phương pháp này tận dụng vật liệu địa phương nên hạ được giá thành công

trình.

~ Nhược điểm; Do dit nén cần xử ý là đắt yếu, sức chịu ải kém do đó khi chất ải phải

tiến hành từ từ nên thường chi phù hợp với các dự án cho phép kéo dải thi gian thi

công, Với nền đất có hàm lượng sét lớn, độ dốc thủy lực ban đầu nhỏ i hiệu quá ápdạng phương pháp này bị hạn chế

= Pham vi ứng dụng: Sử dụng cho đất yếu, đắt có tính nén lún lớn và biến dạng không

đồng đều như sết va sét pha cát ở trang thái chảy hoặc cát nhỏ, cát bụi ở trạng thai bão hoả nước, muốn nén chặt nó, yêu cầu phải có tải trong tác dụng thường xuyên trong

thời gian dài thì mới có hiệu quả Diện tích edn xử lý nén rộng hoặc kéo dài như khu

ve nhà máy, bến cảng, ding

trường hợp, nếu độ lún dự tính rất lớn, vượt quá những chỉ dẫn cho phép

Trong nhỉ

trong qui phạm, để đảm bảo cho công trình có thé sử dụng được ngay sau khi thi công

thì một trong những biện pháp hay dùng là nén trước bằng tải trọng tinh (bing cắt, sỏi,gạch da, các khối bê tông bằng hoặc lớn hơn tải trong công trinh định thiết kể trên

nền đất yếu để nền chịu tải và lún trước khi xây dựng công trình thực tế

“Tác dung của biện pháp này là làm cho nền đất được nén chặt một phân, độ âm và biểndạng của đất giảm di và khả năng chịu lực của đất nên ting lên

~ Sơ đỗ cấu tạo giếng cát gia tải thoát nước,

“Cấu tạo giếng edt kim việc khi sử dụng giếng cát gồm có 2 thành phần: (1) Thành phầnđệm cit; (2) Giếng cát, Sơ đỗ cầu tạo làm việc như ở Hình 1.2,

+ Đệm cát để tạo điều kiện cho công trình lún đều Chiều dày ting đệm cát hd tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:

hđ= § + (0,320.5m) 44)

“Trong đó

'S - độ lúa tính toán của nền đất khi chưa có giếng cát (m);

“Thông thường đệm cát có chiều day 0.3+0.5m.

+ Giếng cát: có đường kính 20+60em, thường dùng d = 40cm Chiểu sâu của giếng

"bằng chiều sâu chịu nén cực hạn của dit dưới nền móng, chẳng hạn: móng đơn lự =

+ +

Hình 1.3 Bố trí giếng cát trên mặt bằng

1.2.2.2 Bắc thắm = gia tải thoát nước

= Mô tả công nghệ: Ngoài việc sử dung giếng cát, hiện nay còn sử dụng kết cấu iêunước chế tạo sẵn PVD (bắc thắm), Kết cấu tiêu nước chế tạo sẵn PVD được chế tạobằng vật liệu tổng hợp bao quanh trụ chất déo, Gồm bao lọc, làm bing Polyeste không

dật, Polypropylene hay gidy vật liệu tổng hợp Bao lọc tác dụng như hàng rào vật lý

phân cách lòng dẫn của dong chây với đắt sét bao quanh hạn chế cất min di vào làm

tắc thết bị, Trụ chất déo có hai chức năng quan trọng là đỡ bao lọc và tạo đường thắm,

dọc theo thiết bị Dé thi công PVD cần phái có thiết bị chuyên dụng [1]

- Ưu điểm:

+ Tốc độ lấp đặt bac thấm (cắm bac thấm vio đất yếu) đạt trung bình

5000m/ngày/máy Vì tốc độ lắp đặt nhanh làm giảm giá thành công trình Đây là wu điểm vượt trội nhất so với các phương pháp tiêu thoát nước khác.

+ Trong quá trình lắp đặt bắc thắm, không được dé xảy ra hiện tượng đứt bắc thấm,Trong thực tế có thể bị đứt đoạn néu như tốc độ nit ông quá nhanh

+ Bắc thắm đặt trong nén dit yếu sẽ không xây ra hiện tượng bị cắt trượt do lún cổ kết

yếu thành phần hạt mịn lớn nền nếu không thí nghiệm dy đủ sẽ rất dễ bj ắc trong quả

trình hoạt động.

Pham vi ứng dụng

+ Biện pháp này được sử dụng khá rộng rãi cho các nén đường cao tốc ly dựng trên

đất yếu có yêu cầu ting nhanh tốc độ cổ kết để đảm bảo dn định nền khối dip.

+ Khi sử dụng biện pháp này cần phải có đủ các điều kiện sau: (1) Nền đắp phải đủcao và phải dip kết hợp gia tải trước để có tải tong đủ gây ra áp lực (img sult) nềntrong phạm vi of kết của đắt yêu lớn hơn hoặc bằng I.2 lần áp lực tiền cổ

tại tương ứng ở độ sâu đó; (2) Đắt yêu phải là loại bùn có độ sệt B>0,75 mới nên xử lýbằng bắc thắm

1.3.3 Giải pháp xứ lý nền bằng hoá lý

Phương pháp xử lý nén bing hoá lý hiện nay đã được ứng dụng nhiều trên thé giớinhư: phụt vữa xi măng, siieat hoá điện hoá, điện thắm lâm tăng khá năng chịu lựccủa nén, đảm bảo nền ôn định khi chị ti trong công trình: tạo mảng chống thắm dusnền công trình, để lâm giảm khả năng thấm và áp lực diy lên của nước ngằm; giacường mặt tiếp giáp nén và móng để ching thắm và chẳng trượt

1.2.3.1 Phương pháp phạt vữa xi măng,

~ Đặc điểm: phương pháp này là phụt ding áp lực để đưa vữa xỉ măng lắp đầy vào cáckhe nứt của đã nền, hang hỗc ở dưới nén của công trình, vét ran vỡ của bề tông khetiếp giáp của các công trình hoặc giữa công tinh và nén thông qua các hỗ khoan Vita

xi măng được phụt vào trong các lỗ rỗng hoặc khe nứt sau khi cứng lại sẽ có tác dụng

làm giảm tính thắm và làm tăng khả năng chịu lực của nên đất

+ Khi áp dụng phương pháp nảy không đôi hỏi kỹ thuật phức tạp, thiết bị thi công đơn

sian, dam bảo được yêu cầu về mặt kinh tế

- Nhược điểm: Việc ứng dụng phương pháp này phụ thuộc vào nhiều yéu tố kíchthước lỗ rồng hoặc khe nứt ở trong dit hoặc đá, tốc độ dòng thắm và thành phần hoáhọc của nước ngầm

- Phạm vi áp dụng:Phương pháp này được sử dụng có hiệu quả khi kich thước khe nứt

không nhỏ hơn 0,15mm, tốc độ thẩm không nhỏ hơn 80m/ngày đêm nhưng khôngvượt quá 200m/ngiy đêm; đối với đắt cổ kích thước hat 2-Smm hoặc đối với dit có

hàm lượng cỡ hạt 2-5mm chiếm 66%, còn hảm lượng cỡ hạt 0,75 — 2mm chiếm <34

4 Khi thực hiện phương pháp này cin sử dụng xi ming cỏ tinh chống xâm thực của

nước ngầm.

1.2.3.2, Phương pháp Silicat hoá

- Đặc điểm: Khi nền đất và nên đá có độ rồng và khe nứt nhỏ không trực tiếp dùngphương pháp phụt vữa xi ming được thi ding phương pháp bơm hoá chất để giacường [1] Chất hoá học thường dùng nhất là natisilieat (còn gọi là thuỷ tỉnh lỏng) có

công thức hoá học là Na;OnSiO; vi cam clorua, có công thức hoá học là CaCT,

- Ưu điểm

+ Lim ting khả năng chịu lực của đt nễn

+ Lâm giảm khả năng thắm nước dưới công trình.

+ Tạo nên một man chắn ngăn cách để bảo vệ móng, chống lại tác dụng xâm thực của

+ Hạn chế hay fe phục được tinh chất lún sắp của đất

= Nhược điểm: Các loại dit chứa các loại dầu mỡ, ác tạp chất của dầu hod và khi nước

ngầm có độ PH >9 thì không áp dụng phương áp này được.

Phạm vi áp dụng: Phương pháp này thích hợp nhất trong các tường hợp sau:

+ Cát khô và cát bão hoa nước có hệ số thám 2 ~ 80m/ngày đêm

+ Cat nhỏ và cất bụi có hệ số thắm 0.5-5m/ngày đêm,

+ Đất hoàng thổ có hệ số thắm 0,I-2m/ngày đêm:

1.3 Kết luận Chương 1

“Chương 1 đã tổng hợp các kiến thức về đất yếu và nền đắt yếu, tổng hợp được các biện

pháp xử lý nền, điều kiện áp dụng của biện pháp, hiệu quả và tính toán ứng dụng của

giải pháp Các số liệu tổng hợp này, giúp học viên dễ đàng so sánh, đối chứng và phântich lựa chọn phương án xử lý nỀn sao cho hiệu quả, tối nhất

‘Qua phần trình bay trên đã cho thấy, hiện nay có rit nhiều phương pháp xử lý móngsông trình trên đất yếu Tùy theo đặc điểm địa chất và tính chất của công tình màquyết định lựa chọn phương pháp gia cố thích hợp Trong tắt cả những phương phip

xử lý nền đã nêu ở trên tùy vào từng trường hợp mà chúng ta sẽ có những biện pháp sử

lý nỀn móng công tình một cách hiệu quả và kinh tế nhất Các phương pháp cải tạo

it khác nhau được giới thigu.qua thử nghiệm đã có tác dụng làm tăng độ bén của đất,

giảm độ lin tổng cộng và chênh lệch lún, rit ngắn thờ gian thi công, giảm chỉ phí xây

dmg và các hiệu qua khác Nếu xét tới các yêu tổ như: Ý nghĩa công trình, ải trọng tác

dụng,

"hợp cho loại đắt riêng biệt trở nên rất quan trọng.

kiện hiện trường, thời gian xây dựng thì việc lựa chọn phương pháp thích

'CHƯƠNG 2:CO SỞ LÝ THUYET MOT SO GIẢI PHÁP XỬ LÝ NE

21.6 thiệu về cọc đất ~ xi măng, một số ứng dung cia cọc đất: xi măng

2.1.1 Giới thiệu về cục đắt ~ xi măng

Cọc xi ming dit (fên ting Anh là Deep Soil Mixing hay DSM) được nghiên cứu ở

Nhật bởi giáo sư Tenox Kyushu của Dai Học Tokyovio khoảng những năm 1960

Loại cọc này sử dụng cốt liệu chính là đắt tai chỗ, gia cổ với một hàm lượng xi mang

và chất phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại và ác tinh chit cơ «lý — hoá của đắt nền

NÓ sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao khi địa chat là đất cát Coc xi măng đắt thường.được thi công bằng công nghệ tin sâu hay gọi tit là DMM(Deep Mixing Method)

Coe xi mang - đất có thể làm móng sâu, thay thé cọc nhồi (trong một số điều kiện áp

dụng nhất định); làm tường trong đắt (khi xây dựng ting him nhàcao tang), gia cố nẻn

“Thông thường loại cọc này không cỏ cốt thép, ong trong một số trường hợp cần thiết

cốt thép cứng cũng có thé được ấn vào cọc vữa khi vừa thi công cọc xong [4]

Sử dụng ximang trộn cường chế với đắt nỀn nhờ các phản ứng hoá học ~ vật lý xảy ra

Jam cho nền đồng rin thành một thé cọc xi ming đất có độ én định cao trổ hành tường,

Những nước ứng dụng công nghệ trộn sâu nhiều nhất là Nhật bản và các nước vùng

Seandinaver (Bắc Âu) Theo thống ké của hiệp hội cọc trộn sâu CDM (Nhật Bản), inh

chung trong giai đoạn 8096 có 2.345 dự án, sử dụng 26 triệu m’ hỗn hợp xi ming đắc Riêng tr 1977 đến 1993, lượng đất gia cổ bằng trộn sâu ở Nhật vượt: khoảng 23.6triệu m! cho các dự án ngoài biển và trong đất liễn, với khoảng 300 dự án Hiện nayhàng năm thi công khoảng 2 triệu m*, Đến 1994, hãng SMW Seiko đã thi công 4000

-dự án trên trên thể giới với 12.5 triệu mẺ (7 triệu m’)

“Tạp chi Tin tức kỹ thuật (ENR) thường xuyên thông báo các thành tựu của DM ở Nhật

20

Bi chẳng bạn số 1983 dang kết quả ứng dụng cho ng trình nén móng thi côngtrong nước, số 1989 về tác dung chẳng động dit, số 1986 vỀ các trồng chỗ

Hàng năm, các hội nghị về các công nghệ gia cổ nền được tỗ chức tại Tokyo, trong hội

nghị nhiều thành tựu mới nhất về khoan phụt vụ DM đã được trình bày.

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ cuốinhững năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương phip trộn vối đất sâu và

CDM ở Nhật bản Thiết bị trộn du dùng trên đất lên xuất hiện năm 1978 và ngay lập

tức được sử dung để xử ý nền các khu công nghiệp ở Thượng Hải Tổng khối lượng.

xử lý bằng trộn sâu ở Trung Quốc cho đến nay vượt khoảng trên | triệu m” Từ năm

1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở Cảng Thiên Tân để xây dựng 2

bến cập ti và cải ạo nền cho 60 ha khu dich vụ Tổng cộng 513.000m' dit được gia

cố, bao gồm các móng kẻ, móng của các tường chắn phía sau bến cập tau,

Một số nghiên cứu khác liên quan ti trộn sâu ở Đông Nam á như sử dung các cột vi

đất xử lý đt hữu cơ ở Trang Quốc (Ho, 1996), các hỗ đào sâu ở Dai Loan (Woo, 1991) và một số dự án khác nhau ở Singapore (Broms, 1984).

“Tại Châu âu, nghiên cứu và ứng dụng bit đầu ở Thuy Điễn và Phin Lan Trong năm

1967, Viện Địa chất Thụy Điển đã nghiên cửu các cột vôi (SLC) theo dé xuất của Jo.

cia Linden- Alimak AB (Rathmayer, 1997) Thử nghiệm đầu tiên tại sản bay Ska Edeby với các cột vôi có đường kính 0.5m và Kjeld Páue sử dụng thiết bị theo thi

chiều sâu tối đa 5m đã cho những kinh nghiệm mới cột vôi cứng hoá (Assarson

và nnk, 1974) Năm 1974, một dé dat thử nghiệm (6m cao &m dai) đã được xây dựng ở

Phin Lan sử dụng cột vôi dit, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng vàchiều di cột vé mặt khả năng chịu ti (Rathmayer và Liminen, 1980), Năm 1917, sốtay "Cột đất vôi và xi mang vôi, hướng dẫn lập dự án, xây dựng và kiểm soát chất

lượng” do Viện địa kỹ thuật Thụy Điễn thực hiện Nam 1995, ti liệu này được tái bản.

lần 2 và đến nay nó vẫn được sử dụng [41

Ra đời trước nhưng do vi én cuối những năm.ứng dụng trong thực tế rất chậm, mãi

R0, việc ứng dụng ở Mỹ mới bất đầu với các thết bị thi công của Nhật Bản Ban đâu,chỉ với mục đích chống thắm và én định hồ đào, Ví dụ như đập đất Lockington ở Ohio

(Walker, 1994); đập dit Jackson Lake ở Wyoming (Taki và Yang, 1991); đập đất

Cushman ở Washington (Yang và Takeshima, 1994 sau đồ lan ra các lĩnh vực khác.

Nam 2000, Bộ Giao thông Vận ti của nước Mỹ cũng xuất bản tgu chun "Phương

pháp trộn s u trong các ứng dụng địa kỹ thuật" FHWA-RD-99-138 Trong tiêu chuẩn

này, nhiễu ứng dụng trong các lĩnh vực xây đựng giao thông, thủy lợi đã được giới

thiệu một cách khá ty my Đặc biệt là chống thắm cho đập dit và xử lý nền móng cho các công trình dưới nước.

(Qua nghiên cứu và qua công trình thực t, cúc chuyên gia trong lĩnh vực cho rằng vậtliệu xi măng đất bj ảnh hưởng bởi một số yếu tổ sau:

+ Đất tại chỗ;

+ Ngày tuổi:

+ Chất kết đính;

+ Hm lượng xi măng

2.1.2.2 Ung dung cọc xi măng đất ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu gia cố dat trộn sâu theo phương pháp trộn cơ khí đãđược bắt đầu nghiên cứu từ những năm đều thập ky 80, ĐỀ tải được kết thúc vio năm,

1986 và tiết bị được chuyển giao cho LICOGI Cũng trong thời gian này, một số các

kết quả nghiên cấu iền quan đến công nghệ này về tính chất vt liga xi măng đất, các

ếu tổ ảnh hưởng như loại đắc, tỷ lệkết dĩnh, nhân tổ thời gian như của TS Hồ Chit,

TS Đỗ Minh Toàn, tuy nhiên cả 2 nghiên cứu trên đi được thực hiện ở trong phòng

thí nghiệm Do đó, kết quả nghiên cứu mang tính định hướng là chính.

Năm 2002, đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc xi ming đất vào xây dựng các

công trình trên nén đất yếu ở Việt nam Cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngồi (Khánh hoà)

đã sử dụng 4000m cọc xi mang đắt có đường kính 600em thi công bằng trộn khô; xử

“Thơ Năm 2003, một

hi Minh, ứng dung

lý nền cho bén chứa xăng dầu đường kinh 3Sm, cao 4m ở

'Việt kiều ở Nhật đã thành lập công ty xử lý nén móng tại TP

2

thiết bị rộn khô để tạo cọc xi măng đắt lồng ông thép Coe xi măng đắt lồng ng thépcho phép ứng dụng cho các nh cao ting (đến 15 ting) thay thé cho cọc nhi, rẻ vỡ thisông nhanh hơn, Năm 2004 cọc xi măng đắt được sử dụng để gia cổ nén mồng cho nhàmáy nước huyện Vụ Bản (Hà nam), xử lý mỏng cho bồn chứa xăng dầu ở Binh Vũ

(ai phòng) Các dự án trên đều sử dung công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong Khoảng 20m Thing 5 năm 2004, các nhà thầu Nhật bản đã sử dụng Jet - grouting để

sửa chữa khuyết tt cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà nội) Năm 2005, một số

dự án cũng đã áp dụng cọc xi măng đắt như: dự án thoát nước, khu đô thị Đỗ Sơn - Hải phòng, dự án đường cao tốc TP Hồ Chi Minh di Trung Luong, dự án cảng Bạc Liêu,

‘Nim 2004, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụtcao áp (Jet-grouting) từ Nhật bản Đề tài đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong

nghiên cửu sức chịu tải của cọc dom và nhóm cọc, khả năng chị lực ngang, ảnh hưởng,

của hàm lượng xi măng đến tinh chất của xi măng đất nhằm ting dụng cọc xi măngđất vào xử lý đất yếu, chống thắm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài cũng đãsửa chữa chống thắm cho Cổng Trại (Nghệ an), công DI0 (Hà Nam), Cống Rạch C

Môi số hình ảnh về ứng dụng công nghệ cọc xi ming đất tại Việt Namxem Hình 2.1;

Hình 22; Hình 2.3; Hình 2.4: Hình 2.5,

Hình 22 Gia cổ cọ xi măng đắt mồng Minh 2.3 Gia số cạc xi ming dit ti Công

bồn dâu tại Cin Thơ dầu khí Vũng Tâu

”

2.1.3 Un, nhược điễm của cọc đá xi măng.

2.1.3.1 Ui điểm củacọc đất ~ xi măng

Một số ưu điểm của cọc xi măng đất:

Tang khả năng chống trượt của mái dốc;

~ Tăng cường sức chịu tải của nén đất;

Giảm ảnh hướng chin động đến công tinh lân cận

~ Tránh hiện tượng biển loãng của đất ris

Cð lập phần đắt bị 6 nhiễm;

~ Ôn định thành hồ đào;

~ Giảm độ lún công trình;

- Ngăn được nước thắm vào hỗ đảo;

~ Dũng kiểu tường trọng lực nên không phải đặt thanh chống, tạo điều kiện thi công hỗmông rit thông thoáng Coc xi ming đắt thưởng có cường d chịu kéo nhỏ hơn nhiều

so với cường độ chịu nền vì vậy cần tiệt để sử dụng kiêu kết cầu tường chắn lợi dụng

trọng lượng bản thân;

‘Thi công đơn giản, nhanh chồng;

~ Sử dụng vật liệu có sẵn nên có, cốt liệu chính là đất tại chỗ (eat) nên giá thành rấtthấp, hiệu quả kinh cao;

= Quá trình khoan có thể kiểm tra được địa chất khoan nhờ thiết bị tự động do & ghimômen xoắn ở đầu cần khoan;

~ Khâu thi công được tự động hóa gần như hoàn toa „ sau khi định vị, máy khoan sẽ tiến hành khoan một cách tự động, hàm lượng vữa xi măng sẽ được tự động điều chính

cho phù hợp với tỉnh hình địa chất ty thuộc mômen xoắn đo được ở đầu cần khoan:

~ Chất lượng thi công không phụ thuộc nhiều vào yếu tổ con người (tự động hóa):

= Công trường thi công không cây 6 nhiễm, mắt vệ sinh như kh thi công cọc nhi, rất

phủ hợp cho việc xây dựng móng nhà cao ng trong đô thị

2.1.3.2 Nhược điểm của cọc đất ~ xi măng

- Thiết bị thí công quá đất (giá một thiết bị thi công cọc khoảng 3,5 tỉ VND chưa kế

trạm trộn & thiết bị bơm vữa xi mang);

~ Đây là công nghệ mới được áp dụng ở Việt Nam gin đây nên việc lựa chọn nhà thâu

có kinh nghiệm thiết kế và thi công trong lĩnh vực này còn hạn chế

2.4, Nguyên lý của giải pháp xử lý nền bằng cọc đắt~ xỉ ming

2.1.4.1 Giới thiệu công nghệ tron sâu

‘Tron sâu phân loại theo chất kết đính (xi ming, vôi, thạch cao, tro bay ) vi phương

pháp trộn (khô/ướt, quay/phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt)

Hiện nay phổ biển hai công nghệ thi công trộn khô và trộn ướt của các nước Bắc Âu

Ì |

Ì |

im áp le chủ động, tăng áp lực bị hs dno ne dong lên tưởng cử ởhố dao sau Gia cố hố Gio nồng

2.6 Các ứng dụng cơ bản của công nghệ trộn sâu

a, Công nghệ thi công trộn khô.

Trện kh là quả trình gỗm xáo tơi đắt bằng cơ học tạ hiện trường và trộn bột xi ming

Khô với đt có hoặc không có phụ gia

Nguyên tắc chung của phương pháp trộn khô được thé hiện trên

Hình 27 Khí nén sẽ đưa xi măng vào đất

May nến ki» May sdy 5 Bồn chứa kt

Xe ti +[_ Ximăng Sửa sito

Hình 2.7, Sơ đồ th công trộn khô

MG hình bổ tí trụ

Tùy theo mục dich sử dụng một số mô hình thi công thể hiện trên các Hình 2.8, Hình2.9 Để giảm độ lún, bổ trí trụ đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông Để làm tường,

chắn thường tổ chức thành đãy

e© eœ e ® ® @

ee eeeeeeeee

cân

Hình 2.9 Bồ trí trụ trùng nhau theo khối

b Công nghệ thi công trộn ướt

rộn win là quả tinh gồm áo tơi đắt bằng cơ học ti hiện trường và trộn vữa ximãng

26m nước, xi ming, có hoặc không,

CED œ&›) @%

1 Kiểu tường; 2 Kiểu ke 6: 3 Kiểu khối; 4 Kiểu diện

Nước Xi ming Phu gia

C6 vai phương pháp ding kỹ thuật tương tự rộn su Điễn hình là kết hợp trận cơ học

với thủy lực Dưới đây mô tả phương pháp gia cổ toàn khối, phun áp cao kết hợp trộn

cơ học,

* Gia cổ toàn khối

Trong trường hợp điều kiện đất nền rất xấu ví như dat than bùn, sét hữu cơ, bùn sétyếu, cần gia cổ toàn khối đến độ sâu 2:3 m, độ sâu lớn nhất đã xử ý là Sm Hình 2.13,

Hình 2.14 thé hiện hai kiểu gia cổ toàn khổi.

”

Hình 2.13 On định khối kiểu A

1 Bồn chứa và cân; 2 Máy dio: 3 Cần trận; 4, 5 Dắt xâu cần xử ý:

2 6, Hướng di chuyển; 7 Vai địa kỹ thuật, 8 Dat san nén, gia tải trước.

Hình 2.14 Ôn định khối kiểu B

* Khoan phut vữa cao áp — Jet Grouting

Phuong pháp mới kết hợp lợi thé của trộn cơ học với phun vữa lỏng (Jet grouting).May có cả đầu trộn và vòi phun, c thể tạo nên các trụ đường kính lớn hơn đường nhđầu trộn

(Tanaka 2002),

Công nghệ ki này và một vai kiểu khác nữa đang áp dụng tại Nhật Bản

Hiện naytrê thể giới đã phát triển ba công nghệ le-groutne:

= Công nghệ đơn pha S: tạo ra các cọc xi măng dt có đường kính từ 0.4.0 ẩm Côngnghệ này chủ yếu dùng để thì công nén đắt dap, cọc

30