Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng: Gia cố nền đường dẫn vào cầu bằng phương pháp cọc xi măng đất theo công nghệ trộn ướt tại công trình: Mở rộng Quốc lộ 1 và tuyến tránh thành phố Sóc trăng, tỉnh Sóc Trăng

nhằm chuyển tgp êm nh nhàng cho đoạn tuyển vào cầu, đảm bảo cho hàng hóa và bành khích tn 6 tô có được sự thỏa mái, tiện nghỉ khi 616 lưu thông qua céu, đảm bảo an toàn khỉ li xe cũng nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DUONG VĂN DAM

SOC TRANG, TINH SOC TRANG

CHUYÊN NGANH: DIA KY THUẬT XÂY DUNG

MA Số: 60580204

NGUOI HUONG DAN: PGS.TS HOANG VIET HUNG

HA NOI, NAM 2017

LỜI CAM ĐOAN

“Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu,

"hình ánh, biểu đồ trong đi đều là chân thực, không trùng lập với bắt kỳ nghiên cứu

“Các biểu để, số và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích

nào trước đ

nguồn thu thập chính xác rõ ràng.

“Tác giả luận văn

DUONG VĂN DAM

LỜI CÁM ON

“rước hết, t xin chân thành cám ơn quý thầy cô của trường Đại học Thủy Lợi, đặc

biệt là những thầy cô thuộc bộ môn Dja kỹ thuật và những thiy cô đã trực tiếp giảng

day cho tôi trong thời gian theo học vừa qua

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Hoàng Việt Hùng Thay đã hỗ trợ tôi rấtnhiều về việc bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tà liệu và những lời động viên

quý báu trong quá trình học viên học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

"Nhân đi chân thành cám ơn quý Thấy, Cô, Anh Chị nhân viên của Phỏng Đảo tạo.

‘Sau Đại học và bạn bé, gia đình đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho học viên

trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Mac dù tôi đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện luận văn bằng tắt cả sự nhiệt nh và sựhiểu biết của mình, tuy nhiên không thé tránh khỏi những thiểu sót, rắt mong nhận

được những đóng góp quý bảo của quý thay cô và các bạn.

MỤC LỤC

DANH MỤC BANG BIEU vi

KÝ HIỆU VÀ VIET TAT vii

MỞ DAU, 1CHUONG 1: TONG QUAN VE DAT YEU MOT SO PHƯƠNG PHÁP XU LÝ NEN

AT YÊU, 6

1.1 Tổng quan về đắt yếu va nền đất yếu 6LLL Khối niệm về đất yếu 6

1.12 Khái niệm nền đắt yêu 6

1.1.3 Một sé loại đắt yếu thường gặp: ?1.1.4 Các vẫn dé đặt ra khi xây dựng công tình trên nén đắt yếu ?

12 Một số phương pháp xử lý nền đất yêu 81.2.1 phương pháp thay thé lớp đắt nên yếu bằng đệm cát 81.2.2 Phương pháp xử lynn dit yếu bing phương pháp cọc cát 9

1.2.3 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bắc thắm 10

1.2.4 Phường pháp xử lý nền dit yếu bằng phương pháp gia tải trước 21.2.5 Phương pháp xử lý nén dt yếu bằng vải địa kỹ thuật la1.2.6 Phương pháp xử lý nén đt yếu bằng phương pháp cọc xi ming đất 151.3 Luận chứng chọn phương pháp xử lý nền bên dưới sàn giảm tải vào cầu 161.3.1 So sánh tính khả thi của các giải pháp xử lý nề 16

1.3.2 Lựa chon phương pháp cọc xi mang dat dé xử lý nén bên dưới sàn giảm tải vio

cẩu (11121131 1

1.4 Kết luận chương 1 20

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN THIET KE COC XI MĂNG DAT

2 niệm về cọc xi măng đắt 2 2.1.1 Khái niệm: 22

2.1.3 Giới thiệu công nghệ trộn sâu khoan phụt vữa cao áp ~ Jet Grouting: 23

2.1.4 Tiến hành phương pháp cọc xi măng đắt [3] 24

2.1.5 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dung của các phương pháp, 33

2.1.6 Phân tích lựa chọn phương pháp tính toán.

2.2 Ứng dụng thực tẾ của phương pháp cọc xi măng dit trong các công trình xây

35

37

MĂNG DAT CHO CÔNG TRINH MỞ R(

TRANG, TINH SOC TRĂNG

31.7 ng quan về công trình.

3.1.1 Giới thiệu vé khu vực và công trình

3.1.2 Điều kiện tự nhiên

3.1.3 Đặc điểm địa chất

3.2 Lựa chọn thông số và đề xuất phương án thiết kế

3.2.1 Các thông số cơ bản đường dẫn vào cầu

3.2.2 Các thông số của nén đường và cọc xi ming đắt

II, Hướng nghiên cứu tiếp theo:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

QLI VÀ TUYẾN TRÁNH TP SOC

39 39

39

40 40 44 4 46

47

1 B B

7z

m 15

DANH MỤC HÌNH VE

Hin L Ti công bắc thắm "Hình l.2 Thỉ công cọc xỉ măng dit 1s

Hinh 2.1 Công nghệ Jet Grouting (a Công nghệ 3; b Công nghệ D; e Công nghệ T)

nh 3.1 Bang đồ tuyển tránh thành phổ Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng 39Hình 3.2 Hình ảnh đường dẫn vào cầu tuyén tránh thành phố Sóc Trăng 45Hình 3.3 Mặt cắt ngang nên đường dẫn khi áp dụng giải pháp xử lý 47

3.4 Quan hệ giữa ti lệ N/XM với cường độ chịu nén của DXM 49 3.5 Quán hệ giữa him lượng xi ming với cường độ chịu nén của ĐXM 9

Hình 3.6 Cường độ kháng nén đơn tương ứng với một tỷ lệ ximăng/đất ở 28 ngày tuổi

Hình 3.12: Kết quả tính chuyển vị ngang của hệ nền và khối dip 68

Hình 3.13: Điễu kiện biên bài toán mô phòng cho trường hợp 2, khi nn có gia cổ 69 3.14: Kết quả tính chuyển vị của trường hợp 2, khi nền đã có gia cố 70Hình 3.15: Kết qua tinh chuyển vị ngang của trường hợp 2, khi nền đã có gia cổ 7I

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1: Phạm vì ứng dung các phương pháp xử lý đất yêu và một số lưu ý l6Bing 3.1 Các thông số của cọc xỉ ming đất 41

Bảng 32 Cúc thông số của cọc xi mãng đất 4 Bảng 33 Cúc thông số của cọc xi mang đất 4

Bang 3.4 Các thông số của cọc xi măng dat: 44

Bảng 35 Cúc thông số của cọc xi mãng đất 7

Bang 3.6 Cường độ nén mẫu ở tuổi 28 ngày 4 Bảng 3.7 Tổng hợp cường độ kháng nén đơn tương ứng với ừng tỷ lệ ximăng đắt ở độ tuổi 28 ngày 49 Bảng 3.8 Kết qua cường độ chịu nền của BXM 30

Bảng 3.9 Phin độ lún cổ kết cho phép còn lại AS ti tre tim của nỀn đường sa khỉ

hoàn hành công tình 52

Bing 3.10 Thống kê các số liệu dia chit nin đường 6

Bảng 3.11: Độ lún tại độ sâu 23,25m 6

KY HIỆU VA VIET TAT

out Sức chịu ti giới hạn của cọc xi ming đắt

[M] —_ :Momentgiớihancis cọc xỉ mang dt

Fs :Làhệsổantoàn

{8} :Độlúngiớihanchophép

Dsi Dé lún tổng cộng của móng cọc

as Diện tích tương đối của cọc xi mang đái

Ecol XMô dun din hồi cia cọc xi mãng đất

Cool Lực dính của cọc xi măng đắt

‘gcol “Góc nội ma sát của cọc xi mang đất.

Acol Diện tích của cọc xi ming đất

Esoil Mô dun din hồi của vùng đất yêu cần được gia cổ

ior Lực dính của ving đất yêu cin được gia cố xung quanh cọc xi ming

đất

soil :Góc nội ma sit của vùng đất yếu cần được gia cổ xung quanh cọc ximăng đất,

Asoil Điện ích vùng đất yếu cần được gia cổ xung quan cọc xi măng đắt

Ed Mô đun đản hồi trong đương của nền đất yếu được gia cổ.

Cid: Lue dinh tương đương của nén đất yêu được gia cb

x8: Góc nội ma sắt tương đương của nền đất yến được gia cổ.

E50 :Mé dun bign dang

d.— :Đườngkínhcọc

Leol Chiều dài cọc

Cu soil : Độ bền chống cắt không thoát nước,

B, L,H = Chiều rộng, chiều đài và chiều cao của nhóm cọc xi măng đất

hị + Be dy lip dt coh hin thir

coi: HG 6 rng ca lop dt

Cri: Chis6 nền in hi phục ứng với qui tình dồ ti

Có — :ChiốnếnHún

ovo Ứng suất do trong lượng bản thân.

Ag'y — :Giatăngứng sult thing đứng

ơp — :Ứngsuấttễncốkết

Qp —_ :khánängchjutiin i cột trong nhóm cọc.

fis: Hệ sốriêng phần đối với trọng lượng đất

fq He sốriêng phần đối với ti trong ngoài

H ¡Chiều cao nền dip

4 Ngoại ti ác dụng

Y Dung trọng đất dip,

R_ ¡Bánkính cùng tet tron.

re Site chống cắtcủa vậtliệu dit dip,

ray: Site chống cit eta vậtliệu cọc

cu Lye dính cia ege xi ming =đất và dt nên khi đã gia cổ.

AL: Chiều đãi cung uợttương ứng

xi ¡Cánh tay đòn của mảnh thi Tso với tâm quay

Wi ¡Trọng lượng của minh thi

ei.— ¡Góc ma sat wong của lớp đất

Lib ¡Độ sâu hạ cọc trong đắt ké từ day đài

Q : Khối lượng đấtở trạng thai tự nhiên.

{TVG xi măng dự kiến

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đồng bằng sông Cứu Long được biết đến là nơi có nhiễu vùng đất yếu, đặc biệt lưu

công trình quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yêu với những điều kiện hết sức phúc tạp của dit nén, dọc theo các dòng

sông và bờ biển Doe theo các tuyến đường sự cổ tai vị trí tiếp giáp giữa đường và cầu.dấp trên nền đất yếu (kin gãy, độ cứng thay đổi đột ngộu, dẫn đến hiện trợng 6 tô bi

óc khi ra vào cầu làm ảnh hưởng đến độ êm của người và hàng hóa trên xe, gây rũ tả

nạn giao thông, giảm vận tốc xe chạy và ting chỉ phí duy tu bảo dưỡng công trình v.Y

đây là dang sự cố phổ biến, không chỉ xuất hiện fing tại Việt Nam mà ngay cả cấc

quốc gia phát triển Trong đó sự cổ vị trí tp giáp giữa đường và cầu và hiện tượng

mặt đường lún theo vét bánh xe là hai vẫn dé lớn mà Bộ giao thông vận tải đặc biệt

quan tâm Vùng đồng bằng sông Củu Long và khu vực tỉnh Sóc Trăng có bé day tingđất yêu lớn và biển đội phức tạp, cục bộ: Phin lớn các công ình civ tại khu vực nàyđều gặp các sự cổ tại vị tí tếp giáp giữa đường và cầu Việc nghiên cứu nhằm khắc

phục các sự cố đã nêu tại đoạn đường dẫn vào cầu tại khu vực nghiên cứu có ý nghĩa

quan trọng và cÍp thiết

'Các phương pháp sử dụng để khắc phục sự cổ Ép giáp trên thường được

ấp dung hiện nay là: Thay thé đầu làm chặt dit (đầm chặt đt, giéng cất, cọc et; tăng

khả năng chịu kéo của dat (vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật); dang cọc bêtông, cọc.trầm Tuy nhiên mỗi phương pháp tồn tại một số nhược điểm riêng: Thiểu vật liệuthay thé đất yêu do đất tại chỗ không đảm bảo yêu cầu, đôi khi khối lượng đất phảithay thé quá lớn; dim chặt dat, bắc thấm vải địa kỹ thuật khó khăn khi thi công trongnước; cọc cất và giếng cát phải chờ thời gian đất cổ kết, cọc bêtông có giá thành cao,thời gian thi công kéo dai; đất yếu có chiều dày lớn thi ding cọc tram hiệu quả thấp

Coe xi mang - đất là giải pháp công nghệ xử lý đt yéu đã được áp dụng ti nhiễu nước

trên thé giới và gin đây đã du nhập vào nước ta, Đây là giải pháp xử lý nền kinh ế, tị

sông nhanh, không có chit thải, không cỏ độ lún thứ cấp.

tính toán H

Tuy nhiên vi kế, nghiệm thu, đánh gid chit lượng cọc ximing dit hignnay vẫn chưa rõ ràng, các quan điểm còn khác nhau, chưa thống nhất Ở nước ta chỉmới có TCXDVN 385:2006 “Phương pháp gia cổ nén đất yếu bing cọc ximăng đất

do Bộ xây đựng ban hành, phương pháp này chủ yến đỀ cập đến phương pháp trộn cơkhí và khi áp đụng thì thấy nhiều vin để còn sơ sài Vì vậy cần thế phải có nhữngnghiên cứu về nhiễu khía cạnh để làm rõ những vn đ nêu trên

TL Mục đích của đề tài

Me dich của để tà là khắc phục các sự cổ cho đoạn đường dẫn vào cầu khu vực tinhSóc Trăng và đồng bằng sông Cừu Long nhằm chuyển tgp êm nh nhàng cho đoạn

tuyển vào cầu, đảm bảo cho hàng hóa và bành khích tn 6 tô có được sự thỏa mái,

tiện nghỉ khi 616 lưu thông qua céu, đảm bảo an toàn khỉ li xe cũng như vận tốc xechạy trên tuyển đường

"ĐỀ tài này nghiên cứu ứng dụng cọc xi ming đắt để xử lý khối dip rên đất yếu bằng

công nghệ trộn sâu dạng ướt:

= Xác định phương án bổ tx hợp lý khi dùng cọc ximáng đất để gia cổ nn;

= Tìm được được phương pháp tính toán gia cổ nền đắt yếu thích hợp ;

~ Nghiên cứu, phân tích phương pháp đánh giá chit lượng cọc ximäng đất

THỊ Cách tiếp và phương pháp nghiên cứu

TILL Cách tiếp cận:

ố nền đấtVan dụng phối hợp các phương án gia éu bằng phương phip cọc xi mangdit bing phương pháp trộn sâu dang ướt dang được sử dụng pho biến tai các côntrình thực tế theo tiêu chí thiết kế đã xây dựng, từ đó phân tích - để xuất ra giải phápthiết kế mới Lý thuyết tính toán gia cổ nên đắt yếu bằng phương pháp coe xi mang đất

do các nhà khoa học đã công bố trước đây được xem là đúng đắn, có thể sử dụng để

tính toán các giả pháp thiết kế do luận án đề xuất

cận trên cơ sở đánh giá nhủ cầu

hi [Nhu cầu xử lý nén để đảm bảo ổn định tổng thể các công hung và công trình

‘Thuy lợi nói riêng trên nền đất yếu là rất lớn Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệtrời nhằm giải quyết vin để trên và khắc phục được nhược điểm của các phương pháp

cũ là rất cần thiết

b.Ti trên cơ sở đảm bảo các tiêu chuẩn hiện hành:

= Các tiêu chuẩn về thiết kế công trình trên nên đất

~ Các tiêu chuẩn È ứng suất, biển dạng ; Tiêu chuẩn về vật liệu

e.Tiếp cận với thực tiến công ình

Cae công trình dé kẻ trên nên đất yêu ứng dụng cọc ximing đất để xử lý nén hiện nay

khá nhiều, việc tính toán nén công tình là không thể thiểu trong quá tình tính toán

thiết kế.

Phương pháp đánh giá chất lượng cọc hiện nay chủ yéu là lẤy cọc đã th công ngoàihiện trường về thí nghiệm trong phòng, nhưng việc khoan lấy mẫu vận chuyên đôi khilàm ảnh hưởng đến mẫu làm kết quả không chính xác

4 Tiếp cận có kế hữu

“Tiếp thu kinh nghiệm, kết quả từ các đề tài, dự án đặc biệt các công tình đang đượcthi công ti các tinh khu vực đồng bằng sông Củu Long Sử dung các kiến thức đãđược nghiên cửa, phát huy sng tạo trên nền ting sin có.

THL2 Phương pháp nghiên cứu:

Luận án chọn cách tiếp cận với đoạn đường dẫn vào cầu bằng việc nghiên cứu các yêuclu về độ ln, ái trọng tác động lên sân giảm tải vào đắt nền Từ đó nghiên cứu gia cổnin móng bên dưới đoạn chuyển tiếp này bằng phương pháp coe xi ming đất Sử dụngphương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm cùng với việc ứng dụng công nghệ

tin học trong tính toán

~ Phương pháp thu thập thông tin

+ Thu thập từ các để ti, Dự án liên quan đến xử lý nên đắt yếu

+ Điều tra, khảo sát tổng hop số liệu, thu thập ti liu thực t,t liệu tham khảo, phântích, xử lý số liệu;

+ Thụ thập từ mạng Internet và các nguồn khác,

~ Phương pháp chuyên gia: Tranh thủ ý kiến và kiến thức của các chuyên gia trong các

lĩnh vực

- Phương pháp nghiên cứu rên mô hình toán: Sử dụng các phẳn mềm tính toán hiện

đại để mô phỏng bài toán nghiên cứu.

IV Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về đất yếu và các biện pháp xử lý nên đất yêu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về xử lý nn bằng cọc đắt xi ming

Phân tích ứng dụng với công trình và điều kiện đắt nền cụ thé, rút ra được kết luậnkiến nghị 1 quả ứng dung của công trình.

V Kết qua đạt được:

Giới thiệu và phân tích các phương pháp tinh toán thiết kể cọc ximan

nhược điểm, và những phần còn chưa đủ khi áp dụng, từ đồ giúp người thiết kế có cáinhìn sâu hơn về công nghệ này Tính toán thiết kế ứng dung cọ ximăng - đắt xử lýnin cho công trình: Mỡ rộng QLI và tuyển trinh TP.Sö Trăng, tỉnh Sóc Trăng, công:

trình đã thi công và đi vào vận hành tốt.

Trong phần ứng dung ác giả đã phân tích điễu kiện đắt nén, điều kiện tải trong côngtình để đề xuất phương án xử lý nén sao cho đảm bảo tinh kinh tế và kỹ thuật của

Voi điều kiện đất nên yêu, chiễu dày lớp đất yế tới 14.5 m, nếu không xử

sẽ có độ lún khoảng trên đưới 1 m.

công

lý công

‘Voi đề xuất phương án xử lý nền bằng cọc xi măng dat, luận văn đã tính toán bằng giải

tích để có số liệu sơ bộ cho phương án Trên cơ sở này tién hành mô phỏng bing mô hình số để có phương án đối chứng.

Š, néu không gia cường nén độ lúnKết quả mô phóng cho kết quả khá sát với thực

làm bảo điều kiện vận hành công trình.

công trình dat 0,9 m, Khôi

Sau khi gia cường bằng cọc xi măng đt, him lượng xi măng 200 kglm3, kết quả môphòng cho giá trì chuyển vị đứng (in) lớn nhất là 19 em Dam bao được yêu cầu kỹ

thuật cho công trình

CHUONG 1: TONG QUAN VỀ DAT YEU MỘT SO PHƯƠNG PHÁP XỬ

LY NEN DAT YEU

1-1 Tổng quan về đất yếu và nền đất yếu:

LL Khái. về đất vấn

Dit yéu là những loại đất sét trạng thái dẻo mm, do chảy bão hòa nước, các loại

hạt nhỏ, hat mịn, than bùn

của đất yêuDit yêu thường là đất dính hoàn toàn bão hòa nước:

Sức chị ti thấp 05-1 kGlem?

Dit có tính nén lún lớn: a> 0,1 om /KG

Hệ số rỗng lớn: e>10.

Độ sét lớn B>i

"Mô dun biển dạng nhỏ, khả năng chống cắt nhỏ (ọ, ¢ nhỏ)

Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hỏa nước lớn, dung trọng nhỏ,

1.L2 Khái niện nền dit yéu

Nền đắc yéu là phạm vi đất nền gồm các ting đất yéu có hả năng chịu lục Kem, nằmdưới móng công tinh và chị tác động của công tình truyền xuống

Nên đất yêu có thé là một lớp đất yếu hoặc nhiều lớp dat yếu xen kẽ lớp đất tốt

Nén đắt yêu fa nền đắt không dis sức chịu ti, không đủ độ bền và biển dạng khi xâydựng các công tinh rên nó Công tình khi gặp nén đt yêu th tùy thuộc vào đặc điểmkết cấu, tinh chất của đất mà sử dụng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp đểtăng sốc chịu ti của nên, giảm độ ầm, đảm bảo điều kiện Khai thác bình thường

ip hư hong khi xây dựng trên nén đất yêu

nh

“Trong thực tế có rất nhiễu công trình bị lúi

do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không nhận thức được chính xác cá

chit cơ ý và khả năng kim việc của đất nén, Do vậy việc đánh giá đăng các tính chất

co lý của nin đắt yéu và từ đó làm cơ sở để để ra các giải pháp xử

hợp là một vin đề hết sức khó khăn, đi hỏi sự kết hợp chặt chế giữa kiến thức khoa

học và kinh nghiệm thực tế đảm bảo công tình ôn định, tránh được ác sự cí

và giá thành kinh tế nhất.

ý nền móng phù.

hư hỏng

1L1-3 Mặt số loại đắt yéu thường

~ Đắt set mềm: gbm các loại đất sét hoặc & sé ở trạng thi bão hoà nước, có cường độ

thấp,

~ Bun: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phan hạt rất mịn (<200um)

«trang thi luôn no nước, hệsố rỗng lớn rấ yếu về mặt chịu lực,

~ Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân

it hữu cơ có ở các dim lay (him lượng hữu cơ từ 20 ~ E09)

1.1-4 Các vẫn đề đặt ra khi xây dựng công trành trên nên đất yếu :

Mong của công trình thuỷ lợi, giao thông, nhà cửa và các dạng công trình khác đặt trên

nền dit yếu thường đặt ra những bài toán sau cần phải giải quyết

+ Vấn đ độ lớn công trình: Độ lún có ti số lớn, ma sát âm tác dung lên cọc do tínhnến của nên đất Nhiễu trường hợp tôn nền Khu dn cự hoặc bờ dp trén đất u có độlún lên đến 2-3m Có trường hợp do đất nền có tính từ biển, do độ lứn của công trìnhkéo dai trên 30 năm Có nhờng trường hợp do lún không đều đã dẫn đến trượt công

trình

+ Vấn đề in định công trình: Các bài toán về

ổn định mát dé

fe chịu tải của móng, độ ổn định của

nền móng áp lực đt ln trồng chin, súc chịu ti ngang của coe

phải được xem xét do sức chịu tải và cường độ của nên không đủ lớn,

+ Thắm : Cát ni, thim thấu, phá hỏng nỀn do bài toán thắm và dưới tie động cin áp

phải pháp kĩ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của nó Nền đắt sau khi

xử lý gọi là nền nhân tạo.

Xi việc xử lý khi xây dựng công tình trên nền đất yêu phụ thuộc vào nhiều điễu kiệnnhư : đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất v.v Với từng điều kiện cu thể màngười thiết kế đưa ra biện pháp xử lý hợp lý Trong phạm vi chương này sẽ để cập đếncác biện pháp xử cu thé kh gặp n đất yếu như

1.2.1 phương pháp thay thế lớp đắt nền yéu bằng đệm cát:

Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đắt yếu ở trang thái bão hoà nước (sét nhão, xét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn ) và chiêu day các lớp đắt yêu nhỏ hơn 3m.

pháp tiền hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đắt yếu (trường hợp lớp đắt

yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cất hạt trung, hạt thô dim chặt

Việc thay th lớp đắt yếu bằng ting đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau

~ Lớp đệm cát thay thể lớp đắt yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trò.như một lớp chịu tải tiếp thu ti trọng công trình và truyền ải trong đó các lớp đất yếu

bên dưới

~ Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại ứng suất do tải trọng ngoài gay ra trong nền đất dưới ting đệm cát.

= Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng

~ Giảm được áp lực công trình truyn xuống đến tr số mà nền đất yếu có thẻ tiếp nhận được

Lâm tăng khả năng én định của công tinh kể ca khi có ti trọng ngang tác dụng vì cất được nén chat làm tăng lực ma sát và sức chống trượt Tăng nhanh quá trình cô kết

của đất nên, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng thời gian ôn định

về lún cho công trình

~ VỀ mặt thi công đơn giản, không đồi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương

sông rủi Phạm v áp dung tốt nhất khi lớp đất yêu có chiều day bé hơn 3m Khôngnên sử dụng phương pháp này khi nén đắt có mực nước ngằm cao và nước có áp vì sẽtốn kém về việc ha mực nước ngim và đệm cát sẽ kém ổn định

1.2.2 Phương pháp xử lý nên đắt yéu bằng phương pháp cọc cát

Phương pháp cọc cát là một phương pháp để làm én định nền đắt yếu bing cách thi

công các cọc cát được dam kĩ với đường kính lớn bằng quá trình lặp đi lặp lại rút hạ.

sọc ống thép được rung Phương pháp này tạo ra các ống mao dẫn (la cọc ct) làmgiảm mye nước ngằm trong đất, làm chặt dit và cải thiện chỉ tiêu cơ lý của đắt nềnPhương pháp này thường được dùng gia cổ nén các khu vực đất yêu (Bim lẫy, khu

‘vue nền âm ứơt ) Khu vực đất nền được xác định mật độ cọc, chiéu sâu cọc

Một vài dang của phương pháp này đã có ừ đầu thể kỹ 19 do các kỹ sự trong quân đội

Pháp dùng đầu tiên, nhưng phải tới SO năm sau thì người Đức mới áp dụng các công

nghệ hiện đại cho phương pháp này Cọc cát đã được thiết kế ở một số công trình xâydưng dân dung và giao thông ở Việt Nam khi cin nhanh tiến độ thi công

Nhược điểm sử dụng phương pháp cọc cát gây thn kém, thời gian thi công ko đài gâyxáo trộn cấu trúc nn đất và khó kiểm tra chất lượng cọc cất

Ung dụng nền có chiễu day > 3m.

“Mức nước ngằm (tai thời điểm thi công) phải ở sâu nễ lớn hơn độ sâu định cọc cát

thì tốt nhất),

* Cức lớp đất trong phạm vi gia cổ bị ép chặt khi đồng lỗ ạo cọc cất (không xuất hiệntình huỗng gia ting ấp lực nước lỗ rổng khi tạ lỗ và giảm áp lực này khi kéo ốngvách lên đầm cất tạo cọc cát) Do đó nu nước tồi lên mặt đt thi đây là quả tình

t không cao Khi dé Dit đangkết, mà với đắt dính thì cần thời gian, không thể có hiệu qua tức thi

tiêu tấn áp lực nước lỗ rồng và gu quả nén chặt

* Không phá hoại đất xung quanh Ống vách khi go lỗ cho cọc các Trong trường bop

làm chặt nén cần thin trọng vì những giả thiết để tính toán là không phù hợp với đất

sét yếu bão hoà nước Giả thiết đưa ra là th tích vàng giá cổ là không thay đổi (không

só dich chuyển ngang và đất không rồi lên), như vậy sẽ được làm chặt dung trong của đất được tăng lên Giá thiết này chỉ phù hợp với đất thuộc loại hoàng thổ (loss) rời

rac, có mực nước ngim nằm sâu Khi đóng tạo lỗ để thi công cọc cất với hiệu ứng rungđắt sẽ được dim chặt Còn đổi với đắt sét yếu bão hoà nước hiệu ứng nén chặt trongquá tình thi công cọc cát là không đáng kể vì sự nến chặt của nén đất là quá trình cổ

kết và đòi hoi phải có thời gian Trước đây một phương pháp gia cố nền được áp dụng

sau đó bị lãng quyên đó là phương pháp cọc tháp, nguyên lý cũng tương tự như cọc cát

làm chặt nền Nó đã được áp dụng cho nền đất yếu bão hoà nứợc ở Hà nội và đã

bại

1.2.3 Phương pháp xử lý nên đắt yéu bằng phương pháp bắc thắm

Bac thắm là vật liệu địa kỹ thuật dùng đẻ thoát nước đứng nhằm gia tăng khả năng Ổn

định của nỀn móng, được cấu tạo ừ ha lớp: lớp áo bằng vải địa kỹ thuật không đột

soi liên tục PP boặc PET 100/0, không thêm bắt cứ chất kết dính nào va lớp lõi hostthoát nước din bằng hạt nhựa PP, có rãnh cả ha phía

w

Hình 1.1 Thi công bắc thắmỨng dụng

+ Gia cổ nền đắt yêu: Bắc thắm kết hợp với dip gia tải được sử dụng để xử lý gia cốnén đất yéu, trong thờ gian ngắn có thể đạt tớ 95% độ ôn định đà hạn, tạo khỏi độngcho quá tình bn định tự nhiên ở giai đoạn sau Quá tình gia cổ có thể được rút ngắn 3tháng bằng gia tải cộng phương pháp bơm hút chân không

‘Thi công bắc thắm đúng PVD

+ Ôn định nền: Các công tình có thể ứng dụng bắc thắm để xử lý nbn đt yêu dt đađang, bao gém đường cao tốc, đường dẫn đều cằu, đường bang sân bay, đường sắt bếncảng, kho xăng dần xây dựng trên nền đất yêu và có tải rong động

+ Xử lý môi trường: được sử dụng để xử lý nén đất yêu, đất nhão thường

thấy ở các khu vực 6 chôn lấp rác Bắc thắm Ceteau-drain cũng được sử dụng dé tẩy

rửa các khu vực đất bị 6 nhiễm, bằng công nghệ hút chân không, hút nước ngằm thấm

«qua các lớp đắt bị ô nhiễm, mang theo các chất ô nhiễm lên bé mặt để xử lý

Những tính năng của bắc thẩm:

Kha năng chống chịu được với vi khuẩn bacteria và các loại vi khuẩn hữu cơ khác,

không bị ăn mòn hay biển chất bởi các loại ax

trong dit, khả năng cl

, kim loại hay các loại chất hoà tan có

g mài mon cục tốt

Đặc tinh chính:

Giảm thiểu tôi đa sự sáo trộn các lớp đất, khả năng tương thích cao của lõi cung như

võ bắc thấm với nhiều loại đất, dễ dàng th công, hiệu suất có thể đạt tới 10000

mingiy, có Ì động và phát huy tác dụng tới

độ sâu 60m.

Lợi thể khi thi công:

Chỉ phí thấp, thời gian cô kết nhanh hon so với các phương truyền thông như dip giatải hoặc giếng cát, iết kiệm được khối lượng dio dip, rút ngắn được thời gian thi

công, giảm chi phí vận chuyển, chi phi thi công.

1.2.4 Phương pháp xử lý nền dat yêu bằng phương pháp gia tải trước

Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh ế nhất để xử lý nề đất

yếu, Trong một số trường hợp phương pháp chất tải rước không dùng giếng thoát

nước thing đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nỀn cho phép Tảitrọng gia tải trước có thé bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương la

Tải trọng gia tải thường được sử dụng là ct đắp với chiều cao dip có thé từ 1 - lâm,thời gian gia tả từ vài thing hoặc vải năm ty theo yêu cầu của công tình Một số

công trình có mặt bằng lớn có thể áp dụng biện pháp thi công kiểu cuốn chiếu để tiền

độ thi công luôn được đảm bảo, hiệu quả xử lý nền đắt yêu được do đạc, chứng minh

rất tốt trong thực tổ Trong quá trình gia tải ta đặt quan trắc lún, khi độ lún do gia tảitrước đạt được kết quả mong muốn thì cho tiễn hình đổ tải

Mục đích của việc gia tải trước:

+ Tăng khả năng chịu tải và giảm độ nén lún của nén đất yếu

+ Dat més được cai thiện hay (dat được gia cổ) phần lớn bằng việc ép nước trong đắt

a ngoài, tăng cường độ chống cất nên tiết kiệm diện ích móng

4+ Cổ hiệu quả kinh 6 cao đối với các công trình có mặt bằng thi công lớn

1.2.5 Phương pháp xử lý nền đắt yẫu bằng vải địa kỹ thuật

“Trong những năm gin đây, vai địa kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi ở nước ta, đặc

biệt là wong gia cổ nền các công trình đắt dip Vai địa kỹ thuật được chế ạo từ những sản phẩm phụ của du mô, tùy theo hợp chit và cách cầu tạo mỗi loại vải địa kỹ thuật

só những đặc tính cơ lý hóa như sức chịu kéo,d thắm nước, độ dãn, môi trường thích

nghi khác nhau Tùy theo mục đích sử dụng, vải địa kỹ thuật có thẻ được sử dụng.

để: Lam cốt gia cổ cho khối dip; Làm chức năng như mặt phân cách nước; Lam vật

liệu tiêu nước, lọc ngược Ngoài ra vả địa kỹ thuật còn dùng để chẳng xói mòn, bảo

vệ bờ vv

Phân loại vai địa kỹ thuật Vải ĐKT được chia làm ba nhóm chính dựa theo cấu tạo sợi:

dt, không dt và vai địa phức hợp,

+ Nhóm dệt gồm những sợi được dét ngang dọc giống như vải may, như vải địa ky

thuật loại đệt polypropylen Biển dang của nhóm này thường được thí nghiệm theo 2

hướng chính: hướng đọc máy và hưởng ngang máy Sức chịu kéo theo hướng dọc máy bao giờ cũng lớn hơn sức chịu kéo theo hướng ngang máy, Vải dệt thông thường được

ng dụng lầm cốt gia cường cho các công tác xử lý nn đất khi có yêu cầu.

+ Nhóm không dệt gdm những sợi ngắn và sợi đài liên tục, Không theo một hướnnhất định nào, được liên kết với nhau bằng phương pháp hóa (dùng chất dính), hoặc

nhiệt (dùng sức nóng) hoặc cơ (dùng kim dai).

+ Nhóm vải phúc hop à loại vải kết hợp giữa vải de và không đệ, Nhà sin xuất maynhững bé sợi chịu lực (at) lên trên nỀn vải không dệt để ạo rà một sin phẩm có đủ

các chức năng của vai dệt và không dệt.

Ứng dụng của vải địa kỹ thuật Trong giao thông vai, ĐKT có thé lâm tăng độ bền, tính

n định cho các tuyển đường di qua những khu vực có nén đắt yếu như đắt sét mềm,bùn, than bùn Trong thủy lợi, dùng che chin bŠ mặt vách bờ bằng các ông vài DKT

độn cát nhằm giảm nhẹ tác thủy động lực của đồng chấy lên bờ sông Còn trong xây

dụng, ding để gia cố nền đất yéu ở dạng bắc thắm ứng dung trong nén móng Dựa vào mục đích, công dụng chỉnh, người ta chia vải DKT thành 3 loại: phân cách, gia cường, và tiêu thoát và lọc ngược.

+ Chức năng phân cách Các phương pháp thông thường để ổn định hoá lớp đất đắp

bão hoà nước à phải tăng thêm chiều diy đắt dip để bù vio lượng,

bị mắt do lún chim vào nên đất yếu trong quá trình thi công Mức độ tin thất có thểhơn 100% đối với đất nền có CBR (chi số biểu thị sức chịu tải của đất và vật liệu ding

trong tinh toán thiết kế kết cấu của áo đường theo phương pháp Tạp chí Khoa học

Công nghệ Hang hải Số 23 - 8/2010 28 của AASHTO.) nhỏ hơn 0,5 Việc sử dụng.loại vải ĐKT thích hợp đặt giữa dit yếu và nền đường sẽ ngăn cân sự trận lẫn của hailoại đắt Vai ĐKT phân cách ngăn ngừa tổn thất đất đắp và vì vậy tiết kiệm đáng kểchỉ phí xây dựng Ngoài ra, vải ĐKT còn ngăn chặn không cho đất yêu thâm nhập vào.cốt liệu nền đường nhằm bảo toàn các tính chất cơ lý của vật liệu dip và do đó nỀn

đường có thể hip thụ và chịu đựng một cách hữu hiệu toàn bộ tải trong xe,

+ Chức năng gia cường Dưới tải ong bánh xe khả năng chịu tải của nền đường có vải

KT chủ yếu là do chức năng phân cách (nhằm duy tì chiều day thiết kế và tinh chất

cơ học ban đầu của các lớp cốt liệu nén móng đường) hơn li chức năng gia cường vềkha năng chịu kéo của kết cấu Tong trường hợp xây dựng để, dip hay đường din vào

cầu có chỉ cao đất đắp lớn, có th Khả năng trượt mái hoặc chu in vi ngang

của đất dip, vải ĐKT có thé đồng vai trồ cốt gia cường cung cắp lực chống trượt theo

phương ngang nhằm gia tăng ổn định của mái đốc Trong trưởng hợp này vải ĐKT có.

chức năng gia cường Mãi dốc taluy 6 vải địa kỹ thuật gia cường

+ Chức năng tiêu thoáu lọc ngược Đối với các nền đắt yếu có độ Am tự nhiên lớn và độ

di tấn nhanh chống áp lực nước lỗ rỗng thing dư tong quá tình th công cũng nhưsau khi xây dựng và dẫn đến sức kháng cắt của nỀn đất yêu sẽ được gia tăng

“rong các công trình thuỷ công, vải DKT được sử dụng làm lớp lọc ngược của công

trình sau bến trồng chấn Ha têu chuẩn để đánh giá vỀ đặc trmg lọc ngược là khảnăng giữ đất và hệ số thim của vải Vải DKT cần phải có kích thước lỗ hổng đủ nhỏ

để wsin chặn không cho các hạt dit cin bảo về di qua đồng thời kích th ngcũng phải đủ lớn để có đủ khả năng thắm nước bảo đảm cho áp lực nước lỗ ng được

tiêu tần nhanh.

`Việc sử dụng vải địa kỹ thuật và lưới DKT đem lại nhiều hiệu qua tốt cho công tác xử

lý nền đất yếu va giữ ôn định cho mái dốc dat, có kha năng ứng dụng tốt vào nhiều loại

công tình khác nhau, đây li loại vật liệu mối, được đánh giá là thân thiện với môi

trường nên các cơ quan quản lý nhà nước, các nhà sản xuất, các tổ chức thương mai,

sắc đơn vị hư ắn cần tổ chức các Hội (hảo để giới thiệu, quảng bí cho loại ậtiệu này,

1.2.6 Phương pháp xử lý nền dit yéu bằng phương pháp cọc xỉ 1g đất

Hình 1.2 Thi công cọc xi mang dit

Khi rộn xhmăng vào di sé xây ra quá trình ki im và sau đó là quá trình thứ sinh Quá trình lầm là quá trình thủy phân và hydrét hóa ximăng, được coi là quá trình hình

thành nên độ bền của đắt gia cổ Quá trình kiểm sẽ tạo ra một lượng lớn hydroxytcanxi im tăng độ pH của nước lỗ rồng trong đất, tạo điều kiện thúc diy quá tình thứsinh Ở điều kiện bình thường, các khoáng vật sét có thành phần hoá học chính là các

ôxft nhôm và sich khá bén vững, khổ bị hỏa tan, song trong mỗi trưởng kiểm có độ

pH cao, chúng d& bị hoà tan dẫn đến sự phá hủy của khoáng vật Các 6 xit nhôm vàsilích ở dạng hòa tan tạo nên một phần vật liệu đông cứng và làm tăng cường độ củahỗn hợp đắt ximăng Quá tỉnh thứ sinh xủy ra chậm chap trong một tồi gian dù

Công nghệ Jet - Grouting là một công nghệ trộn sâu dạng ướt, được phát minh ở Nhật Bản năm 1970, sử dụng ta vữa phu ra với áp uất cao (200-400 atm) và với vậ tốc

lớn Q 100 mv), sức phần từ đắt xung quanh lỗ khoan bị xô ti ra và được hoà trộn

với vữa phục Trải qua nhiều hoàn thiệ và phát triển, đến nay công nghệ này đã được thửa nhận rộng khắp, được kiểm nghiệm và đưa vào tiêu chuẩn ở các nước phát triển trên thé giới.

1.3 Luận chứng chọn phương pháp xử lý nén bên dưới sàn giảm tải vào cầu

1.3.1 So sánh tính khả th của các giải pháp xử lý nền

Phạm vi ứng dụng của các phương pháp xử lý đất yếu được tôm tắt ở bằng 1.1

Bảng 1.1: Phạm vi ứng dụng các phương pháp sử lý đắt yếu và một số lưu ÿ

Phương

pháp man

Kiễm tra cao độ mục nước ngầm, và áp

Đệm cát | Chi áp dụng đổi ting đắt yếu mỏng < âm,

lực nước ngằm.

“Ấp dùng với đất có độ hoàn thô rồi re, 15 Cần thiết phải kiếm ta thời gian lún, tốc

coc car | AP NENT ENS hoàn

rng lớn và cổ mục nước ngm su

“Rp dụng đối với công win có mặt bằng

-Bắc pine : OSE | không có vin để về ổn định Giả thuyết

tương đối lớn, thời gian thi công nhanh và

thấm só thể ting

hải ó ti trong gia ti trước

Gia |Ấpdungđiiviicnguiihchophipdộ | Co ih ob be phn Sp UE dip dit dn dtước | tan ke sao thiết kế va không bị mắt bn định

Phin bỗ ng suất đều, tang khả năng chịu [ Phải Kiếm trađộ ôn định của mái độc và

Vaidia | kếo của đất ú giảm áp lựclên tưởng chấn |tường chắn có thé kết hợp với vt Liga

kỹ thuật | ngăn cách giữa các lớp đất yêu và lớp đắt | san lắp nhẹ Sử dụng theo chỉ dẫn kỳ

đập hoặc thay th, Thoát nước tốt how, | thu ea nhi cungcấp.

¬ Kids ham h ving thích hiim ta bảm lượng xi măng thích h

mang Gia cổ sâu, có thé áp dụng nhiêu loại dat, s “P

h theo thí nghiệm trong phòng.

đất

Mỗi phương pháp đều cỏ ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng, ty vào hoàncảnh cụ thé mà người tự vẫn lựa chọn rà phương pháp ti wu nhất Dang cọc ximăng

dắt xử lý nền là một phương pháp không mới ở nước ta, nhưng đến nay vẫn chưa được

nghiên cứu đầy đủ, khi thực hiện đã chứng tỏ rằng đây là biện pháp rất kinh tế, thìsông nhanh, áp dụng cho nhiề loại đất

1.3.2 Lya chọn phương pháp cọc xi

vào cẩu [1JI2Jf3]

đễ xử lý nền bên dưới sàn giảm tải

c

ở Viện

Việc nghiên cứu về sử dụng cọc ximăng - dắt đã được tiến hành khá nhi

thuật Châu A (Balasubramaniam, 1988) ở Đông Nam A (Broms, 1984) Năm 1989Law ở Viện kĩ thuật Châu A đã tiến hành nghiên cứu trong điều kiện thí nghiệm nền

ba trục, nén một trục và thí nghiệm nén nở hong về đặc trưng biến dạng và độ bằn của

đất sét yế yếu làm tăng độ bềnđược xử lý bằng ximing Tron 10% ximang với ditnến nở hông 10 Lin, áp lực cố kết trước tăng 2 đến 4 lần Hệ số cổ kết quan sit được

Miura (1987) đã tiến hành nghiên cứu tại một công trường trên đất sét Ariake ở Nhật,

tỉ số giữa độ bền ở hiện trường và trong phòng trung bình vào khoảng 70% Honjo(1991) đã tiến hành thí nghiệm khối đắp có quy mô thực, chiều cao 5.0m trên đất sét

yếu được cải tạo bằng cọc ximing theo phương pháp trộn sâu Coc ximăng được thi

công theo các sơ đồ khác nhau kh cùng điều kiện tải trọng, qua đó nghỉ

chịu tải của nền và sơ dé biến dạng ứng với từng sơ đồ,

‘Qua quá tình phát triển, hiện nay có các phương pháp tinh cọc ximăng đắt như sau:

Phuong pháp tính toán theo quan điểm cọc làm việc như cọc:

Theo quan điểm le đầu cọc được đưa vio ting49 cúng tương đối lớn và

đắt chịu ti, Khi đồ lực tryỄn vào móng sẽ chủ yếu đi vào các cọc ximăng lắt (bỏ qua

sự làm việc của đất nền dưới đáy móng) Trong trường hợp cọc không đưa được xuốngting đất chịu lực thì có thé ding phương pháp tính toán như tinh toán vớ cọc ma sắt

- Phương pháp tính toán theo quan điểm như nền tương đương:

Nén cọc và đắt đưới đáy móng được xem như nén đồng nhất với các số liga cường độPas Ca, Ew được nâng cao (được tính từ ọ, C, E của đất nền xung quanh cọc và vật

liệu làm cọc)

Phương pháp tinh tin theo quan điểm hỗn hợp

+ Tính theo Viện Kỹ thuật châu Á A.LT

Kha năng chịu tai của cọc xi mang dat được quyết định bởi sức kháng cắt của đất sét

yu bao quanh (đất bị phá hoại) hay sức kháng cắt của vật liêu cọc xi mang đất (c ximăng đất phá hoại Kh năng chịu tả giới han của nhóm cọc phụ thuộc vào độ bin cắtcủa đất chưa xử lý giữa các cọc và độ bền cắt của vật liệu làm cọc Độ lún tổng cộnglớn nhất lẤy bằng tổng độ lún cục bộ của khối được gia cổ và độ lún cục bộ của đấtnăm đưới khối

+ Tính theo quy phạm Trung Quốc DBI 08-40.94

+ Tính theo tường phái Châu Âu

~ Phương pháp phin tử hữu hạn

Sử dụng các phần mềm, chương trình mô hình hoá bài toán thành các phan từ

các phương trình vi phân được đưa về dạng giải các hệ các phương trình đại số, từ đó

xác định được các ân số cần tìm, phương pháp nay cho kết quả khá chính xác.

* Các phương pháp đánh giá chất lượng cọc ximăng đất: [2]

~ Biến dạng nhỏ (PIT):

Phương phấp biển dạng nhỏ cũng xuất hiện cùng với phương pháp Sonic, nhưng cũng,

chỉ áp dụng cho móng cọc của công trình để phát hiện khuyết tật trên cọc đơn chế tạo

bằng bêtông cốt thép hoặc bằng thép ha theo phương đứng hoặc xiên Vào năm 2004,trong khuôn khổ để tả độc lập cấp nhà nước "Cổng dưới để" do Viện khoa học Thủy

Lợi chủ trì đã nghiên cứu và thực hiện thí nghiệm này cho cọc ximăng đất để xác định.

khả năng xuất hiện khe hở, mức độ thay đổi đường kính cọc thi công bằng phương pháp Jet - Grouting, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam đã thực hiện thí nghiệm này

4 đánh gi chất lượng cho 04 coe ximăng đất đường kính 800mm chigu dài Sm tại Bãi

thử cọcxi măng đắc Trạm nghiên cứu tải nguyên nước ven biển, Đỗ Son, Hải PhòngPhương pháp biển dang nhỏ dựa tên lý thư ng ứng suất theo một phương

trong thanh đản hồi, trong đó thay đổi kháng trở trong cọc và sức kháng của đất nền sẽ

tạo ra sóng phản hồi trở lại định cọc

“Tác dụng lực tạ đình cọc, sóng ứng suất sẽ tuyỄn xuống theo thân cọc với vận tốc

sống e, đó là một hàm của mô-đun đàn hi của vật liệu c ty trọng p Vì kháng, trở cọc có quan hệ trực ti với tiết diện và modul đàn hồi cọc, nên cũng là

thước mặt cắt ngang và chất lượng cọc

- Phương php khoan lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng

Là phương pháp phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng cho nhiều phương pháp thicông khác nhau Một số công tình còn kết hợp với phương pháp thí nghiệm khác đểánh giá chất lượng cọc rên hiện trường

“Các mẫu được lẫy trục tiếp từ hiện trưởng bằng các phương pháp và thiết bị lấy mẫuchuyên dụng, giữ tối da tình trạng nguyên dạng của kết edu, Các mẫu được vận chuyển

về phòng thí nghiệm, sau đó thí nghiệm các tính chat cơ lý cần thiết trong phòng.

Phương pháp thí nghiệm cất cánh hiện trường (VST)

“Thi nghiệm cắt cánh hiện trường lẫn đầu tiên xuất hiện ở nước Anh và Thụy Điễn vionăm 1948 để thi nghiệm đắt sét, au này phát triển ở các nước Anglo-Saxon vi trên thể

giới

‘Thi nghiệm này theo nguyên tắc là cất đắt trên một mặt phẳng định sin tạo bởi mộtngẫu lực xoắn để đất bị cắt xony tồn (ph hủy) xung quanh cánh cit, Cin bằng giới

hạn của mômen kháng của lục dính xung quanh bé mặt cắt chính là bằng mômen xoi

phương pháp này cho kết quả tính toán là lực dính.

= Phương pháp thi nghiệm xuyên cắt thuận (SCPT)

Thí nghiệm xuyên cắt thuận thực chất à thí nghiệm xuyên tinh nhưng không dùng mũ

côn mà dùng cánh cắt Thí nghiệm được tiến hành bằng cách nhắn cin xuyên có cánh

vào cọc thí nghiệm, mũi của cánh xuyên được cắm vào tim cọc, áp lực kháng xuyên được ghi chép và tinh toán, từ đó cường độ kháng cắt của cọc thí nghiệm được xác

định Thí nghiệm này nhằm xác định cường độ đọc theo thân cọc và được thực hiện từ

đình xuống mũi cọc,

= Phương pháp thi nghiệm nén tinh

“Thí nghiệm nén tinh nhằm kiểm tra sức chịu tải của coe Đây là thí nghiệm đất tiền và

phức tạp nên chỉ tiến hành ở dự án lớn và kết cấu quan trọng, với các dự án thông

thường nên sử dụng các phương pháp khác để đánh giá sức chịu tải

Day là một phương pháp thí nghiệm hiện trường cho kết quả chính xác nhất sự làmviệc thực t của cọc Song trong nước hiện nay cũng chưa có một tiêu chu: hay quy

tình riêng nào nói về vấn 48 thí nghiệm c tải cọc xi ming - dit Các thí nghiệmchất tai mà Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng

thực hiện cho đến thời điểm này đều được đựa vio cơ sở tiga chun TCXD 190: 1996, (Móng cọc tết diện nhỏ) Quy tinh thí nghiệm cọc thì dựa vào TCXDVN 269.2002

“Coe Phương phip thí nghiệm bằng tải trọng tinh Ép dọc trục" Cin có nhiễu nghiêncửu chỉ tiết hơn về quy tình thiết bị, phương pháp thực hiện, kết thúc thí nghiệm, xử

lý kết quả để áp dụng phù hợp cho cọc ximăng - đất

14 Kế luận chương 1

Trong chương này đã trình bày các khái niệm về dit yếu nén dit yếu và các phươngpháp xây dựng công tình trên nén đắt yếu, Khi xây dựng công tình trên nén đt yếu,phải áp dụng toàn diện các biện pháp sử lý đối với kết cầu bên tên, kết cầu móng vàđổi với xử lý nbn, Đôi khi nói đến đất yếu người ta thường nghĩ ngay đến xử lý nền

”

nhưng thực tế thi gi pháp gia cỗ, xử lý nén chỉ là một trong các giải pháp được vận

dụng trong các phương pháp xây đợng công tinh rên nén đẤt yếu

Đinh gi đất yêu cho xây dựng là một trong những đối trợng nghiên cứu và xử lý rt

phúc tạp, đôi hỏi công tác khio sắt, diễu tra, nghiên cứu phân ích và tính toán rất

công phụ Khi xây dựng công trình trên đắt yếu mà không có biện pháp xử lý có thể sẽ

gây hư hỏng, vì vậy nghiên cứu đắt yếu có mục đích là én định và an toàn công trình

(Giảm tổng độ hin, kin lệch, tăng sức chịu tả của nền, rất ngẫn thi gan thì công, giảm

chỉ phí đầu tư xây dựng, bảo vệ môi trường) Việc lựa chọn phương pháp xử lý đất yêu

cũng rit quan trong, mỗi phương pháp đều có phạm vi ứng dụng riêng, đôi khi phải kếthợp với nhau để tạo ra hiệu quả xử lý cao nhất Do đó người thiết kế căn cứ vio điềukiện cụ thể của nÊn, địa hình, địa chất, khả năng thi công mã để ra phương án hop

lý nhất

ết đất

Xử lý

nhằm đưa chất kết đính vào tong dit Coc xi mang đất là giải pháp công nghệ thích

n bằng cọc xi ming dit là kỹ thuật cãi tạo đất yếu thuộc nhóm gắn

hợp để xử lý dat yếu tại Việt Nam và trên thé gid lên kinh tĐây là giải pháp xử lý {hi công nhanh, không có chit thi, không có độ hin thứ cấp, có thể được sử dụng để

gia cố nén đất dip, làm móng cho nhà công nghiệp, bảo vệ hỗ đào sâu, xử lý nền đểlin biển, bảo vệ mái đốc ven sông (cất cung trugt) Tuy nhiên những nghiên cứu về

biện pháp này chưa thật đầy đủ, đặc biệt khi áp dung cho công trình Thủy lợi: trong

tính toán thi cần tổn nhiễu quan điềm, trường phát khác nhau, chủ yếnphải dựa vào kinh nghiệm và hiểu biết của người tư vẫn dé thiết kể; khi đánh giá chấtlượng cũng vấp phải nhiều vấn đẻ như nên sử dung ác bước tiến hành.én pháp nào,

ra sao Tiêu chun 385 ~ 2006 chỉ để cập đến phương pháp trộn kiễu cơ khí, và cũng

chưa thậtcụ thể, khó khăn khi áp đụng Luận văn này tập trung đi sâu vào ai nội dung

trên, nghiên cứu Gm hiểu và áp dụng cho một công tình thực tế, g6p phần làm sáng tỏ

và cho sự phát triển của công nghệ cọc ximăng dit,

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN THIET KE CỌC XI

MĂNG DAT

2.1 Khái niệm vé cục xi măng đắt

2.11 Khái

Cục xi măng dit lên tiếng Anh là Decp Soi Mixing hay DSM) được nghiên cứu ở

Nhật bởi giáo sư Tenox Kyushu của Dai Học Tokyo vào những năm 1960, Loại cọc

này sử dụng cốt liệu chính là đất tại chỗ, gia cổ đới một ham lượng xi ming và phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại và các tính chất cơ - lý ~ hóa của đất nền Nó mang lại

có là đất cát Cọc xi ming đất thường

Method)

Coe xi mang đất có thể làm móng sâu, thay thé cọc nhi (ong một số điều kiện áp

hiệu quả kinh tế cao khi địa chất nơi được gia

được thi công bing công nghệ trộn sâu hay gọi tt là DMM ( Deep Mi

dụng nhất định); Làm tường trong đất (khi xây đựng ting hằm nhà cao ting); Chốngthắm, ign mặn ( đối với các công trình dé biển, cổng); Gia cổ nén Thông thường.

loại cọc này không có cốt thép, song trong một số trường hợp cần thiết, cốt thép cứng

có thể được ấn vào cọc vữa khi vừa thi công cọc xong.

Sir đụng xi mang rộn cường chế với đất nỀn nhờ các phản ứng hóa học vật lý xảy ralầm cho nên đồng rin thành một thể cọc xi măng dit có độ én định cao chịu lực tốthơn nhiều lần so với nền ban đầu

Khi độ sâu hé móng từ 6 ~ 18 m mà ứng dụng phương pháp cọc xi ming đắt làmsấu chịu lục, chống gửi sẽ thu được kết quả tốt

212 tu điền cia cọc xỉ ming đắc

Một số ưu điểm của cọc xi măng đất:

- Tăng khả năng chống trượt của mái dốc,

- Tăng cường súc chịu tải của đắt nền:

- Giảm ảnh hưởng chin động ca ông tình lân côn:

- Tránh biện tượng hóa lỏng của đất rồi;

= C8 lập phần đắt bị 6 nhiễm;

~ Ôn định thành hố đào;

~ Giảm độ lún công trình;

- Ngăn được nước thắm vào hỗ đảo;

~ Ding kiểu twig trọng lục nên không phải đặt thanh chẳng, tạo điều kiện thị công hồtrồng rắtthông thoáng:

~ Thi công đơn giản nhanh chồng;

~ Sử dụng vật liệu có sẵn, cốt liệu chính là đất tại chỗ nên giá thành rất thấp, hiệu quả kinh tế cao;

~ Thiết bị thi công không quá đất;

- Quá trình khoan có thé kiểm tra được địa chất khoan nhờ thiết bị tự đông do và ghỉ

mômen xoán ở đầu cần khoan;

- Kha th công được te động hóa gần nh hoàn toàn, saw kh định vị mấy khoan sẽ tiến hành khoan một cách tự động, hàm lượng vữa xi mang sẽ được tự động điều chính

cho phù hợp với tình hình địa chất tùy thuộc mômen xoán đo được ở đầu cần khoan;

- Chất lượng thi công không phụ thuộc nhiễu vào yếu tổ cơn người;

= Công trường thi công Không gây 6 nhiễm, mắt vệ sinh có thể áp dụng cho chất hẹp

khu vực vũng xa

2.1.3 Giới thiệu công nghệ trộn sâu khoan phut vita cao áp — Jet Grouting:

Phương pháp này là sự kết hợp lợi thé của trộn cơ học với phun via lồng (Jet —

Grouting) Máy có cả đầu trộn và vời phun, có thể tạo nên các trụ đường kính lớn hơn.đường kính đầu trộn

Hiện nay trên thể giới đã phát triển ba công nghệ Jet-Grouting:

- Công nghệ đơn pha S: Tạo ra các cọc xi ming đất có đường kính từ 0.4 - 0,8 m.

Cong nghệ này chủ yêu dùng để thi công nén đắt đắp, cọc

= Công nghệ hai pha D: Tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính từ 0,8 ~ 1.2m Công

nghệ này chủ yến để thi công các tường chin, cọc, hào chống thắm

- Công nghệ ba pha T: Là phương pháp thay thé đắt ma không xo trộn đắt Công nghệ

T sử dụng dé làm các cọc, tường ngăn chống thắm có thể tạo ra các cọc đường kính

tới 3m, Sơ đồ công nghệ Jet Grouting xem hình 2.1

= —¬ —

sẽz

tàng

gant

Hình 2.1 Công nghệ Jet Grouting (a Công nghệ S: b Công nghệ D: Công nghệ T)

214 Tién hành phương pháp cọc xi ming đất: [3]

2.1.4.1 Phương pháp tinh toàn theo quan điển lầm việc như cọc

a Đánh giá én định các cọc gia cổ theo trạng thái giới han 1

Kha năng chịu lực của công trinh phụ thuộc vào số lượng và cách bé trí các cọc trongkhối móng Kết quả phân tích tính toán thể hiện thông qua lực tác dụng lên cọc: M, N,Q

Đề móng cọc đảm bảo an toàn cần thỏa man các điều kiện sau:

+ Lực lớn nhất trong một cọc: Nmax < Pgh/fs

+ Mômen lớn nhất trong một cọc: Mmax < [M] của vật liệu làm cọc

+ Chuyên vị của khối móng : S < [S]

trong đó:

Pah - Sức chịu tải giới hạn của cọc XMĐ;

[M] ~ Momen giới hạn của cọc XMD;

Fs ~ Hệ số an toàn

Việc tinh toán lực M, N, Q và chuyển vị móng cọc có thể ding các phần mềm hiện có

để tính toán Trong trường hợp không có phần mém dé tính toán các điều kiện dn định.trên có thể viết lại như sau:

~ Trường hợp tải trọng đúng tâm:

DN Oy

iw OS

N,

trong đó:

'NHax - tai trong tác dung

EN - tổng tải trong tác dung lên dai cọc;

Mx, My - momen uỗn do tai trong gây ra đối với các tre chính của đầy đài cọc;

xi, yi - khoảng cách từ trục chính của đài cọc đến mỗi trục

x,y - Khoảng cách từ trục chính của đài cọc đến trục cọc khảo sit

inh gid én định các cọc gia cố theo trạng th giới hạn 2

Tinh toán theo trang thi giới hạn 2 đảm bảo cho móng cọc không phát sinh biển dạng

và độ lún quá lớn

Si <[SI

trong đó: [S] - độ lún giới hạn cho phép;

YSi- độ lin tổng cộng của móng cọc.

214.2 Phương pháp th toán theo quan diém như nễn tương đương

Nên cọc và đất đưới đáy móng được xem như nền đồng nhất với các s igu cường độ

od, Cid, Etd được nâng cao (được tính từ 9, C, E của đất nn xung quanh cọc và vật

liệu fim cọc) Công thức quy đổi trơng đương ot, Cd, Etd dựa trên độ cứng của cọc

XMĐ, dai h

xi măng đắt thay thể trên diện tích đất nền.

diện tích đất được thay thé bởi cọc XMB Gọi m là tỷ lệ giữa diện tích cọc

gtd = mọcoe+(1-m)gnễn

Cd = mCcge+(1-m)Cné

Etd = mEcọc + (1-m)En

trong đó:

Ap- Diện tích dit nén thay thé bằng cọc XMD;

As- Diện tích đất nền cần gia cổ,

‘Theo phương pháp tính toán này, bai toán gia có đất có 2 tiêu chuẩn cần kiểm tra:+ Tiêu chuẩn về cường độc gtd , C của nền được gia cổ phải thỏa mãn diễu kiện sức

chịu tải dưới tác dung của tải trọng công trình,

+ Tiêu chuẩn biển dạng: Médun biến dạng của nền được gia có Etđ phải thỏa mãn đảm.

bảo nền không lún quá giới hạn cho phép.

Có thể dùng các công thức giải tích và các phần mm địa kỹ thuật hiện có để giải

quyết bài oán này

Phương pháp tinh toán theo quan điểm hỗn hợp

* Cách tính toán của Viện Kỳ thuật châu Á A.LT:

4) Sức chịu tai của cọc đơn

Khả năng chịu tải của cọc xi măng đất được quyết định bởi sức kháng cắt cũa đắt bao

<quanh (đất bị phá hoại) hay sức kháng cắt của vật liệu cọc xi mang đắt (cọc xi mangđất phá hoại) Loại phá hoại đầu phụ thuộc cả vào sức cản do ma sát mặt ngoài và sứcchiu chân cọc xi mang dit, loại su còn phụ thuộc vào sức khíng cất của vật liệu cọc

xi măng đắt Khả năng chịu tai gi fi hạn ngắn của cọc xi ming đất đơn trong đất sét yếu khi đất phá hoại được tính theo biểu thức sau:

RH 42.25 nd )CyQui

trong đó:

4 đường kính của cọc ximing.

Hoge chiều đài coe ximăng đất,

C,- độ bin cất không thoát nước trung bình của đít sét bao quanh, được xác định bằng

thí nghiệm ngoài tời như thí nghiệm cắt cánh và xuyên côn.

Gia thiết là sức cản mặt ngoài bằng độ bồn cắt không thoát nước của đất sét Cụ và sứcchịu ở chân cọc ximăng đất tương ứng là 9C, Sức chịu ở chân cọc ximăng đất reokhông đồng vio ting nén chặt thường thấp so với mặt ngoài Sức chịu ở chân cọcximăng đất sẽ lớn khi cọc ximing đất cắt qua ting ép kin vào đắt cứng nằm dưới cósức chịu ải cao Phần lớn tải trong tác dụng sẽ truyền vào lớp đất ở dưới qua đây củacoe ximăng đất, Tuy nhiên sức chịu ở chân oge ximang đất không thể vượt qua độ bénnến của bản thân cọc ximing đất

“Trong trưởng hợp cọc xi măng đắt đã bị phá hoại trước tì các cọc xi măng đắt đượcxem tương ty như một lớp đắt sét cứng nút nẻ, Độ bên cắt của hỗn hợp sét ở dang cục

Khi xác định hay hợp thể đặc trưng cho giới hạn trên của độ bi

xuyên hay cắt cánh, giới hạn này vào khoảng từ 2 + 4lằn độ bên cắt dọc theo mặt liênket khi xác định bởi thí nghiệm nén có n6 hông,

ng sat.

(Dp bo sp cóo cục được | ứng su phn

thợ quạt

Hình 2.2: Sơ đồ phá hoại của Ất dính gia cổ bằng cọc xi ming dit

Đường bao phá hoại tương ứng trên hình 2.1 Khả năng chịu ải giới hạn ngắn ngày docoe ximäng đắt bị phá hoại ở độ sâu được tinh từ quan hệ

Quy unin A2 x3 5 Có +SP,)

trong đó.

Coge - lực dính của vật ấu‘ege

ximang-P, - áp lực ngang tổng cộng tác động lên cọc ximing - đất

Giả thiết góc ma sát trong của đắt là 30° Hệ số áp lực bị động tương ứng Ky khi 0,2

—.

Giả thitlà P, =P, + 5C,

trong đó

, -ấp lực ting của fe lớp phủ bên trên;

CC độ bên cất không thoát nước của đất bao quanh

5) Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc ximang đất

“Ỉ l[ Í[ [ Í l[

: ete

LTE VERA

“Trong trường hợp đầu sức chống cắt dọc theo mặt phá hoi cắt qua toàn bộ khối sẽquyết định khả năng chịu tả và khả năng chịu tả giới hạn của nhóm cọc ximăng đất

Hệ số 6 ding cho móng chữ nhật khi chiều dai lớn hơn chiễu rộng nhiễu đức là

1L >>B) Còn hệ số 9 dùng cho mồng vuông,

Trong thiết kế, kiến nghị không dùng khả năng chịu tải giới hạn vi phải huy động sức

kháng tải trong lớn nhất làm cho biển dạng khá lớn, bằng 5-10% b& rộng vùng chu tảiKha năng chịu tải giới hạn, có xét đến phá hoại cục bộ ở ria khối cọc ximăng đắt, phụthuộc vào độ bin chống cit trung bình của đất đọc theo mặt phá hoại gin tin như

trong hình 2.3, Độ bền cắt trung bình có thể tinh như khi tính ổn định mái dốc Khả năng chịu tải giới hạn có cha ý đến phá hoại cục bộ, được tính theo biểu thức:

b

SC y(140,2)

dc D

trong đó.

của vùng én định chịu ảnh hưởng của din ích tương đổi của cọc ximãng dit a (bx1)

và độ bền cất của vật liệu cọc ximing đất

nh toán biển dang

Hình 2.5: Sơ đồ tính toán biến dang

“Tổng độ lún của công tinh xây dựng rên bằng cọc ximing đất như trênhình 2.5 Tổng độ lún lớn nhất lấy bằng tổng độ lún cục bộ của toàn khối

Tức là

S=Si+S;

trong đó:

S) - độ lún cục bộ của khối đất nền sau khi được gia cường;

độ lún cục bộ của tang đất nằm dưới mũi cọc ximăng dat,

* Céch ính toán theo quy phạm Trung Quốc DBI 08-40-94

4) Lực chịu tải cho phép của cọc đơn xi mang đắt nên xác định thông qua thí nghiệm tải trọng cọc đơn, cũng có thể tớc tính theo công thức:

P,=n đục Ap

hoặc P, = Up 2 qu Ay +a Ap Rp

trong dé:

P, - lực chịu tải cho phép cọc đơn (kN);

st số bình quân cường độ kháng nén (kPa) của mẫu thử xỉ măng đắt trong phòng

(khối lập phương với chiều dài cạnh là 70,7mm) có công thức phối trộn xi măng đắt

như của thân cọc, 90 ngày tui và rong điều kiện bảo dưỡng tiêu chuẩn;

1, chiều diy của lớp it thứ ï xung quanh cọc (m):

Rp - lực chị ti (kPa) của đất mông thiên nhién mũi cọc;

.œ - hệ số rất giảm lực chịu tải của đắt móng thiên nhiên ở mũi cọc, có thể lấy 0,4 ~

06

b) Tinh toán biến dang

‘Tinh toán biển dang của đất móng hỗn hợp cọc xi mang đắt chịu lực phải baotông của biển dang co nền của cụm cọc xỉ măng đất và co nén biển dang của lớp đất

chưa gia cố dưới mũi cọc Trong đó trị số biển dang co nén của cụm cọc có thể căn cứ.