Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp cọc đất xi măng xử lý nền đường đầu cầu Chàng Ré, tỉnh Sóc Trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ VAN QUE

NEN DUONG DAU CAU CHANG RE, TINH SOC TRANG

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số: 60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: TS.PHẠM QUANG TÚ

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu, hinh ảnh, biểu đồ trong đề tải đều là chân thực, không tring lặp với bắt kỳ nghiên cứu. mào trước day Các biểu đồ, số liệu và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích

nguồn thu thập chính xác rõ rằng

Hà Nội, ngây 20 tháng 12 năm 2017

‘Tae gid luận văn

Lê Văn Quế

LỜI CẢM ƠN

Lõi đầu tiền cho học viên gửi đến quý Thầy Cô trong Bộ môn Địa Kỹ thuật thuộc

Trường Đại học Thuỷ Lợi lòng biết ơn sâu sắc vì sự tn tình mà các Thầy Cô đã hướng,

dẫn và truyền đạt cho học viên những ki thức quý báu trong các học kỳ vừa qua

Hoge viên xin by tỏ lông bit ơn chân thành.

Moe viên xin chân thành cám ơn Thầy TS Phạm Quang Tú, người Thầy đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn học viên trong thời gian học tập, cũng như trong qua trinh thựchiện luận văn Thầy đã hỗ trợ học viên rit nhiều về việc bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tải liệu và những lời động viên quý bau trong qué trình học viên hoe tập, nghiền

cứu và hoàn thành luận văn nay.

Hoe viên xin chân thành cám ơn các Thầy GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Hoàng Nguyễn Hữu Huế, PGS.TS Hoàng Việt Hùng, PGS.TS Bai Văn Trường, PGS.TS "Nguyễn Hữu Thái, TS Nguyễn Quang Tuấn, TS Đỗ Tuấn Nghĩa, TS Nguyễn Văn

Lệậc và các thầy cô trong Khoa Công trình, Bộ môn Địa Kỹ thuật đầy nhiệt huyết và

lông yêu nghề, tạo điều kiện tốt nhất cho học viên học tập và nghiên cứu, luôn tận tim

giảng dạy và cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng và cần thiết, giúp học

viên giảm bớt rất nhiều khó khan trong thời gian thực hiện luận văn.

Hoe viên xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô, Anh Chị nhân viên của Phòng Đảo tạo

Dai học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi và ban be, gia đình đã giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho họclên trong suốt quá trình học tập và thực hiện

luận văn,

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MUC BIEU BANG x

DANH MỤC CAC TU VIET TAT xi

MỞ ĐÀU 1

CHUONG 1: TONG QUAN VE GIẢI PHÁP XU LY NEN BANG COC DAT XI

MĂNG 4

1.1 Tổng quan về hiện tượng lần đường din vào cầu 4 1.2 Đánh giá nguyên nhân hiện tượng lún đường dẫn vào cầu 4 1.3.5 Phương pháp Coc bôtông cốt thép kết hợp vải dia kỹ thuật " 1.3.6 Phương pháp gia tải trước bằng bắc thấm hút chân không 12 1.37 Phuong pháp xử lý nên đất yếu bằng cọc đất xi mang la

1.3.8 So sinh tính khả thi của các giải php xử lý nền 15

1.4 Sự cổ thường gặp với các đoạn nền đường đầu cầu 15 1.5.3 Công nghệ đơn pha (Công nghệ S) 211.54, Công nghệ hai pha (Công nghệ D): 2l

1.5.5 Công nghệ ba pha (Công nghệ T): 2

1.5.6, Trình tự thí công cọc đất xi măng 231.5.7 Công te thí nghiệm cọc đắt xi mang 23

1.6 Ứng dung thực té của cọc it xi mang trong các công trình xây dựng hiện nay 23

1.7 Kết luận chương 1 26

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHAP XỬ LÝ NÊN BANG COC XI MĂNG DAT 28 2.1 Khái niệm vé cọc dit xi mang 2%

2.2 Nguyên lý tính toán thiết kế 2”

2.2.1 Phương pháp tính toán theo quan điểm cọc đất xi mang lim việc như cọc 30

2.2.2 Phương pháp tính toán theo quan điểm nén tương đương 31

3.23 Phương pháp tinh toán theo quan điểm hỗn hợp của Viện Kỹ Thuật Châu A

(AIT) 32

2.2.4, Tinh toán biển dang 33

2.2.5 Tinh toán các thông số cọc đắt xi mang 362.2.6 Kiểm tra bn định 40

2.2.7 Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mé cầu bằng cọc đắt

xi măng "

2.2.8 Độ lần của mồ cầu 4

2.2.9 Độ lún của nền đường đã được gia cỗ bằng cọc dt xi ming 42.2.10 Phương pháp thi công cọc đất xi măng: 42.2.11 Giám sit, kiểm tra và quan trắc trong qué trình thi công [14] 4

2.3 Kết luận chương 2 50

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIEM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XI MĂNG TÓI ƯU KHI

TRON VỚI DAT KHU VỰC XÂY DỰNG CAU CHANG RE 52

3.1 Giới thiệu chung x2

3.2 Thi nghiệm xác định đặc trưng cơ lý của mẫu đắt trộn với xi măng, % 3.2.1 Các đặc trưng cơ lý của đất, xi măng, nước làm thí nghiệm %4 3.22 Dung ow thết bị thí nghiệm và chain bị vật tự 56

3.2.3 Phương pháp thi nghiệm 37

3.2.4 Đúc mẫu và dưỡng hộ 60

3⁄25 Trình tự thí nghiệm, 61

3.2.6 Tiến hành thi nghiệm nén đơn trục 62 3.2.7 Kết quả thi nghiệm _

3.3, Nhận xét 66

3.4, Kết luận chương 3 or CHUONG 4 THIET KE XỬ LÝ BANG CỌC DAT XI MĂNG DUONG DAN BAU CÂU CHANG RE 69

4.1, Tổng quan về công trình

4.1.1 Giới thiệu về khu vực và công trình thì công

4.12 Giới thiệu về đường dẫn vào cầu Ching Ré.

42 Các sb liệu đầu vào

4.2.1, Địa ng và chỉ iêu cơ ý các lớp đất

4.2.2, Yêu cau thiết

42.3, Sơ đồ tinh toán và các trường hợp tín toán 43, Nguyên lý tinh toán, thiết kế cọc đắt xi mang

43.1 Lựa chọn sơ bộ các thông số cọc dt xỉ ming,

43.2 Tinh toán sức chịu tải của cọc đất xi măng và nền.

4.333 Tính toán lún.

‘coe đất xi măng tối tư

4.4, Tính toán lựa chọn phương án U

4.5 Tỉnh toán giải tích tìm độ lún khi chưa xử lý nền 4.6 Tinh toán đối chiều bằng mô hình số

4.6.1, Các đặc trưng vật liệu tính toán.4.6.2, Trường hợp khi chưa xử lý nỀn

4.6.3, Trường hợp xử ý nên bằng cọc đắt xỉ măng

4.6.4 Trường hợp tinh 6n định trong quá trình sử dụng.

4.7 So sinh phân ích kết quả theo tinh toán giải tích và mô hình số

4.8, Phương án tổ chức thi công.4.8.1, Chuẩn bị mặt bằng thi công

4.8.2, Phương án tổ chức thi công cọc đất xi măng. 4.8.3, Công tác dim bảo chất lượng

4.9 Két luận chương 4

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHAO

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.4 Bổ tr giếng cát trên mặt bằng theo sơ đồ tam giác đều

Hinh 1.5 Nền đường gia cổ bằng cọcbê tông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật

Hình 1.6 Sơ dé phương pháp gia tải trước kết bằng bắc thắm hút chân không Hình 17 Nền đt yếu bị trượt sâu

Hình 1.8 Bố ti trụ rùng nhau theo khối Hình 1.9 Bồ tí tr trộn ớt trên mặt đất

Tình 1.10 Bồ trí trụ trộn khô.

Hình 1.11 Công nghệ đơn pha (Công nghệ S)

Hình I.12 Công nghệ hai pha (Công nghệ D).Hình 1.13 Công nghệ ba pha (Công nghệ T)

Hình 1.14 Coe đắt xỉ mang dùng trong dự án đường sin bay Cin Thơ,

Hinh1.15 Coe đất xi măng ứng dụng dưới bồn chứa xăng dầu Cin Thơ. THình 1.16 Cầu Chợ Kinh khi nghiệm thu hoàn thành.

Hình 2.1 Dây chuyển thi công cọc đất xi măng bằng công nghệ Jet grouting Hình 2.2 Sơ đồ tinh ti số diện tích thay thé a

Hình 2.3 Mô hình tỉnh lún trường hợp AHình 2.4 Mô hình tính lún trường hợp B

Hình 2.5 Các phương pháp bé trí cọc đắt xi măng nên đường dẫn Hình 2.6 Sơ đồ xác định Lp, Ls

Hình 2.7 Phương pháp tính toán ổn định mái đốc,

Hinh 2.8 Mặt cất dọc đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cọc đắt xi măng Hình 2.9 Xác định móng khối quy ước cho nền nhiều lớp

Mình 2.10 Phân bổ ứng suất dưới diy móng

Hình 2.11 Bồ tri thiết bị trong thi công Jet Grouting

56

Hình 3.2 Máy trộn mẫu đất xi mang,

Hình 3.3 Cân khối lượng đắt cn trộnHình 3.4 Cân khối lượng xi măng cần trộnHình 3.5 Cân xác định lượng nước theo t ệHình 3.6 Cho xi măng vào máy trộn

Hình 3.7 Chế tạo mẫu đắt xi măng Hình 3.8 Mẫu xi mang đã được gia công

Hình 3.9 Thí nghiệm nén đơn trục không nở hông mẫu đắt xi măng

Hình 3.10 Tiền hành nên các mẫu theo ngày tuổi

Hình 3.11 Biểu đồ Cường độ chịu nén trong trung bình các mẫu 7 ngày tuổi

Hình 3.12 Biểu 46 Cường độ chịu nén trong trung bình các n

Hình 3.13 Bié

14 ngày tuổi

Cường độ chịu nén trong trung bình các28 ngày tuổiHình 3.14 Biểu đỗ quan hệ giữa Cường độ chịu nén vi him lượng xi ming

Hình 4.1 Vị tr xây dung cầu Ching Ré

Hình 4.2 Mặt cắt địa chất công trình cầu Chàng Ré

Hình 4.3 Mặt cắt ngang tinh toán

Hình 4.4 Mặt cắt đọc tinh toán

Hình 4.5 Ứng suất gây lún tại độ sâu z Hình 4.6 Biểu đồ phân bổ ứng suất

Hình 4.7 Phạm vi gia cố cọc và phạm vĩ nền không gia cổ Hình 4.8 Các thông số tính ứng suất đầy mong

Hình 4.9 Sơ đỗ mô phỏng trong phần mềm Plaxis chưa xử lý

Hình 4.10 Lưới bién dạng của công trinh khi chưa xử lý

Tình 4.11 Chuyển vỉ đứng (lún) của công trình khí không xử lý nền

Hình 4.1 Sø đồ mô phòng trong phần mbm Phods công tinh khi xử lý nên

Hình 4.13 Lưới bign dạng của công trình

Hình 4.14 Sơ đồ mô phỏng tong phin mém Plaxis trong quá trình sử dụng

DANH MỤC BIEU BANG

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất làm thí nghiệm.

Bang 3.2 Các chỉ tiêu cơ lý của xi ming,

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu của nước theo TCVN 4506:2012.

Bảng 3.4bị mẫu đất trộn xi măng theo hàm lượng ở ổi 7; 14 và 28 ngày Bang 3.5 Kết qua thí nghiệm mẫu dat trộn xi măng cường độ chịu nén 7 ngày Bang 3.6 Kết qua thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng cường độ chịu nén 14 ngày Băng 3.7 Kết quả thí nghiệm mẫu đất trộn x ming cường độ chịu nén 28 ngày Bảng 4.1 Chỉ iêu cơ lý đặc trưng các lớp đất

Bảng 42 Phần độ lún cổ kết cho phép cỏn lại As ti trực tim của nén đường sau khỉ

hoàn thành công tinh [14]

Đăng 4.3 Bảng tổng hợp các trường hợp tính toán

Bảng 4.4 Thing ke các số iệu tính toán ứng suắt dưới mũi cọc Lag = I5 5m Bảng 4.5 Thing kẻ các số iệu tính toán ứng suắt dưới mũi coe Lau = 20m

Bảng 4.6 Độ lún khi chưa xử ý nền.

Bảng 4.7 Bảng thống kế các đặc trưng vat liệu tính toán

Bang 4.8 Bang tổng hợp kết quả theo giải tích và mô hình số.

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

Asoit (m)- : Diện tích vùng đất yêu cần được gia cổ xung quanh cọc đất xi măng Acot_(m’) : Diện tích của cọc đất xi măng.

a, em) ;Điệntíchtương đổi của cọc đắt xi mang,

B, L, H (m) : chiều rộng, chiều đãi và chigu cao của nhôm cọc đất xi mang, Coot (kNim?) : Lục đính của cọc đất xi ming

Cci :ehisốnênlún Cặ :chisốnénlúnhồiphục ứng với quá mình do tai Coot (kN/m): Lực dính của ving đất yếu cần được gia cổ xung quanh cọc đất xi

Cụ (kLực dính tương đương của nén dit yếu được gia cố. eu (kN/m*): lực đính của cọc xi măng - đất và dat nền khi đã gia cổ Cu soit(kNim?): độ bền chồng cắt không thoát nước.

ddim): đường kính cọc

EaukN/mÖ) Mô dun din hồi của cọc đất xi ming

Esojj(kN/m)) ˆ : Mô dun dan hồi của vùng dit yếu cẩn được gia cỗ xung quanh cọc đất

xi ming

Exe (kN/m!): Mô dun din hồi tương đương của nền đất yéu được gia cổ, Eso(kN/m)) _ : Mô đunbiến dạng,

coi tổng củ lớp đắt Bs HỆ số an toàn.

fix hệ số riêng phần đối với trong lượng đất

fy hệ số riềng phần đổi với tải trong ngoài HÀ (m) — :chiểucaonềnđấp

hị — (m) — :bể dy lớp it tin i thei

Leot (m) - ;ehồudiicọc;

IM] @kNm) : Moment gi6i hạn của cọc đất xi măng

Q — g) — ¡khối lượng đấtở rạng thai tự nhiên q (KN/m”): ngoại tải tác dụng.

Qp EN: kha nang chịu tai mỗi cộttrong nhóm cọc Que (KN): sức chịu tải giới hạn của cọc đất xi măng.

R m) — :bánkính cung trugt tron

[S]_ (em) : Độ lún giới hạn cho phép© (%) We xi ming dy kiến

wị (RN): trong lượng của mảnh thứi

xi m) : cánh tay đồn của mảnh thi I so với tâm quay.

ES; (em) :độ lúntổng cộng của móng cọc

cor độ ——— + Gốc nội ma sit cia cọc dt xi ming.

ới —— (đổ) — + gốe ma sit trong của lớp đất

soi (45): Góc nội ma sit của vùng đất yếu cần được gia cổ xung quanh cọc đất

xi măng

gt — (độ) —— : Góc nội ma sáttương đương của nền đất yếu được gia cổ. Ø'so- (kN/m)): ứng suất do trọng lượng bản thân.

cy (N/m): gia tăng ứng suất thẳng đứng (kN/m): ứng suất tiền cố kết.

+ _ (kN/m’): dung trọng đất dap.

te (N/m): sức chống cắt của vậtliệu đất dip sức chống cắt của vật liệu cọc.

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cin đề tài

Biến dạng lún tại vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn và mé cầu đắp trên nền đất y¿ thường lâm cho tô đi chuyển không êm thuận, giảm vận te xe chạy và ting chỉ phi duy tu bảo dưỡng công trình, đồi khi còn gây ra tai nạn giao thông ding ếc v.v Đây là một trong cúc vấn dé lớn mà Bộ Giao thông Vận tải đặc biệt quan tim, nhất là tại ving đồng bằng sông Cứu Long và khu vực tinh Sóc Trăng có bề day ting đất yếu lớn

và bí dồi phức tạp, cục bộ Phần lớn các công tình cầu ti khu vục này đu gặp hiện

tượng biến dang lin vượt quá giới hạ cho phép tiv tr iếp giáp gia đường và cầu

Do vậy việc nghiên cứu để tìm các giải pháp xử lý nền phủ hợp tại đường dẫn vào các

cầu trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng có ý nghĩa quan trọng và cấp thiết

“Tại địa bin tỉnh Sóc Trăng, hiện tượng công trình bị lún sau khi đưa vào sử dụng đã

được ghi nhận Trong đa số các trường hợp là công trình cd giao thông, độ lún dur

vượt quá giới han cho phép trong phạm vỉ cục bộ giữa mồ cầu và đường dẫn đã gây trở

ngại cho người và phương tin tham gia giao thông, làm tăng chỉ phí duy tụ bảo dưỡngcũng như có thể gây sự cổ công trình

C6 nhiều biện pháp đẻ gia cố nên dat yêu nhằm làm sự lún lệch giữa mồ cầu va đường dẫn không vượt qué giới hạn cho như: phương pháp cọc đất xi măng, phương pháp thay thé lớp dit nén yếu bằng đệm cát, phương pháp xử lý nên đất yêu bằng phương pháp cọc ei, phương pháp xử lý nén dit yếu bằng phương phip bắc thắm, phương pháp xử lý nén đất yêu bằng phương pháp gia tải trước, phương pháp xử lý nền đất yêu bằng cọc bê tông cốt thép, cọc vật liệu rời Việc lựa chọn được một giải pháp xử lý nin dip ứng được các yêu cầu kỹ thuật vi phi hợp với điều kiện đắt yêu thực té ở khu "vực Đồng bằng sông Cứu Long nói chung và tỉnh Sóc Trăng là một yêu cầu cấp thiết `Với mục dich đó, ác giả lựa chọn đề tả: "Nghiên cứu giải pháp cọc đắt xi măng xir lý nền đường đầu cầu Chàng Ré, tỉnh Sóc Trăng” để nghiên cứu, làm sing tò các

3 Mye đích của đề tài

"Nghiên cứu các sự có thường gặp ở đường dẫn đầu cầu (nền đắp cao) khu vực tỉnh Sóc

‘Tring và đồng bằng sông Cửu Long.

Tổng quan các giải pháp ding cọc đất xi măng để xử lý lún ch của nén đất yêu ita đường dẫn vào cầu vi mỗ cầu từ đó so sánh, lựa chọn giải pháp xử lý nền đường dẫn đầu cầu phù hợp nhắc

Thí nghiệm nhằm xác định được hàm lượng xi măng cần thiết kết hợp với đất you dat cường độ và sức chống cắt tốt nhất từ đó ứng dụng cho việc xử lý, ga tăng én định cho nên đất yêu của công trình cụ thé, tính toán, thiết kế chỉ tiết giải pháp xử lý nền bằng cọc dit - xỉ ming cho đường dẫn đầu cầu

Từ các thông số độ dai, đường kính, khoảng cách cọc xi măng tác gid ước lượng độ lún của đường dẫn vào cầu gia cổ bing cọc xi măng từ 46 so sinh với độ lún của mỗ

Ứng dụng tinh toán, mô phỏng bằng phần mém Plaxis cổ sử dụng phương pháp gia cổ nin đường dn đoạn sit m6 cầu bằng cọc xi măng cho công tình cu thể

3 Đối tượng nghiên cứu, nội dung nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu để áp dụng cho luận van là xử lý nén đường đầu cầu Chàng Ré, tinh Sóc Trăng bằng giải pháp cọc đất xi mang theo công nghệ Jet Grouting.

Nội dung nghỉcứu thực hiện thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đơn của đất gia

cố bằng xi ming, làm cơ sở tính toán lựa chọn phương án t cọc đất xi mang tối tru từ đó rút ra được những vấn đề cần chú ý rong quá trình nghiên cứu đánh giá được ưu, nhược điểm từ đó chọn ra giải pháp nhằm áp dụng vào việc gia cố nén có hiệu quả kinh t và kỹ thuật cao nhất, vận dụng phối hợp các phương dn gia cổ nén đất yéu bằng

phương pháp cọc đất xi ming bằng phương pháp trộn ướt dang được sử dụng phd biến

tại các công tình thực tế heo tiêu chỉ thiết kế đã xây dụng, tờ đó phân ích để xuất ra giả pháp thiết kế mới, có thể sử dụng để tỉnh toán các giải pháp thiết kể gia cổ nền đất

yếu các công trình trên địa bàn tính Sóc Trăng.

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích những yéu tố ảnh hướng đến độ lún lệch của nền dường dẫn đã được gia cỗ bằng cọc dit xi ming đó đưa ra được các lựa chọn thích hợp để thiết kế và ước lượng độ lún của nền đường dẫn.

Nghiên cứu thực nghiệm: Gia công dic mẫu thir và thử nghiệm tìm ra kết quả tối ưu

hàm lượng đắt xỉ mang theo độ ẩm và thời gian Phân tích và đảnh giá kết qua thử

"nghiệm đồng thời ứng dụng kết quả vào tính toán sức chịu tải của cọc đắt xỉ ming và độ lún nền đường dẫn thực tổ ở địa phương

Nghiên cứu mô phỏng: Ứng dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng tinh toán công trình

sạ thế

5, Kết quả đạt được

Co sở lý thuyết va thực nghiệm lựa chọn giải pháp xử lý nền phù hợp nhất cho đường dẫn đầu c trên địa bàn inh Sóc Trăng và các tính lân cận;

Giai pháp xử lý nén chỉ tgs cho đường din đầu cầu Chang Ré (thiết thi công,

nghiệm thu )

CCông nghệ cọc dit xi măng được ứng dụng trong việc gia cỗ nén đường dẫn đã giảiquyết van đề chẳng lún cục bộ, lún không đều cho nền đường dẫn.

Nghiên cửu này sử dụng như một ti liệu tham khảo hãu ich cho kỹ s thiết kế và Chủ đầu tư trong việc tính toán lựa chọn phương án xử lý nén đắt yu tại khu vực tinh Sóc “Trăng, với công nghệ thi công đơn giản, nguồn vật liệu có sẵn sẽ đem lại lợi ích về

kinh sur thuận tiện và tính hiệu quả cao.

6 Sự hạn chế cin đề tài

~ Trong phạm vi đề ti chỉ nghiên cứu đến trường hợp ải trong tĩnh, chưa nghiên cứucến trường hop ti trọng động như động đất, công tác thí nghiệm trộn đất xi mang chỉgiới han ở độ ẩm nhất định

~ Do không gian và thời gian và kiến thức cũng như kinh ngn của bản than côn hạn

chế nên đ tài còn nhiều điểm chưa phù hợp với thực tiễn áp dung.

3

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE GIẢI PHÁP XỬ LÝ NEN BANG CỌC

ĐẮT XI MĂNG

1.1 Tổng quan về hiện tượng lún đường dẫn vào cầu

Nén đắp công trinh là loại hình ta thường gặp trong các công tỉnh xây đụng, trongcông tác xây dụng công trinh tai khu vực tỉnh Sóc Trăng, số lượng công tỉnh xây

dựng trên nén đất yêu đã gia tăng nhanh chống, do địa hình địa mạo trong khu vực Khá

phức tp, các ting địa chất các lớp đất yêu nằm xem kế nhau, bên cạnh đó những thiết

sót của công tác khảo sát, thiết kế hoặc thi công dẫn đến một số đường dẫn vào cầu bị lên trong suốt quá trình thi công, bao hành và su khi hoàn thành đưa vào sử dụng, hiện tượng lún đường dẫn vào cầu xảy ra hầu như trên toàn quốc, gây khó khăn nguy hiểm cho phương tiện tham gia ưu thông, công tác duy ta bảo dưỡng, khắc phục khó khăn và tốn kém do nén đất lún, bị biển dang không kiểm soát được, đôi khi các sự cố lún nảy dẫn đến các hậu qua chưa thể lường trước được.

1.2 Đánh giá nguyên nhân hiện tượng lún đường dẫn vào cầu

Do địa hình chung trong đồng bằng sông Cửu Long nói chung và tinh Sóc Trăng nóiriêng, với hệ thống sông ngòi chẳng ch, được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước,

các chương trinh xóa cầu khi, đường 6 tổ đến trung tâm xã đã được khỏi động, rất

nhiều cây cầu đã được đầu tư xây dựng gép phần phát triển kinh t trong khu vực,

nâng cao dân trí, lưu thông trao đổi hoàng hóa va từng bước hoàn thiện mạng lưới giao.

thông trong khu vực,

Véi ting địa chất phức tạp, phần nhiều các đường dẫn vào cầu đều xây dựng trên nén đất yêu, theo thống kế năm 2008 của Sở Giao thông Vận ti tinh Sóc Trăng có tổng số

43 cây cu trên địa bản tình bị lún đường vào cầu phần tiếp giáp với mổ cầu, rong đói

19 Thanh 2 nằm trên tuyến Q\

các cầu phải bù lún hing năm nhưlô nam SôngHậu, cầu Tân Thạnh, Đại Ngãi, cầu Rach Mop, cầu Khánh Hưng, cầu Kinh Xáng hàng năm phải bù lún từ 4 - Jem, riêng cầu Kinh Xáng hiện tượng lún xảy ra hàng

năm, có năm phải thực hiện bù lún đến 02 lần.

Hiện tượng lún đường dẫn vào cầu có thể do các nguyên nhân chủ yếu sau:

~ Do công tác khảo sắt địa chất công trình chưa chính xác so với thực= Do nha thầu tư vẫn chưa tính toán đúng về độ lần

~ Do nhà thầu thi công.

1.3 Một số phương pháp xử lý nén đất yếu.

Xứ lý nin dit yếu mục dich làm tăng sức chịu ải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nén đất yêu như: Giảm hệ số rỗng, giám tính nén Kin, tăng độ chất tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất Việc xử lý

lâm giảm tính thắm của dit, dim bảo ổn định cho khối đất đắp, Các biện pháp xử lý

nền thông thường được áp đụng [1]

Các biện pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng dim, đầm chin

động, phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc với ),

phương pháp thay dit, phương pháp nén trước, phương pháp vai địa kỹ thuật, phươngpháp đệm cát

~ Cúc biện pháp vậ lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngằm, phương pháp ding giếng cát, phương pháp bắc thắm, điện thắm,

jm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vita xi

~ Các biện pháp hóa học:

măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa.

Sau đây 18 một số phương pháp xử lý nền đắt yếu để ting cường tính ổn định, cường độ chiu lực cho nên đường dẫn vào cầu

1.3.1 Phương pháp thay thé lip đất nên yếu bằng đệm cát

Phương pháp thay thé lớp đắt yêu bằng đệm cát sử dụng hiệu quả cho lớp dắt mặt có chiều dày <3m ở trạng thái bão hòa nước (các loại dat trong phương pháp nay như sét

nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn).

Việc thay thé toàn bộ hoặc một phin đất yếu bing vật liệu có cường độ cao hơn vả it biển dang hơn sẽ khắc phục được toàn bộ hoặc một phần các vấn dé v lún vi ôn định.

2) Thay toan bộ 4) Thay một phần kết hợp vải địa KT

Hình 1.1 Sơ đồ phương pháp đệm cát

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

~ Sau khi thực hiện lớp đệm cát thay thé lớp dat yéu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cắt ông vai trò như một lớp chịu i, gp thu tả rong công tình và tuyn ti trung đó các lớp đất yếu bên dưới.

Giảm được độ lún và chênh ch lún không đồng đều của công tinh vì có sự phân bổ lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nén đất dưới ting đệm cát

~ Lim ting nhanh qua trình cỗ kết của đất nda, vỉ lớp cát đệm có hệ số thấm lớn, đồng thời giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu lâm móng và Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thé tiếp nhận

~ Lam tăng khả năng én định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dung, vi

cất được nén chặt làm tăng lực ma sát và site chống trượt, tăng nhanh quá trình cổ.k

của đất nén, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gianổn định về lún cho công trình

\Vé mặt thi công đơn giản, không dai hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối

xông rãi, phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đắt yếu có chiều dày bé hơn 3m Không nên

sit dung phương pháp nảy khi nền đất có mực nước ngằm cao vi nước có áp vì sẽ tốnkem về và đệm cất sẽ kém lộc hạ mực nước nạién định.

L2 Phương pháp xử lý nỗn đất yéu bằng cọc cát

Phương pháp xử lý nền bằng cọc cát là phương pháp nén chặt dit bằng cọc cát, sử dụng hiệu quả khi xây dựng công trình có tải trong lớn trên nên dit yêu có chiều diy lớn hơn 2m, cọc cất làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc ít lâm nhiệm vụ gia cổ nên đất yêu nên côn gọi là nền cọc cất

Hình 1.2 Sơ đồ phương pháp cọc cát

Việc sử dụng cọ cát để gia cổ nén cỏ những tu điểm nỗi bit sau: Khi dùng cọc eit tị

số mô dun biển dang ở trong cọc cát cũng như ở vùng đất được nén chặt xung quan sẽ giống nhau ở mọi điểm, quá tình cổ kết của nền đất diễn biển nhanh hơn nhiều so với nền đắt thiên nhiên hoặc nên đất dùng cọc cúng khác, phin lớn độ lún của nền đắt có

coe cất thường kết thúc trong quả trinh thi công, do đó tạo điều kiện cho công tinh

mau chống dạt đến giới hạn én định; cọc cất làm nhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình có kết và độ lún én định diễn ra nhanh hơn; nén đắt được ép chat do ống thép tạo lỗ, sau đỏ lên chặt đt vio lỗ lam cho đất d-Luge nén chặt thêm, nước trong dit bị ép thoát vio cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nén đất sau khi xử ý: cọc cát thi công đơn giản, vật liệu r tiễn (it) nên

giá thành rẻ hơn so với đồng các loại vật liệu khác.

1-13 Phương pháp xử lý nén đất yéu bằng giống cát

Các loại đất yếu như bùn, than bùn và các loại dat dính ở trạng thái bão hòa nước có.

biển dang lớn kéo dài the thời gian và sức chịu tải thấp thường gặp ở vùng đồng bằng

'Việt Nam Việc xây dựng các công trình có kích thước lớn như nén đường, đường sin

bay, bin diy các công trình thủy lợi, mông đưới hệ thống các sloy:v.chu ải trong

lớn thay đổi theo thời gian trên các loại đất nảy là đối tượng nại

người thiết kế,

Hình 1.3 Sơ đồ cầu tạo giếng cát

Hình 14 BS tr ging cát trên mặt bằng theo sơ đồ tam giác đều

“Trong những trường hợp này, dhoi phải rút ngắn giai đoạn lún để sau khi hoàn.

thành xong việc xây dựng và đưa công trình vào sử dụng thi độ lún gây ra tiếp đó sẽ

không vượt quá giới hạn cho phép trong quy phạm thiết kế,

> Ua điểm

Là một trong những phương pháp xử lý tương đối có hiệu quả với những loại đắt yêu

như bồn, than bin và các loại đắt dính ở trạng thi bão hỏa nước có biển dang lớn kéo dồi theo thời gian và sóc chịu ti thấp, Với những loại đắt này, ging cắt đáp ứng được

yêu cầu rit ngẫn thời gian lún.

Giéng cát là một trong những phương pháp tốt nhất, rẻ tiến nhất, đáp ứng được các yêu cầu trên, giếng cát có ha tic đụng chính

- Tăng nhanh tốc độ cổ kết của nén, do đó làm cho công trình xây ở trên chóng đạt đến giới hạn ôn định về lún, đồng thai kim cho đất nén cỏ khả năng biển dang đồng đề

8

~ Trong trường hợp khoảng cách giữa các giếng cát được chọn một cách hợp lý thì nó.

dn cổ tác dụng làm tăng độ chặt của nén đất và do đó sức chịu ti của đất nén tăng lên

đầu và độ bền cấu trúc lớn thì hiệu quả của giếng cát sẽ có p

6 nước ta, mặc dù hiện nay giếng cát chưa được áp dụng vì điều kiện thi công cỏn bị bạn chế, nhưng thời gian tôi, với số lượng công tỉnh xây dụng trên vùng đất yếu ngày cảng nhiều, chắc chắn giếng cát la biện pháp xử lý nén tốt, có hiệu quả về mặt kinh tế.

> Nhược điểm.

Do đáinên cần xử lý là đất yếu, sức chịu tải kém do đó khi chất tải phải tiến hành từ từ

thường chi phủ hợp với các dự án cho phép kéo dài thời gian thi công.

‘Voi nền đắt có him lượng sét lớn, độ đốc thủy lực ban đầu nhỏ thì hiệu quả áp dụng

phương pháp này bị hạn chế.

Véi công trình thủy lợi chịu chênh lệch cột nước thượng hạ lưu lâu đãi thi không nên

sử dụng hoặc phải có biện pháp chống thấm bổ sung 1.34 Phương pháp xử ly nén đất yéu bằng bắc thắm

Phuong pháp bắc thắm (PVD) có tác dụng thắm thing đứng để tăng nhanh quá trình

thoát nước trong các lỗ rng của dit yếu, làm giảm độ rỗng, độ âm, tăng dung trong. Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm.

cho nền đất ạt độ lún quy định tong thời gian cho phép,

Bắc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất déo (hay bia cứng) được bao ngoài bing

vật liệu tổng hợp (thường là vai địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie không đặt )

Bắc thắm có các tính chất vat ly đặc trưng sau:

- Cho nước trong lỗ rỗng của đất thắm qua lớp vai địa kỳ thuật bọc ngoài vào lõi chất

~ Lõi chất déo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra ngoài khỏi nền đắt

yếu bão hòa nước.

Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không đệt hay vật liệu

giấy tong hop.

là bộ phn lọc, hạn chế cát hat mịn chui vào làm tắc thết bị

năng ngăn cách giữa lõi chất đo và đắt sung quanh, đồng thời

Do đó, các thiết bị PVD dưới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng

của đất thoát tự do ra ngoài.

Phuong pháp bắc thắm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp edn tăng nhanh

tốc độ cổ kết người ta cổ thé sử dụng kết hợp đồng thai biện pháp xử lý bằng bắc thắm với gia tải tam thi, tức là dip cao thêm nền đường so với chiều diy thiết kế 2 — 3m trong vài thing rồi sẽ ấy phần gia ải đồ đi ở thời điểm mà nên đường đạt được độ

lún cuối cùng như trường hợp nén dip không gia ti

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 rất Ống quả nhanh.

> Dù đi

- Tốc độ ấp đặt bi

3.000m/ngảyimáy Vì tốc độ lắp đặt nhanh kim giảm gi thành công trình Đây là ưu thấm (cấm bắc thấm vào đất yếu) đạt trung bình

điểm vượt trội nhất so với các phương pháp tiêu thoát nước khác,

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

gây ra

- Sự vấy bin mặt bằng thi công it hơn nhiễu so với việ thi công cọc cất giếng cất, không yêu cầu nước phục vụ thi công, chiều sâu cắm bắc có thé đạt tới 40m, dễ ding kiểm tra được chất lượng, thoát nước tốt trong các điều kiện khác nhau.

~ Bắc thấm là sản phẩm được chế tạo trong nhà máy công nghệ vi chất lượng ôn định.

10

> Nhược điễm:

~ Trong quá trình thi công bắc thắm dễ bịiy ở đoạn lần cận trên và đưới mặt đắt tự

nhiên, Khi bị gẫy bắc thắm gin như không có tác dụng thoát nước.

- Vai lọc để bị ắc khi đất xung quanh là loi đắt min, đo đó thường đặt ở giữa lớp dắtsẵn thoát nước và lớp đắt dưới đó thì mới hạn chế được hiện tượng này Tuy nhiên bắc thắm lại được cắm xuyên qua cic lớp đất khác nhau và chủ y là ding trong vàng đất yếu thành phần hạt min lớn nên nếu không thí nghiệm diy đủ sẽ rất dễ bj ắc trong quá

trình hoạt động.

1.3.5 Phương pháp Cục bêtông cất tháp kết hợp vải địa kỹ thuật

Phương pháp Coc Bê tông cốt thép li kết hợp sự lâm việc của cọc bitông cốt thép với

vải địa kỹ thuật

Vai địa kỹ thuật được bổ tí bên trên đều cọc giáp truyền tả trong của khối đất dip

xuống cọc và ôn định trượt cho mái taluy Coe bé tông cốt thép truyền tắt cả tải rong

xuống ting dit chịu lục Phương pháp này giảm lún cho nền đường và giảm sự lún

lệch giữa các cọc, vừa dâm bảo én định trượt và én định tổng thé [2]

Hình 1.5 Nền đường gia cố bằng cocbé tông cốt thép kết hợp vai địa kỹ thuật

> Ui điểm:

~ Biện pháp thi công đơn giản và rút ngắn thời gian thi công đáng kể:

- Khắc phục được biển dang lin của đất nén cũng như đảm báo én định trượt ngangcủa nền dip cao;

in

~ Cho phép thoát nước tự do thắm từ nén đắp bên trên xuống nén đường bên dưới và

ngược lại

~ Thời gian sử dụng được kéo dai theo tuổi thọ của vải địa kỹ thuật va sự lún lệch giữa

các cọc được hạn ché tối da và không làm ảnh hưởng nhiều đến ổn định tổng thể ‘dng nghiệp hóa trong việc chế tạo và thi công cọc.

> Nhược di

~ Chỉ phí tương đối cao

~ Đổi với các vùng Không cỏ ting đất tố bên trên hoặc đấ chu ấp lục ngang do các nguyên nhân khác quan thi khả năng dịch chuyển ngang của đầu cọc rất khó khống chế, kim thay đổi sơ đồ làm việc của cọc.

Khi thi công trực tip trên đất yếu sẽ không tu vit bằng phương pháp khác Pham vi

áp dung:

= Thích hợp cho công trình nâng cấp cải tạo nền đường dip cao trong khu vực nội

~ Các khu vực cục bộ cần phải không chế chặt chẽ độ lún đến vai centimet 1.36 Phương pháp gia tải trước bằng bắc thắm it chân không.

Hình 1.6 Sơ đồ phương pháp gia tải rước kết bằng bắc thắm hút chân không “Trong quá trinh gia tải trước, có các vấn đề khó khăn phát sinh: Do nền đất yếu nên khu vực chân khối đắp gia tai hay bị trượt, dẫn đến hoặc phái sử dụng phản áp chiếm rất nhiều diện tích, hoặc phải gia ti từng cắp tốn rit nhiều thời gian; Chỉ phí vận

2

chuyển vật tư đến chất tai, sau đó phải đỡ tai vận chuyển đi phần còn dư, hơn nữa giá

thành mua vật liệu chất tải cũng rit lớn Một phương pháp có thé khắc phục các nhược

điểm trên là phương pháp gia tải bằng bắc thấm hút chân không.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp gia tii trước bằng hit chân không là nếu cách ly được mặt đắt với lớp không khí bên trên và hút chân không khu vực cô lập, trong, Xhu vực này áp lực trong lỗ rỗng gồm áp lực khi và áp lực nước sẽ he thấp, ứng suất hữu hiệu ga tăng lượng tương ứng gây biển dạng co khối dt, mặt đất lún xuống Nhin về khía cạnh khác, toàn khu vực bị hạ áp lực lỗ rỗng chịu một áp lực nén bằng trọng

lượng cột không khi tương ứng với tỷ lệ hút chân không, nếu như hút chân không được.

30% trọng lượng cốt không khí túc là khoảng 80kPa

Vi do áp lực khí trong lỗ rỗng giảm giống nhau trong mọi phương nên trong khối đt

bị hút chân không không xuất hiện ứng suit lệch nên không có hiện tượng trượt ở khu

vực biên chịu tải Diễm lợi thể thứ hai la kh tit máy hút chân không áp lực né sẽ biến mất, không tôn chỉ phí don dep vật liệu gi tải như phương pháp gia ti tuyển thống

~ Bắt lợi của phương pháp hút chân không là lượng nước tir khu vực xung quanh sẽ

thấm vào khu vục có áp lực I ring thp, điều nã dẫn đến lượng nước bơm sẽ lớn hon

nhiều lần độ giảm lỗ rỗng khu vực cần nén chặt, để khắc phục biện tượng này có thể lim tường bao xung quanh khu vực cin gì ải rước với vật liệu kiém soát độ thắm, 1.7 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng

Từ lâu ta đã biết nêu trộn đất sét với một lượng xi măng hoặc chất liên kết vô co tươngtự thì sẽ được một vậtiệu có tinh chất cơ học cao hơn hẳn đất không gia cổ Phương

pháp hình thành cọc rộn đất với xi mãng nhờ vào thiết bị khoan hai hoặc ba lưỡi

khoan quay ngược chiều nhau trộn đều đất với vật liệu kết dính.

(Qué tinh ninh kết hỗn hợp đất xi măng sẽ phát sinh nhiệt, một phần nước xung

qgưanh sẽ bị hit vào quá trình thuỷ hoá, một phần nước khác sẽ bị bóc hơi do nhiệt

Hiện tượng này làm cho dit xung quanh cọc ting độ bn bom trước Coe đắt trộn ximăng là loại cọc mém cỏ độ cứng tăng lên khoảng vải chyc lin so với đất tự nha, ‘Tuy nhiên hỗn hợp đắt-ximăng sẽ đạt tốt nhất chỉ với một hàm lượng tối ưu của chất

B

uu đó và hướng dẫn ninh kết Cho nên phải được thí nghiệm đẻ xác định hàm lượng

cụ thé khi tiến hành thi công tại hiện trường Tham khảo nhiều kết quả thí nghiệm cho

thấy khả năng ứng dụng các loại cọc đất trộn xi măng cỏ thể áp dụng trong các vùng đắt bin yếu, có hệ số thắm b không áp dung được các loại cọc vậtliệu ri I3]

Vai địa kỹ thuật được bổ trí bên trên đầu cọc giúp truyền tả rong của khối đất dip xuống cọc và ổn định trượt cho mái taluy Coe đất xi ming truyễn tắt cả ải trọng xuống ting đất chịu lực Phương pháp này giảm lin cho nén đường và giảm sự lún Ich giữa các cọc, vừa đảm bảo ôn định trượt và ôn định tổng thể

> Uw điểm:

~ Rút ngắn thời gian lún cố kết và lâm giảm độ lún trong quá trình sử dụng.

- Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình.

- Thời gian sử dụng được kéo dài theo tuổi thọ của vải địa kỹ thuật và sự lún lệch giữa

các cọc được hạn chế tối đa và không làm ảnh hưởng nhiều đến ổn định tổng thể

> Nhược điểm:

~ Phải thực hiện thí nghiệm nhiều lần để tìm ra hàm lượng chất ninh kết tối ưu cho.

từng khu vực có địa chất thay đối.

phí cho giá thành hơi cao.

- Thi công phức tạp, đòi hỏi phải có máy móc đạt yêu cầu và công nhân kỹ thuật cóKinh nghiệm hoặc được đảo tạo chuyên môn.

~ Khó kiém tra chất lượng cọc sau kh thi công

- Đây là công nghệ mới được áp dụng ở Việt Nam gần đây nên việc lựa chọn nhà thầu

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

> Phạm vi áp dụng :

mg trượt mái dốc, sườn đốc, nền đường đắp cao, nền nhà công nghiệp.

~ Ôn định nền đắp cao trên địa ting yếu, hệ số thắm nh 1.18: So sánh tính khả thí của các giải pháp xử lý nền

(Qua nghiên cứu các giải pháp gia cổ nén như đã nêu, so sinh từng giải pháp cho thấy, mục đích gia cổ nền đạt yêu cầu cao về kỹ thuật cũng như ảnh hưởng đối với khu dân sư, khu đô thị, iải pháp thay dit luôn được u tiên hàng đầu Tuy nhiên cần phải lưu ý ring, giải pháp thay đất luôn đòi hỏi phải có lộ giới rộng, thời gian thi công phụ thuộc vào thiết bị và vật tư, với địa hình như Đông bằng Sông Cửu Long như hiện nay

sắc loại vật tw sử dụng ong phương pháp thay đất rất khó khăn Do đó cần phải có

những nghiên cứu so sánh cụ thẻ giữa các ưu nhược điểm va tiêu chi đặt ra dé lựa chọn.

giải pháp cho phi hợp.

Khi không sử dụng phương án thay dat thì phương pháp xử lý đắt yếu thông dụng nhất tai Việt Nam vào thời điểm này là gia tải trước kết hợp bắc thắm (PVD) nhờ vào tính và chỉ phí hợp ý, tuy nhiên vấn để hiện nay là việc cung cắp vật liệu đệm

tương thc

cát làm lớp thoát nước Đối với dự án này không thể áp dụng biện pháp bắc thấm kết chân không

thông thường do giới hạn lộ giới dành cho bệ phan áp Phương pháp,

„ nó làm giảm chiều cao gia tải tạm cũng như be là lựa chọn thay thé tốt nhất kể tig

rộng bệ phần áp yêu cầu Ứng dung chân không thay thể cho như cầu gia tả tạm cao,

và nguyên tắc xử lý tương tự với phương pháp bắc thắm thông thường Với những đoạn đường đắp cần bệ phan áp lớn hơn dẫn đến có thé vượt qua lộ giới.

Vi vậy, phương pháp cọc đất xi măng hay sin giảm tải BTCT sẽ là lựa chọn tốt hơn.

“Các ưu điểm chỉnh của phương pháp cọc dit xi măng bao gồm như: Rút ngắn thời gian &t và lâm giảm độ lún trong quá tình sử dụng; Cải thiện đáng kể sỉ

lún chịu tải

của công trình; Thời gian sử dụng được kéo dai theo tuổi thợ của vải địa kỹ thuật và sự

lin lệch giữa các cọc được han ché ti đa và không làm ảnh hưởng nhiều đến én định

tổng thể

14 Sự cổ thường gặp với các đoạn nền đường đầu cầu

Khi đắp nén đường trên đất yêu thì sẽ gây ra ứng suất trong đắt, néu ứng suất này vượt

“quá một ngưỡng giới hạn nào đồ, phụ thuộc vào các tính ck

1s

đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền đắp bj lún nhiều do nề

hoại và tồi sang hai bên.

Mặt khác nền dip nhanh với khối lượng lớn sẽ làm cho áp lực nước lỗ rỗng thang dư trong dit nén tăng, dẫn đến sức chống cắt của đất nỀn giảm, gây ra mắt 6n định nn

> Những phú hoại quan sắt được thường có dang:

1.41 Trut

Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng đường do dạng hình học thông thường

của nên đắp, Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục bộ, ngược với lún lan sng như ki lớn rồi, xem Hình 1.7,

Hu quả của sự lún này là một bộ phận của nén đắp và của đắt nén thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyên vị và có hình dang thay đổi theo tính chit và các đặc

tính cơ học của vật liệu đưới nền dip Để tinh toán, trong các trường hợp đơn giản nhấtthường xem đường phá hoại tương tự một đường cong tròn và sự trượt được gọi làtrượt tròn.

Khi nên dat yếu có chiều day lớn hơn 3 lin chiều cao dat đắp cần phải kiểm tra sự phá hỏng do trượt sâu qua cả mén dip và nền dit yêu l4]

Hình L7 Nén đất yếu bị trượt sâu

"Ngoài ra các đường có bề rộng lớn sẽ gây ra vùng nén lún sâu, nên mặc dù đường đắp

không cao (không bị trượt) nhưng vẫn xây ra lún nhiễu, gây khó khăn cho điều kiện sử

dụng công trình

1.4.2 Các vấn dé về dạng

Ngược với sự phá hoại do mắt én định, lún là một biển dạng chậm của đất đưới tác

‘dung của trọng lượng nén đắp va xây ra như sau.

~ Biển dang ở giữa nén đắp do độ lún thing đứng.

Biến dang dưới phạm vi đi đắt dành cho đường do độ lần thing đứng kết hợp với một chuyển vị ngang của đt nén thiên nhiên

= Biển dang ngoài phạm vi dai dit dành cho đường do chuyển vị ngang của đắt nỀn thiện nhiên, phạm vi biến dang phụ thuộc vo chiền day của đt yếu

“ie chuyển vị thẳng đứng thường có một biên độ biển dạng đến hàng chục em nhưng.

vi các lớp đất yếu có chiều day lớn biên độ này có thé đến vài met Các chuyỂn vi này

ở tim nn đắp thường lớn hơn so với ở mép taluy, sinh ra một biển dạng của nn mặt

đường, lâm mắt hiệu quả cũ lớp mui luyện gây ra đọng nước trên bé mặt đường.

Nguyên nhân chủ yếu là do các lớp đất yêu phía dưới nền bão hòa nước, hệ số rỗng lớn, tốc độ thoát nước chậm và kéo dài theo thời gian Dưới tác dụng của tái trọng nền ấp, nước thoát ra và gây kin cho nền đấp Độ lún thường lớn nhất ở tim đường và giảm í hơn ở vai đường,

“Các chuyển vị ngang thường nhỏ hơn chuyển vị thẳng đúng, tỉ số giữa hai chuyên vịnảy chủ yêu phụ thuộc vào kích thước bình học của nén đắp và chiều dày, các đặc tinh

của đất yếu.

1.5 Xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng.

1.5.1 Giới thiệu chung

Phương pháp trộn xi măng với dit nền dưới sâu gọi là phương pháp trụ đất xi măng

hay cọc đất xi măng, đã được rất nhiều nước trên thé giới sử dụng để cải tạo đất yêu

khi xây dung công trình [3]

Coe đất xi mang là một trong những phương pháp làm ting nhanh chóng sức chống cắt sửa dit bằng cách ding các lgai máy chuyên dung khoan sâu vào trong dit nên đất

”

yếu Sản phẩm cọc đất xi măng có tính thắm và tính nén lún thấp hơn so với đất nền

xung quanh Phương pháp sử dụng cọc đất xi ming nhằm một số mục dich ‘Tang cường khả năng chống biển dạng của nên đất:

Giảm độ lún và độ lún lệch,

~ Giảm biến dạng ngang,

- Rút ngắn thai gian lần, rất ngắn thời gian xây dựng công tình

Giảm áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất sét yếu

Tăng cường sie ching cắt của đắt nên đẻ

- Tang cường khả năng én định cia đường, để, đập

~ Tăng cường khả năng chịu tải của nền.

Giảm bớt ấp lực đắt chủ động lên tường chắn

~ Ngân ngừa sự hóa long của đất

Rit ngắn thi gian đông cũng nén đất để

- Giảm bớt chấn động gây ra do các ding xe 6 tô, xe lửa hoạt động trên các tuyển

đường cao tốc, đường ray,

- Giảm bớt chắn động cho các vùng đất xung quanh khu vực xây đựngPham vi ứng dụng:

Khi xây đựng các công tình dân dang, nén đường đường din vio cầu trên nền dit yến cần phải cổ các biện pháp xử lý đắt nén bên dưới nhất là những khu vực có ting đất

yếu khá dày như vùng một số tinh ở đồng bằng sông Cửu Long.

So với một số giải pháp xử lý nỀn hiện có, công nghệ cọc đất xi mang có tr di khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại dit yếu (từ cát thô cho đến bùn

yếu), thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện

trường chật hẹp,

Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tổ rủi ro cao Tiết kiệm thi gian th công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ.

Tốc độ thi công cọc rất nhanh.

Hiệu quả kính tế cao Giá thin hạ hơn nhiều so với phương án cọc đồng, đặc biệt

"rong tình hình giá vật liệu leo thang như hiện nay.

‘Thich hợp cho công te xử ý nên công tình, nỀn đường, đường dẫn các công tinh ở

các khu vực nề đắt yếu như bãi bai, ven sông, ven biển

“Tiêu chuẩn thiết kế:

Tại Việt Nam, Tiêu chun thiết kế thĩ công nghiệm thư cọc dit xi măng là TCVN

9403/2012 Gia cổ nền đắt yêu - Phương pháp trụ đắt xi mang [5], và TCVN 9906:2014

“Công trình thủy lợi - Coc đất xi măng thi công theo phương pháp Jet-Grouting - Yêu cầu thiết kế thi công và nghiệm thu cho xử lý nền đất yếu [6]

Tiêu chuẩn của nước ngoài thi có Shanghai-Standard ground treatment code DBJ08-40-94, (Tuy nhí

thing đứng là chính mà chưa để cập đến vin đề thiết kế khi công trình chịu tải trong trong các ti liu tinh ton này chỉ chủ yết lựccập đến

ngang )

1.52, Các kiểu bổ trí cọc đất xi măng.

“Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cọc theo các mô hình khác nhau Để giảm độ

lún bổ trí cọc đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông để làm tường chắn thưởng bổ trí

thành đấy,

19

Hiện nay ở Việt Nam phố biển hai công nghệ thi công cọc đất xi mang là: Cong nghệ

trộn khô (Dry Jet Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet-grouting) là công nghệ của Nhật Bản.

20

Hiện nay trên thể giới dX phát wién ba công nghệ Jet grouting: đầu tiên là công nghệ

S tp theo là công nghệ T, và gin đầy là công nghệ D [7]

4S.Céng nghệ don pha (Công nghệ

Tia von

Hình 1.11 Công nghệ đơn pha (Công nghệ S)

“Công nghệ này vữa phụt ra với vận tốc 100 mis, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một cách đồng thời, tạo ra một cột ximăng đắt đồng đều với độ cứng cao và hạn chế đất

trào ngược lên.

Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiễu lỗ phun vita Các lỗ phun có thé được bổ trí

ngang hing hoặc lệch hang, và có độ lệch góc đều nhau.

“Công nghệ đơn pha dùng cho các cột đắt có đường kính vừa và nhỏ (0.520,8) m.1.54, Công nghệ hai pha (Công nghệ D):

"Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp vữa với không khí Hỗn hợp vữa đắt-ximăng được bơm ở áp suất cao, tốc độ 100 m/s và được trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọc quanh

voi phun Vòng khí nên sẽ làm giảm ma sắt và cho phép vữa xâm nhập sâu vào trong

đất, do vậy tạo ra cột đất xi măng có đường kính lớn Tuy nhiên, dòng khí lại làm giảm độ cũng của cột đất so với phương pháp ph don tia và dt bị tảo ngược nhiều hon

2

Dong be nase

Hình 1.12 Công nghệ hai pha (Công nghệ D)

iu tạo đầu khoan gdm có một hoặc nhiều lỗ phun (bổ tri ngang hàng hoặc lệch hàng,

có độ lệch góc đều nhau) để phun vữa và khí Khe phun khí nằm bao quanh lỗ phun.

vữa: Công nghệ hai pha tạ ra các cọc có đường kính lớn hơn công nghệ một pha, có

thể đạt tới 1,2+1,5 m.

1.5.5 Công nghệ ba pha (Công nghệ T):

(Qué trình phụt có cả vữa, không khí và nước Không giống phạt đơn pha và phụt bai

pha, nước được bơm dưới áp suất cao và kết hợp với dòng khi nén xung quanh voi

nước Điều đó đuổi khí ra khỏi cột đất gia cố Vita được bơm qua một vỏi riêng biệt

nằm dưới voi khí và vòi nước để lip đầy khoảng trồng của khí Phụt ba pha là phương.

pháp thay thé đất hoàn toàn Dat bị thay thé sẽ trio ngược lên mặt đất và được thu

gom, xử lý.

Khi ing vào ngưc

Hình 1.13 Công nghệ ba pha (Công nghệ T)

2

“Cấu tạo đầu Khoan gdm một hoặc nhiễu lỗ dp để phun nước và khí đng thời và một hoặc nhiều lỗ đơn nằm thấp hơn để phun vita Nói chung mỗi cặp lỗ phun khí - nước và vữa đều nằm đối xứng nhau qua tâm trục của đầu khoan Các cặp lỗ được bố trí

lệch góc đều nhau.

Coe đắt xi mang tạo ra bằng công nghệ này có thé đạt đường kính lớn tới 3m. 1.56, Trình tự th công cọc đắt xi ming

Thi công cả tạo n 9 bing cọc dit xi ming có thé theo các bước sau: ~ Định vị và đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế.

~ Khoan he đầu phun trộn xuống đây khối đắt cin gia cổ,

- Bit đầu quá tình khoan trộn và kéo din đầu khoan lên đến miệng lỗ.

~ Đồng tit shige bj thi công và chuyển sang vị tí mới.1.5.7 Công tác thí nghiệm cọc đắt xi măng

"Để thiết kế cọc đắt xỉ măng ngoài những thi nghiệm khoan khảo sit hiện trường nén có

một số thí nghiệm kèm theo (tỉnh bảy chi iết hơn ở Chương 3)

L6 Ứng dụng thực tế của cục đắt xi ming trong các công trình xây dựng hiện

Coe đất xi măng là một trong những giải pháp xử IY nền đất yếu Coe đất xi măng được ip dung rộng rãi trong việc xử lý móng và nin dit yếu cho các công tình xây

dưng giao thông, hủy lợi, sin bay, bến cảng như: Làm tường hào chống thẩm cho

để đập, sửa chữa thắm mang công và day cổng, gia cổ đắt xung quanh đường him, ổn dịnh tường chin, chống trượt đất cho mái đốc, gia cổ nền đường, mỗ cầu dẫn cũng như ngăn ngừa hiện tượng hóa long của đất và cải tạo các vùng đắt nhiễm độc,

6 nước ta từ năm 2002 đã có một số dự án bat đầu ứng dung cọc đất xi măng vào xây dựng các công trình trên nền đất, cụ thé như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hỏa) đã sử

dụng 4000m cọc dit xi măng cỏ đường kính 0,6m thi công bằng trộn khô; xử lý nềncho bin chứa xăng đầu đường kinh 2m, cao 9m ở Cin Thơ Năm 2005, một số dự ấncũng đã áp dụng cọc đất xi ming như: Dự án thoát nước khu đô thị Đồ Son (Hải

2B

Phong), dự án sin bay Cin Thơ, dự án thoát nước khu đô thị Đỗ Sơn (Hải Phòng), dự án sin bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu

Hình 1.14 Coc ất xi ming ding trong dự ấn đường sân bay Cin Thơ

ình!.15 Coe đắt xi măng ứng dung dưới bằn chứa xăng dầu Cin Thơ

Năm 2004 cọc đất xi măng được sử dụng dé gia nên móng cho nhà máy nước.

huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng),

các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong khoảng 20m Thing

5 năm 2004, các nhà thầu Nhật Bản đã sử dụng công nghệ let - grouting để sửa chữa.khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà Nội),

Nam 2004, Viện Khoa học Thủy li đ tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt

p(Jet-grouting) từ Nhật Bán, Biđã ứng dụng công nghệ vả thiết bị này trong

nghiên cứu súc hịuối củacọc đơn và nhôm cọc, khi năng chịu lực ngang, ảnh hướng

của him lượng xi măng đến tinh chất của xi ming - đất, nhằm ứng dung cọc đất xi

măng vào xử lý đất yếu, chống thắm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề ti cũng đã sửa chữa ching thắm cho Cổng Trai (Nghệ An), cổng D10 (Hà Nam), Cổng Rạch C

(Long An)

Tại thành phổ Đà Nẵng, cọc đắt xi măng được ứng dung ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 binh thức: Lam tường trong đất và lim cọc thay cọc nhồi

“Tại Tp Hỗ Chi Minh, cọc đất xi ming được sử dụng trong dự án Đại lộ Đông Tây,

một số building như Saigon Times Square.

Tại Quảng Ninh, công trình nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đã áp dụng công nghệ

phun wt, địa chất công trình phức tạp gặp đã md côi ở ting địa chất cảch cao độ mặt đắt 11 12m, đất đồi cứng kh khoan

đến 6 mấy khoan

in độ công trình đòi hoi gắp, lúc cao điểm lên

‘Tai Hà Nội him đường bộ Kim Liên được xây dựng trong khu vực địa chất yếu là khu vực đường Đào Duy Anh chính vì vậy nền dat đưới him đã được cải tạo bằng phương. pháp cột đất gia cố xi ming với chiều dây 1.5 ~ 6m, Việc gia cổ đất tại đấy bing phương pháp cột đất gia cố xi măng không nhằm gia cỗ nén đắt mà chỉ với mục đích chống trượt khi do sâu xuống độ sâu > 10m và cũng không phải gia lại tắt cả các

vị tí dio ma căn cử theo điều kiện dia chất từng khu vue (nơi có gia cố noi không) só ảnh hưởng đến độ lún các đốt him, Đường Láng Hòa Lạc nổi lin thủ đô Hà Nội đến khu công nghệ cao Ha Lạc, di qua nhiều sông ngôi và cổ Việc gia cỗ it nhiễ

25

nhiều giao cắt với đường bộ - đường sit, dọc theo con đường này cổ nhiều hạng mục công trình trong quá tình thi công đã dùng cọc đất xi mang để xử lý nén đất yếu, chống lún, chống trượt đắt cho mái dốc, ôn định đất đường him;

Tại Sóc Trăng, công nghệ gia cố nén đường phần tiếp giáp mổ cầu được áp dụng cho các công trình clu đường trên địa ban tính, điễn hình như cầu Chợ Kinh trên tuyến

đường tinh 940 đã hoàn thành đưa vào sử dụng ngày 21/2/2015

Hình 1.16 Cầu Chợ Kinh khi nghiệm thu hoàn thành 12 Kếtluận chương 1

Từ các nội dung đã nêu trong chương, cho thấy có nhiều biện pháp xử lý nén đắt được áp dung tại Việt Nam, Khi áp dụng mỗi phương pháp xử lý cẳn phải phủ hợp với điều kiện tự nhiên, địa chat, thé nhưỡng và các yếu tổ thuỷ văn, thuỷ lực tại nơi xây dựng công trình, hiện nay một số giải pháp được kiến nghị xử lý lớn cho nên đường mục dich để tăng khả năng chịu tải cho nén đường, giảm thời gian cổ kết, giảm độ lún công trình trong quá trình sử dụng, tăng độ bén cho lớp đất yếu từ đó dẫn đến tăng cường khả năng chịu lực, kéo đãi tuổi thọ cho công trình, mỗi biện pháp xử lý đều có ưu nhược điềm riêng và chỉ được áp dụng đổi với một số điều kiện địa chat, điều kiện

thi công công trình, cũng như thời gian thi công nhất định.

Phuong pháp gia cố nền bằng cọc dit xi măng với mục đích cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình mà không làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, tốc độ thi công

26

nhanh so với các phương pháp xử lý khác, có thẻ áp dụng khi vận chuyển máy móc.thiết bị khoan phụt và vật tr xỉ mang bằng đường sông, tạo điều kiện thuận iện cho

việc triển khai nhanh song song với công tác triển khai thi công đường va trong khi

chưa có đường th công đến công tình, trong quả trình thi công cũng có thể thay đối độ sâu, đường kính cọc theo yêu cầu tại thự tế công trình: Thực tế với các nền đường đắp ao tén nền đất yêu, công tỉnh yêu cầu thời giam tỉ công ngắn, độ in còn lạ

nhỏ, yêu cầu đất nỀn cổ kết nhanh, it kiệm vật liệu dip khi vậtiệu này khan hiểm, vỉ

vậy, tác giả kiến nghị sử dụng giải pháp xử lý nền bằng cọc đất xi mang đất thi công theo công nghệ khoan phụt vữa cao áp (Jt grouting) để xử lý nỀn dip trên đất yéu tại các đoạn đường dẫn vào cầu.

Để phương pháp gia cổ nền đất yéu được lựa chọn phủ hợp đưa lạ kết quả tối ưu, với các nội dung chính trong phần này bao gồm các vẫn đề về nền đất yếu và kỹ thuật công trình khi xây dựng công trình trên nén đắt yếu Tác giả đã tng hợp các giải pháp xử lý nén điễn hình và thích hợp với công trình nền đường, để dễ ding so sinh, lựa chọn phương án tốt nhất thích hợp nhất nhằm xử lý nén đường dẫn vào cầu Ching Ré, 4 là Phương pháp xử lý mén bằng cọc đất xi ming

7

CHUONG 2: PHƯƠNG PHAP XỬ LÝ NEN BẰNG CỌC XI MĂNG DAT

2.1 Khái niệm vỀ cục đắt xi mang

Coe đất xi măng (hay còn gọi là cột đất xi măng, trụ đất xi măng) (Deep soil mixing

columns, soil mixing pile)

‘VE vẫn đề tên gọi là “ee”, "cột" hay “try” thi hiện nay có hai trường phải

~ Trường phái | ở châu A (học viện kỹ thuật châu A A.LT, Trung Quốc vx ) thì goi tên là “sp” xi mang - đất,

- Trường phải thứ 2 gồm các nước Mỹ, Nhật, châu Âu v.v thì gợi l

“cột” xi ming

Riêng ở Việt Nam có người gọi là “cọc” xi măng dat, người thì gọi là “cột” xi măng -đắc Có ẽ nên gọi cột thì đúng hơn bởi vi thuật ngữ cọc chỉ dùng để chỉ cúc loại cọc bê tổng cốt thép, cọc thép va có cường độ lớn hơn nhiễu so với "cội" xi măng đắt 8] Coc đắt xỉ ming là hỗn hợp giữa đất nguyên trang nơi gia cổ và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun, Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đắt cho đến khi đạt độ sâu lớp đt cần gia cổ thi quay ngược lại và dịch chuyển len, Trong quá trình dich chuyển lên, xi măng được phun vào nén đt (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt) là cọc hình trụ được tạo ra

bằng phương pháp trộn sâu.

Ở Việt Nam hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc đắt xi măng là công nghệ

trộn khô (Dry Jet Mixing) và công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay Jet-grouting) làcông nghệ của Nhật Bản: Trộn khô là quá trình phun trộn xi măng khô với đắt có hoặc:

không có chất phy gia và Trộn ướt là quá trình bơm trộn vữa xi ming với đắt có hoặc không có chất phụ gia Mỗi phương pháp trộn (khô hoặc ướn) sẽ có thiết bị và diy chuyền thi công kỹ thuật, thi công phun (bơm) trộn hợp khác nhau: có thẻ làm vỡ đắt và trộn bằng bom tia vữa áp lực cao hoặc bằng thiết bị cơ khi (cánh trộn) kết hợp tia vữa Tuy nhiên do thiết bị thay thé đắt do chủ yếu nhập từ nước ngoài về cũng như các

thiết bị công nghệ tại Việt Nam nên khuôn khổ luận văn chủ yếu nghiên cứu về công,

nghệ Jet Grouting.

Hình 2.1 Dây chuyền thi công cọc đắt xi măng bằng công nghệ Jet grouting 2.2 Nguyên lý tính toán thết kế

Hiện nay có 3 quan điểm tính toán cọc đất xi mang:

- Quan điểm xem cọc đắt xi ming làm việc như cọc,

~ Quan điểm xem các cọc và đlàm việc đồng th

~ Một số các nhà khoa học lại đề nghị tinh toán theo cả 2 phương thức trên nghĩa là sức

chịu tải thì tính toán như "cọc" còn biển dang thi tính toán theo “ni

Sở di các quan điểm trên chưa thống nhất bởi nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm côn hạn

như sau:

+ Tỉnh sức chịu tải của một cọc như cọc cứng.

+ Tính số cột cin thiết (Can cứ lục ác dụng, khả năng chịu tải của đắt móng giữa các

+ Tủy thuộc ty lệ điện tích thay thé giữa cột va đất để tinh toán tiếp

”