Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình Thủy: Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến sự làm việc của bấc thấm xử lý nền đất yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

PHẠM THỊ NGUYỆT

PHAN TÍCH CÁC NHÂN TO ANH HUONG DEN SU LAM VIỆC CUA BAC THAM XU LY NEN DAT YEU

Mã sô : 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS NGUYEN HONG NAM

2 TS NGUYEN THANH CONG

Hà Nội - 2011

LỜI CẢM ƠN

Toi xin chân thành cảm ơn Qui thấy cô, các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiền sĩ, vàcác cán bộ công tác tại Khoa Công trình, Phòng Đào tạo ĐH và SDH đã giúptôi hoàn thành Luận văn cũng như trong quá trình học tập tại Trường Đặc

biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Hồng Nam và TS Nguyễn Thành Công đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này Cuối cùng,

tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp tại Viện Thủy công ~ ViệnKH Thủy lợi VN cũng như gia đình đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình"học tập và thực hiện luận văn.

MO DAU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài

II Mục đích của đề tài 1 IL Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 IV Kết quả dự kiến đạt được 2 CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE NEN DAT YEU VÀ CAC BIEN

LÝ NEN DAT YÊU 3 sm về đất yêu 3 ạ ố công trình trên nền đất yếu 4 1.2.1 Sự cổ sụt lún cầu Văn Thánh 2, đường Nguyễn Hữu Cảnh - TP.HCM 1.2.2 Sự có lún, nứt đốt ham Thủ Thiêm 5 1.2.3 Sự cổ sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ 6 1.3 Các phương pháp xữ lý nền dat yếu ?

1.3.1, Nhóm phương pháp cải tao sự phân bổ ứng suất và điều kiện biển

dạng của nền 8 1.3.2, Nhóm phương pháp làm tăng độ chặt của đắt nền 13

1.3.3 Nhóm phương pháp nhằm truyền tải trọng công trình xuống lớp chịu lực

tốt 18 1.3.4, Nhóm phương pháp dùng dat có cốt 2 1.3.5, Nhóm phương pháp xử lý bằng hóa ly 2 1.3.6 Giải pháp thiết bị thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu 2 1.4 Các yêu cầu đối với thiết kế địa kỹ thuật hiện nay 2 1.5 Tóm tắt Chương 1 2 CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÀI TOÁN CO KET THAM NEN DAT YEU SỬ DỤNG THIET BỊ THOÁT NƯỚC THANG DUNG 3

2 Giới thiệu a 2.2 Cơ sở lý thuyết bài toán cổ kết thấm mật hướng 3 2.2.1, Những giả thiết cơ bản của lý thuyết cổ kết thm một hướng 3

2.2.2, Phương trình vi phân cổ kết thắm một hướng, 4

2.3 Cơ sử lý thuyết bài oán cỗ kết thắm có thiết bị thoát nước thẳng

đứng 36

23.1, Khái quất 36 2.3.2, Lý thuyết khuếch tin của Rendulie và Caillo 37 2.3.3 Lý thuyết đẳng biến dang của Barron (1948) 38 2.3.4, Lý thuyết Hansbo (1981)-Phân tích có xét xo trộn và sức cản giểng 40 2.4 Mô phing 2 chiều vật thoát nước thẳng đứng 40

2.5.1, Giới thiệu phần mềm Plaxis 46 2.5.2 Corsi tinh toán cổ kết theo phương pháp phần tử hữu hạn, 46 2.6, Phân tích n định trượt tổng thé theo phương pháp phần tir hữu hgn 51

si2.7.2 Cúc bước thiết kế bắc thắm theo igu chuẳn TCXD 245-2000 s 213 Cúc bước thiết kế bắc thắm theo Yeung (1997) sỹ 2.8 Tom tắt Chương 2 s CHUONG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRINH DE BAO HAI PHÒNG 59

Giới thiệu công trình 59

3.2 Tính toán ứng suất, biển dạng nn khi chưa xử lý nỀn 61 3⁄21 Mô phỏng ot3.2.2 Trình tự thi công %3.2.3 Kết qua m6 phông 6

3.3 Tính toán ứng suất, biến dạng nền khi xử lý nền bằng bắc thấm Mì

33.1 Mô phỏng bài oán xử lý nền bằng bắc thắm, n3.3.2 Kết quả mô phỏng, 1634 Tóm tit Chương 3 83

CHƯƠNG 4: PHAN TÍCH CÁC NHÂN TO ANH HUONG DEN SỰ LÀM VIỆC CỦA BÁC THÁM ¬

4.1 Khái quát ¬ 4.2 Ảnh hưởng của các phương pháp mô phẳng ¬ 42.1 Mô phỏng theo phương pháp Hird và nnk (1992) 854.2.2 Mô phỏng theo phương pháp Indraratna và Redana (1997) 854.2.3 Mô phỏng theo phương pháp Chai và nnk (2001) 944.2.4, So sánh kết quả tinh toán giữa các phương pháp 103

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tham số 106 43.1, Ảnh hưởng của chiều dai bắc thám 107 4.3.2 Ảnh hưởng của khoảng cách bắc thắm "HH4.3.3, Ảnh hưởng của độ xáo trộn H6ng 1204.3.4, Ảnh hưởng của bệ số t

4.3.5 Ảnh hưởng của hệ số thắm trong vùng xáo trộn 123

4.4 Tom tit chương 4 126 CHUONG 5: KET LUẬN VA KIEN NGHỊ l2

DANH MỤC CÁC HÌNH VE

Hình 1.1: Ham chui qua cầu Văn Thánh 2 đường Nguyễn Hữu Cảnh Hình 1.2: Hiện trường sự cổ sập nhịp dẫn cầu Cần thơ

Hình 1.3: Xử lý nền đắt yêu ding đệm cát (Phạm Quang Tuần, 2003)

Hình 1.4: Sơ đồ các dang bệ phan áp thường được áp dụng (Phạm QuangTuần, 2003).

Hình 1.5: Coe cát trong nén đất

Hình 1.6: Dây chuyển công nghệ thi công trụ đắt xi măng Hình 1.7: Các ứng dụng của try dat xi măng trộn sâu Hình 1.8: Cột vật iu rồi

Hình 1.9: Trinh tự th công cọc khoan nhỗiHình 1.10: Móng cọc khoan nhỗi

Hình 1.11: Dũng vải dja kỹ thuật gia cố nên đất yếu.

ng cắt và tải trong phụ tạm thời

Hình 1.12: Các sơ đồ để tính toán giếng cát Hình 1.13: Mô bình nén xử dụng bắc thắm Hình 2.1: Sơ đồ tính tin

Hình 2.2: Mô hình phân tổ đơn vị của một vật thoát nước được bao quanh bởi

Hình 2.3: Sơ đồ của trụ đất với vật thoát nước thing đứng (theo Hansbo, 1997). Hình 24: Chuyển đổi một phân tổ đơn vị đối xứng trục thành điều kiện biển

dang phẳng (phóng theo Hird và nnk, 1992 và Indraratna và Redana, 1997).Hình 2.5: Vi dụ minh hoạ lưới PTHH theo Hird và nnk (1992) (Yildiz, 2009),Hình 2.6: Ví dy mình hoạ lưới PTHH theo Indraratna va Redana (1997) (Yildiz,

Hình 2.8: Vi dụ mình hoạ lưới PTHH theo Chai và nnk (2001) (Yildiz, 2009), Hình 2.9: Sơ đồ bố trí bắc thắm.

Hình 2.10; Sơ đồ bổ trí bắc thấm dạng lưới ô vuông (theo Yeung, 1997) Hình 2.11; Biểu đồ quan hệ giữa U, và (7",); (theo Yeung, 1977).

Hình 2.12: Quan hệ giữa @ và n theo Yeung, 1977)Hình 3.1: Mặt cắt ngang điển

thân để ci),

h tuyến đường và đề sông (đoạn đắp áp trúc.

Hình 3.2: Sơ đồ tinh toán của mặt cắt đường,

Hình 3.3: Mô phỏng bai toán.Hình 3.4: Lưới phần tử hữu han,

Hình 3.5: Biểu đỏ các giai đoạn thi công.

Hình 3.6a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đấtđến cao trình +37.

Hình 3.6: Dưỡng đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi xéttải trọng của người và xe đi lại

Hình Sóc: Đường đẳng chuyén vị ngang trong thân và nên đường khi dit cổ kết hoàn toàn.

Hình 3.7: Độ lún tại các điểm trên tim đường theo thời gian.

Hình 3.8a: Đường đẳng chuyên v theo phương đứng trong thân và nén đường

Hình 3.8b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường khi xét tải trọng của người và xe đi lại g = 20 kN/m,

Hình 3 8c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân va nén đường khi dat cỗ kết hoàn toàn.

Hình 3.94: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi đắp đến cao trình đỉnh Hình 3.9b: Phân bổ áp lực nước lỗ rổng dư khi xét tải trọng của người và xe

Hình 3.9: Phân bổ áp lực nước lỗ rồng dư khi cổ kết hoàn toàn «9 Hình 3.94: Biển thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian tại các điểm trên

đường tìm đường 70

Hình 3.10: Kết quả tinh ôn định tại giai đoạn đắp đến cao trình +3m T0 Hình 3.11: Sơ đồ các thông số tính toán bắc thắm m Hình 3.12: Mat cắt ngang điền hình tuyển đường đê bao Hải Phỏng khi xử lý

bằng bắc thi sons TL Hình 3.13, Mat ct inh ton mô phòng theo Hird và nnk (1992) 1 Hình 3.14: Lưới phan tử hữu hạn theo phương pháp Hird và nnk (1992) T4 Hình 3.15: Biểu đồ các giai đoạn thi công 1 Hình 3.16a: Đường đẳng chuyển vj ngang trong thân và nén đường khi đắp đắt

đến cao tinh “3m nHình 3.16b: During đẳng chuyển vi ngang trong thân và nền đường khi xét

tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/mẺ TT Hình 3.16e: Đường đẳng chuyển vi ngang trong thân và nên đường khí đắt

cố kết hoàn toản, T8 Hình 3.17: Dộ lún ti các điểm trên đường tim đường theo thời gian 1

Hình 3.18a; Đường đẳng chuyền vị theo phương đứng trong thân và nền đường

Khi dip đắt đến cao trình +m 79Hình 3.18b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nén đường

khi xét tải trọng của người và xe đi lại g = 20 kN/n?, 79 Hình 3.18c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thin và nền đường

khi đất cố kết hoàn toàn sees 80.

Hình 3.19a: Phân bổ áp lực nước lỗ rỗng dự khi đấp đến cao trình đình +3m 81 Hình 3.19b: Phân bổ áp lực nước lỗ rỗng dư khi khi xét tải trọng của người và

xe đi lig = 20 kN/n’ 81 Minh 3.19c: Phân bổ áp lực nước lỗ ring dự khi cổ kết hoàn toàn 2

Hình 3.19¢: Biển thiên áp lực nước lỗ rồng dư theo thời gian tại các điểm

trên đường tim đường 82

Hình 3.20: Kết qu tỉnh ôn định tại giai đoạn đắp đỗn cao trình 13.0m 3 Hình 4.1: Mặt cit tính toán mô phòng theo Indraratna và Redana (1997) $6 Hình 4.2: Lưới phần t hữu hạn theo phương pháp ndnratn và Redana (1997) š7 Hình 4.3a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nén đường khi dip đất

đến cao trình +3m 88 Hình 4.3b; Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nén đường khi xét

tải trọng của người và xe đi lại q = 20 KAY 89 Hình 4.äc: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đất

cổ kết hoàn toàn 89 Hình 4.4: Độ lún tại các điểm trên đường tim đường theo thời gian 90

Hình 4 5: Dưỡng đẳng chuyển vỉ theo phương đứng trong thin và nén đườnghi dip đất đến cao trình 43m 90Hình 4.5b: Đường đẳng chuyển vi theo phương đứng trong thin và nén đường

khi xét tải trọng của người và xe đi lại g = 20 kN/mẺ ol Hình 4 5c: Dường đẳng chuyên vj theo phương đứng trong thân va nén đường

khi đất có kết hoàn toàn, 9Ị

Hình 4.6a: Phân 66 áp lực nước lỗ rồng dư khi dip đến cao trình định 13m 92 Hình 4.6b: Phân bổ áp lực nước lỗ rổng dư khi khí xéttải trong của người và

xe đi lại g = 20 kN/mẺ 9 Hình 4.6e: Phân b áp lục nước lỗ rỗng dư khi cổ kết hoàn toàn 93 Hình 4 60: Biển tin áp lực nước lỗ rồng dư theo thời gian ti ee điểm trên

đường tìm đường o4Hình 4.7; Mặt cắt tính toán mô phỏng theo Chai va nnk (2001) 95

in 4.8% Lưới phần tử hãu han theo Chai và mk (2001, 96 Hình 4.9a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đất

đến cao trình tâm 9

Hình 4.9b; Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nén đường khi xét

tải trong của người và xe đi lại (g = 20 kN/n) 98 Hình 4.9: Đường đẳng chuyển vi ngang trong thân và nén đường khi dit

số kết hoàn tin 98 Hình 4.10: Độ lún tại các điểm trên đường tim đường theo thời gian )Hình 4.112: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thin và nề

khi dip đất đến cao trình +37 99Hình 4.1 1b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường.

khi xét tải trọng của người và xe đi lại g = 20 kN/m, 100 Hình 4.1 1c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường

khi đất có kết hoàn toàn 100 Hình 4.124: Phân én cao trình din +3im 101

Hình 4.12b: Phân

trọng của người và xe di lại q = 20 KN/m, 10 áp lực nước lỗ rỗng dư khí cổ kết hoàn toàn khí xét tải

Hình 4.126: Phân bổ áp lực nước lỗ ring dư khi cổ kết hoàn toàn 102 Vinh 4.124: Biển thiên áp lực nước lỗ rồng dư theo thời gian tại các điểm trên

đường tim đường 103Hinh 4.13: So sánh độ tin tại điểm C(O; 19,5) trong quá trình thi công tinh toán

theo của 3 phương pháp 104

Hình 4,14: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng theo các giai đoạn dip theo 3 phương

pháp 105 Hình 4.15: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng khi cổ kết hoàn toàn theo 3 phương

pháp 106

inh 4.16: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến lún của nên tại điểm E(0; 8,5) (tính từ lúc bắt đầu cho đến khi đắp đến đỉnh) 109 Hình 4.17: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến lún của nén theo thời gian, tai

điểm E(0; 8,08), 109 Hình 4,15: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến tiêu tin ấp lực nước lỗ rồng

dư lớn nhất trong nền 110

Hình 4.19: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến lún của nén, tại điểm E(0; 8,5) (tinh từ lúc bắt đầu đắp cho đến khi đáp đến đình) 12 Hình 4.20: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến lún của nén theo thời gian,

tại điểm E(0; 8,08) 112 Hình 4.21: Ảnh hưởng của chiều sâu bắc thắm đến tiêu tin ấp lực nước lỗ rồng

dự lớn nhất trong nền H3 Hình 4,22: Ảnh hướng của khoảng cách bắc thim đến lồn của nén theo thời giam,

tại điểm E(0; 8,08) 115 Hình 4.23: Ảnh hưởng của khoảng cách bắc thắm đến tiêu tán áp lực nước lỗ

rỗng dự lớn nhất trong nền 116 Hình 4.24: Ảnh hưởng của độ xáo trộn đến lún của nẻn, tại điểm E(0; 8,08)

nh từ lúc bắt đầu thi công cho đến khi đấp đến định, us Hình 4.25: Ảnh hưởng của độ xío trộn đến lún của nén theo thời gian, tại điểm

E(0; 8,08) 119 Hình 4.26: Anh hưởng của độ xáo trộn đến tiêu tin áp lực nước lỗ rỗng dư lớn

nhất trong nên vs - vs - vs - =——AẼ.1 ,

Hình 421: Ảnh hưởng cũ hệ số thắm ngang đến lún của nda, ti điểm E(0; 8.08) (đế từ khi bất đầu đến khi đắp đến định lại Hình 4.28: Ảnh hưởng của hệ số thắm ngang đến lún của nén theo thời gian,

tại điểm E(0; 8,08) 12 Hình 4.29: Ảnh hưởng của hệ số thắm ngang đến tiêu tin ấp lực nước lỗ rồng

di lớn nhất trong nỀn 12 Hình 4.30: Ảnh hướng của hệ số thắm vùng xáo rộn đến lần của nên, ti điểm

E(0; &,08) (vừa thi công xong) l4 Hình 4.31: Ảnh hưởng của hệ số thấm vùng xáo trộn đến lún của nền theo thời

gian tại điểm E(0: 8.08) 125

Hình 4.32: Ảnh hưởng của hệ số thắm vùng xáo rộn đến tiêu tn áp lực nước

lỗ rồng dư lớn nhất trong nn l2

DANH MỤC CÁC BANG BIE

Bang 1.1: Các đặc trưng cơ lý của các loại dat yếu 3 Bảng 3.1: Các thông số mô hình đất nén và đất dip đa Bảng 3.2: Độ lún và thời gian cố kếtại các điểm trong nên dọc tim đường khi độBảng 4.1: Các tham số mô hình đất đắp và đắt nén theo mô hình Mohr-Coulomb 86 Bảng 4.2: Độ lin và thời gian cổ kết tụi các điểm trong nén dọc tim đường khi độ

cổ kết đạt 90 và 100%, 88 Bảng 4.3: Các tham số mô hình dit đắp và đắt nền theo mô bình Mohr-Coulomb 94 Bảng 4.4: Độ lún và thời gian cổ kit gi các điểm trong nền dọc tim đường khi độ

cố kết đạt 90 và 100%, 9 Bảng 4S: So sinh kết quả tính độ lớn cực đại (mn the 3 phương pháp ta các

giai đoạn thi công khác nhau 103Bảng 4.6:quả tinh lún tại điểm C(0; 19,5) của 3 phương pháp 104 Bảng 4.7: So sinh kết qui tinh áp lực nước I rồng dư lớn nhất (kPa) theo 3

phương pháp tại các giai đoạn thí công khác nhau 105 Bảng 4.8: Các tham số thiết ké bắc thim khi chi đãi hay đổi theo phương

Bảng 4.12: Các tham số thi

và mk (1992),

ắc thắm khi khoảng cách thay đổi theo Hird

Bảng 4.13: Độ lún và thời gian cổ kết của nn tại điểm E(0; 8.08)

Bảng 4.14: Các tham số thiết kế bắc thắm khi độ áo trộn thay đổi theo phương

pháp Hirdà nnk (1992),

Bang 4.15: Độ lún và thời gian cổ kết của nền ti điễm (0 8,08).

Bảng 4.16: Các tham số thiết kế khi hệ số thấm ngang thay đối theo phương pháp Hird và ank (192)

Bảng 4.17: Độ lún và thời gian cổ kết của nền tại điểm Z(0; 8,08).

Bảng 4.18: Các tham số thiết kế khi hệ số thắm trong vũng xảo trộn thay đổi theo phương pháp Hird và nnk (1992).

Bang 4.19: Dộ lún và thời gian cổ kết của nên tại điểm E(0; 8,08).

MỠ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nên đất yêu là một trong những yếu tổ hàng đầu gây ra các sự có cho các công, trình nói chung và công trình thủy lợi nói ring, dẫn đến những thiệt hại về người và của Nan đất yếu phân bỖ rộng ở đồng bằng Bắc BQ va đồng bằng sông Cứu Long,

kinh tẾ xã hội nhanh,

Mặt khác, đây là hai khu vực có tốc độ phát tr độ xâydung các khu công nghiệp, khu đô thị mới, các công trình giao thông, công trình. thủy lợi không ngừng tăng; vì thé, khi công trình gặp sự cố nó kéo theo rit nhiều ếu ổ bị ảnh hưởng, cảng lầm fing thiệt hạ Tiêu biên cho ác sự cổ công tình do nền đắt yêu gây nên như sự cổ sập nhịp dẫn cầu Cin Thơ vào tháng 9 năm 2007 gây

thiệt hại nghiêm trong về người và của, nguyên nhân là do lún lệch di mồng trụtạm; Sự cố sầu Văn Thánh 2, quận Bình Thạnh bị nút, ồn sâu tới hằng met, sau nhiều lần sửa chữa vẫn không có kết quá đáng kể Đặc biệt đối với các công trình thủy lợi như các hệ thông hỗ chứa dé bao dù nhỏ hay lớn khi sự cổ xảy ra ving bán

kính ảnh hướng rit lớn không những gây ra thiệt hại về người và của mã còn làm ảnh hưởng đến môi trường: gần đây nhất vào ngây 4 thing 1 năm 2010 đoạn để bao de theo Rạch Võ (phường Hiệp Bình Chánh Q.Thủ Dức, TPHCM) bị vỡ làm 200 hộ dân bị ngup lặn trong nước, nguyên nhân din đến sự cổ là do việc sử lý nền không đúng yêu cầu, Để tránh được những hư hong gây thiệt hạ lớn và ảnh hưởng xấu tới đời sống xã hội, trước khi xây dựng bit cứ công trình gì việc đánh giá khả năng chịu tải, biến dang đưới tắc dung tii wong, xử lý nn trong ving đất yếu là một

vin để quan trọng và hết sức cắp thiết, TL Mục đích của để tài

"ĐỀ ải có mục đích nghiên cứu, phân ích các nhân tổ ảnh hưởng chi yếu đến sự làm việc của bắc thắm được sử dụng xử lý nén đắt yếu.

-2-TH Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

Thu thập, phân tích các ti liệu đã có trong vùng dự án,

Mô phòng bài toán cổ kết thắm nỀn đất yếu được xử lý bằng bắc thắm theo phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Plaxis,

DB ti tip trừng nghiên cứu và áp đụng tính oán cho công tinh để bao Hai Phòng

TV Kết quả dự kiến đạt được

Phân tich được các nhân tổ ảnh hưởng chủ yếu đến sự lâm việc của bắc thắm, xử lý nén đất yếu như: chiéu sâu cắm bắc, khoảng cách bắc, độ xảo trộn, sức cản, hệ

Ấm ngang.

"Đề xuất giải pháp thiết kế hiệu quả khi sử dụng bắc thắm xử lý nền công trình

để bao Hai Phòng.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VỀ

CAC BIEN PHAP XỬ LÝ NEN DAT YEU

1.1 Khái niệm về đất yêu

Đất yếu có khả năng chịu tải nhỏ (05:1 daN/om’); Tỉnh nên lún lớn

(a> 0,1 cm’Ikg), hệ số rỗng lớn (e > 1); Mô đun biến dạng thấp (Ky < 50 đaN/cm”);

Khả năng chống cắt bé (9, ¢ bề); khả năng thắm nước bé; him lượng nước trong đất cao, độ bão hỏa nước G > 0.8 dung trọng bé.

Đất yếu có thể là đất sét yếu, đất cát yếu, bùn, than bùn vi đất hữu cơ, đất

thấi, Đất yếu được to thành ở lục địa (tn tích, sườn tích, do giớ, ) ở vũng vịnh

(cửa sông, tam giác châu, vịnh biển) hoặc ở biển (khu vực nước nông) Chiều day lớp đất yêu thay đội có thể từ một vài mét đến 35 +40 m

Các đặc trưng địa kỹ thuật của đất yếu được quyết định bởi chính các thành phần khoáng vật sét cấu tạo đất và cấu trúc nguyên từ của dit Các đặc trmg cơ lý nén đất yếu tham khảo Bảng 1.1 (Ngu

én Quang Chiêu và Nguyễn Xuân Dao,

Bảng 1.1: Các đặc trưng cơ lý của các loại đất yếu

Các đặc trưng Thanbùn | Dithiwes | Bàn | Ditsétmém

ôi lượng thể tích khô 0.1405 05410 O7 +15 10416

Khối lượng th ích các ao | 2

mm 14220 | 20426 2.6427

Do vậy khi xây dựng công trình trong ving có nén đất yêu trên, để công trình làm việc bình thường thi cần phải gia cổ và xử lý nền

1⁄2 Một số sự cố công trình trên nền đất yếu

Những sự cổ thường gặp của công tình khi xây dụng trên nề đắt yếu là: lứa nhiều, lún không đều và lún kéo dài gây ảnh hưởng đến kết cấu phần trên công trình vi các công tỉnh lần cận.

Dưới đây là một số sự cố công trình nghiêm trọng xảy ra gần đây mà nguyên.

nhân sự cổ là do nén đất yếu.

1.2.1, Sự cổ sụt lún câu Văn Thánh 2, đường Nguyễn Hữu Cảnh - TP.HCM.

Dự án đường Nguyễn Hữu Cảnh, quận Bình Thạnh do Công ty Thanh niên xung phong (thuộc Lực lượng thanh niên xung phong TP HCM) làm chủ đầu tr, Độ dài sốt tuyén gần 37 km, Điểm đầu tuyén tại giao lộ đường Tôn Đức Thắng, quận 1, kết thúc tạ khu vực chân cầu Sai Gin với 3 cây cầu trên tuyển: Thị Nghề 2, Văn Thánh 2 và vượt nút giao thông đầu cầu Sài Gòn.

"Đường Nguyễn Hữu Cảnh đứng đầu rong số những địa chỉ thường xuyên ngậplụiở Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn nhân bị ngập chủ yến do lún quá mức, thắp hon cao độ can thiết chống triều cường Một kết quả đo đạc của Phân viện Khoa học công nghệ xây đựng cing Cục giảm định và quản lý công tình giao thông chothay, năm 2004 độ lún lớn nhất của đường là 57cm, một năm sau lún đến 70+80em.

Trung bình mỗi tháng, mặt đường lún khoảng 3,3+8mm Độ lún thực tế của nền dường nhiễu hơn, kéo di ơn so với dự kiến của thiết kể, Nguyên nhân ở đây là do công tác xử lý nên đã không được thực hiện.

-8-[Nim trên đường Nguyễn Hữu Cảnh, cầu Văn Thánh 2 từ khi đưa vào sử đụng ‘nim 2002 liên tục gặp sự cố hin, nứt, ụtlớ Quan trắc nén đường dẫn vào cầu từ tháng 2/2003 đến nay cho thấy diém cỏ độ kin lớn nhất rong thắng la 3 cmfháng còn lại là 2 cmithdng, cö đoạn lún đến 50 cm so với thiết kế Cục giám định và quản lý công

trình giao thông nhận định, hiện tượng chuyển dich ngang của mổ cầu là do thi công xứ lý nền, dip các đường din lên cầu không đúng quy tinh thiết kế được duyệt Cụ thể như bỏ qua công đoạn đắp dat gia tai chờ lún, thí công nhanh để kịp tiền độ.

“Thêm vào chỉ phí để khắc phục những sự cổ này đã dy mức đầu tr Dự án lên Tổng vin đầu t xây dựng ban đầu dự én cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh là 278 ý đồng, sau được điều chính thành hơn 419 tỷ đồng Ngày 30/7/2007 UBND TP HCM chi hơn 141 tỷ đồng sửa chữa cho riêng cầu Văn Thánh và đường dẫn 2 đầu.

Chi phi bồi thường cho $7 hộ dân bị nứt nhà khoảng gin # tỷ đồng

Hm chui qua cầu Văn Thánh 2 đường Nguyễn Hữu Cảnh (hitp:/www.vnexpress.net)

1.2.2, Sự cổ lim, mit đốt him Thủ Thiêm

Ham Thủ Thiêm nằm dưới đáy sông Sài Gòn thuộc Dự án dai lộ Đông Tây, là công trình ngim vượt sông đầu tiên ở Việt Nam Theo thiết kể, đường ngầm này bắt

-6-đầu chui xuống đất bởi 2 đoạn dẫn ở hai bờ quận 1 và quận 2, với độ nghiêng 4% Với ting vốn đầu tư gin 10.000 tỷ đồng, him sẽ dim đưới lòng đất bằng 4 đố, mỗi đất dai 93 m, rộng 33 m, cao 9 m, ở độ sâu xắp xỉ 14 m so với mặt nước giữa sông

Gon, Dự kiến đầu năm 2010, ham Thủ Thiêm chính thức được vận hành Giữa.

năm 2008, cơ quan chức năng đã phát hiện nứt rạn bể tông trên bề mặt và một số vết nứt xuyên các đốt him dim Ngoài ra him chữ U - him dẫn xuống 4 đốt him “Thủ Thiêm cũng đang bị lún với tốc độ 10 máng.

1.2.3 Sực cổ sập nhịp dẫu cầu Cin Thơ

Sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ xây ra vào ngày 26 tháng 9 năm 2007, ta xã Mỹ Ha, huyện Bình Minh, tính Vĩnh Long, là thảm hos cầu đường và tri nạn xây

dụng nghiêm trọng nhất tại Việt Nam Hai nhịp cầu dẫn cao khoảng 30 m giờa ba

trụ cầu đang được xây dựng Ú i bị đổ sụp, kéo theo giàn giáo cùng nhiễu công nhân,kỹ sư đang làm việc xuống đất Bén ngày 2 thing 7 năm 2008, Bộ trường Xây đựngNạn in Hồng Quân đã báo cáo Chính phủ kết quả điều tra sự cổ sip nhịp dẫn cầu Cần Thơ là do lún lệch đài móng trụ tạm.

(hitp:/hwww.snexpress.net)

-1-“Theo kết quả điều ta, sự cổ xay ra trong quả nh th công ti ha nhịp neo ca cầu Cần Thơ, mỗi nhịp đài 40m, Qua kiểm tra địa chất, hàng cọc gần phía trụ P14 có mũi cọc ta trên lớp cit xốp và hàng cọc gin phía tra PI3 có mũi coe tra trên lớp cắt chật vừa, Điều này dẫn tới hàng cọc gần trụ P14 bị lún nhiều hon hàng cọc gần trụ P13 làm dai móng trụ tạm T13 nghiêng về trụ P14 Độ lún lệch theo tinh toán đạt 12mm gây mắt én định try tạm T13 và sau dé là sự sụp đỗ của các kết cấu bên trên (tải liệu Ủy ban Quốc gia điều tra sự cổ),

1⁄3 Các phương pháp xử lý nền đất yếu

Đối với nn dit yếu để xây dụng các công trình xử lý nén đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm nhẹ hệ số rồng, gidm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số madun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của dit vx B với các công trình thủy lợi, việc sử lý nền đất yếu còn làm giảm tinh thắm của đắt, đảm bảo ổn định cho khối đất dip.

Đối với những công trình xây dựng trên nền đất yếu thường có hai biện pháp.

giả quy

Biện pháp kết cầu bên trên công trinh để làm tăng độ cứng, bao gồm việc chọn sơ đồ kết cấu hợp lý, bổ trí khe lún, cầu tạo các gỗ tựa cứng, chọn loại móng và độ sâu chôn móng thích hợp

Điện pháp thứ hai là gia cỗ nhân tạo nền đất yêu đ tăng sức chịu tải, giảm khả năng biến dạng Hướng giải quyết này gồm cỏ cúc nhóm phương pháp như: Nhóm phương pháp nhằm cải tụo sự phân bỗ ứng sudt và đều hign biến dạng cia nén(dùng đệcát, đệm sỏi, đệm đất, bệ phản áp ), nhóm phương pháp làităng độ

chặt của đắt nén (dùng cọc cất, cọe vôi, nên trước bằng tải trọng tĩnh, nên chặt đt trên mặt và đưới sâu, làm chặt dit bằng năng lượng nỗ ), mhóm phương pháp nhằm truyền tải trọng công tình xuống lip chịu lực tốt (mỏng cọc, mỏng trụ giếng chim), nhóm phương pháp đất có edt (dùng các dài kim loại, vải địa kỹ

-8-thuậ , nhóm phương pháp xử lý bằng hóa lý (phụt vữa ximang, silcat hóa, điện thắm, điện hóa học ).

ủy theo điều kiện địa chất công nh, địa chất thủy văn khu vực xây dung và tinh chit sử dụng của công trinh để chọn biện pháp xử lý thích hợp Đối với những sông trinh quan trong cần phải kết hợp cả hai biện pháp rên

"rong phạm ví đề ti này chỉ giới thiệu các phương pháp của biện pháp thứ hai Gia cổ nhân tạo nề đắt yêu,

1.3.1 Nhóm phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến

đạng của nền

Khi lớp đất yêu cỏ chiễu dy không lớn thường nhỏ hơn 3m) nằm trực tiếp dưới móng công trình thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý nhân tạo như đệm cát,

4 hoặc bệ phân áp, để gia cổ đất

cát, đệm đá có tác dụng tăng kha năng chịu lực của nền, giảm bớt độ lún toản bộ và lún không đều, đồng thời tăng nhanh quá trình cố kết, giảm kích thước va chiều sâu chôn mồng.

-9-2 LE TƯỜNG

122 tối sn co NR

6 li dm tte ming a dy Dapp dan ne iyếu thay đi Làm dy ở hai bên có tác dung dé không cho bùn bị day

sang và nếu nằm trên đất cứng thi có thé dip bằng đá,

Hình 1.3: Xử lý it yếu dùng đệm cát (Phạm Quang Tuần, 2003).

Ding lớp đệm cát việc thi công đơn giản hơn nhưng thời gian đắp dat tương đối lu (0 hung kết hợp với gii pháp xây đụng theo tồng giai đoạn)

Phương pháp này thích hợp được sử dụng tong các điều kiện sau: Chiều cao nền đất đắp từ (029.0) mét va lớp đắt yêu không quả dây: ~ Có nguồn khai thác cát ở gần và dé vận chuyền.

"Nếu chiều diy lớp đắt yêu lớn hơn 3,0 mát hoặc nước ngằm có áp lực tác dụng

trong phạm vi lớp đệm cát, không nên áp dung các biện pháp xử lý này

Xu chiều dày lớp dt yêu lớn thi khối lượng đào đất hoặc nạo vế chuyển đi sẽ tăng lên Còn khi nước ngầm có áp lực xuất hiện thì cát trong lớp dém có khả năng

di động đồng thời gây ra độ lún phụ thêm dưới móng công trình, Lớp đệm cát được thi công sau khi đã do bỏ một phần lớp đắt yêu Có thé bổ tr theo các dang mặt cắt như trên Hình 13.

Chiều dây của lớp đệm cát ong trường hợp rên phụ thuộc vào ứng suit củanền đất đắp tác dụng lên trên mặt lớp cát Cát làm đệm được thí công trải ra thành

bị đầm nén.

từng lớp, chiều diy của mỗi lớp phụ thuộc vio thi

“Cát để ding làm lớp đệm tốt nhất 1a ding các hạt lớn và các hạt vừa, không lẫn đất bụi Với một số nền không quan trong lắm và không có mực nước ngằm ở cao thì có thé sử dụng đệm cát đen để hạ giá thành.

-10-Cát sau khi đầm nén xong phải kiểm tra độ chặt tại hiện tường bằng phaoKôvalep, phương pháp cân trong nước hoặc phương pháp xuyên.

Vige th công lớp dm cit rất đơn giãn, Chỉ cin dũng mái ủi san lắp, không cần các thit bị thi công đặc biệt khác Cần khống chế edn thận chuyển vị ngang và độ lún khi thi công Trước khi dip lớp eft đầu tiền, nêu không vét được bản thi cần lót một lớp bổ cảnh cây (hoặc vải Địa

thuật) để cát hoặc đá khỏi bị chim vào lớp

Chuyển vỉ ngang trung bình mỗi ngày không quá 4,056,0 mm, không chế trong khoảng 1,0 cm/ngay là có thé dim bao nền đường én định.

Đối với nền đường, nền đất dip nằm trên vùng bùn lầy thi việc áp dụng bệ phản áp để không chế khả năng phát triển của vàng biển dạng dèo do lớp đất yếu gây r,

trượt hai bên là một trong những biện pháp xử lý có hiệu quả nhất

BG phản áp đóng vai trò như một đối trong làm tăng độ Gn định, cho phép dip nền đường với chiều cao lớn hơn Do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời sian ngắn, cổ tác dụng phòng lũ, chống sóng và chống thắm nước

Giải pháp này không lâm rit bớt được thời gian lúc đắt cổ kết và không giảmđược độ lún, edn tăng thêm khả năng nón lún (do phụ thêm tai trọng của bệ phản áp ở hai bên đường) Nó có nhược điểm là khối lượng đắt đắp lớn và diện tích chiếm đất nhiều Phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ cũng như khối lượng quỳ đất dỗi dào, khoảng cách vận chuyển không bị hạn chế về phạm vi

Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đắt yếu là than bùn loại III va bùn sốt, vật liệu dùng là các loại dit hoặc cát thông thưởng Trong trường hợp khó khăn có thé sử dụng cả dat lẫn hữu cơ.

“Xác định kích thước là vấn đề mẫu chốt trong việc tính toán và thiết kế bệ phản áp Nhiễu phương pháp dựa vào giả thiết khác nhau nhưng chi gin đúng Có tác giả dựa vào sự hình thành ving biến dạng déo phát triển ở hai bên công trình Người

khác dựa vào giả thiết mặt trượt của đắt nên có dang hình trụ trònlũng có tác giả

tinh toán dựa theo ý luận cân bằng giới hạn đễ xác định mặt trượt vi suy ra trang thái giới hạn của đắt nền Dé đơn giản hon trong tính toán, một số tác giả dựa vào điều kiện khống chế ứng su ngang để quyết định kóch thước cña bệ phản gp.

Với các công trình nền đường, nền đất đấp, phương pháp tính toán kích thước bệ phần áp dựa vào sự phát tiển của vũng biển dạng do được áp dụng nhiều hơn Tang chiều rộng của bệ phan áp, hệ số an toàn sẽ tăng lên

‘Theo kinh nghiệm của Trung Quốc thì

~ Chiễu cao bệ phân áp Hp > 1/3 lần chiều cao nền đường Har ~ Be rộng của bệ phản áp 1„„ = (2/3+3/4) lần chiều dai truổi đất Theo toán đồ của Pili th

“Chiều cao bệ phan áp H„, = (40250)% chiều cao nền đường Hap ~ Be rộng của bệ phân áp Ly2:3) lẫn chiều dày lớp đắt you D

es NỊỊ

Hp[ lk Son

Pim |

4) Bệ phản áp làm tăng đồ chôn sân của nền đường hay công trình đả dip, được dp dung kh nền đường hay công trình đất dip có dạng hình thang

= Chiều cao bệ phản áp HH,431/2) lẫn chiều cao nên đắt đắp Hy

= Bề rộng của bệ phản áp Lyy mỗi bên nhất thiết phải vượt quá phạm vi của cưng

trượt er tròn nguy hiển nhất từ 1,023,0m.

b) Bệ phản áp làm xodi mắt đắc taluy của nên đường hay công tình đắt dip, được dp dung khi nền đường hay nên công trình đắt dip có dang hình tam giác hay

gần với hình tam gic

+ Chiẫu cao bệ phản áp Hạ, = (1/5 22/5) lin chiêu cao nền đắt đắp Hag

- BỀ rộng của bệ phản áp bys = 1/3 b.

Hinh 14: Sơ đỗ các dạng bệ phân áp thường được áp dụng (Phạm Quang Tuấn, 2003).

Bộ phản áp được dip cùng một lúc với việc xây dựng nén đất dip chính Nếu xe máy thường xuyên đi lại trên đó, phần dưới của bệ phản áp phải được đắp bằng vat liệu thắm nước và cần dm lên cho odin thận.

Chiều cao của bé phan áp không được quá lớn dé có thé lại gây trượt trồi (mắt ấn định) đối với chính phin đắt đắp Khi thiết kế thưởng giá thiết chiều cao bệ phản áp bằng chiều cao của nền đất đắp rồi nghiệm toán ổn định theo phương pháp mặt trượt tru tròn, Chiều cao trung bình bệ phản áp lấy từ (1,5+2,0) mét Độ chặt đất dip nên đạt K > 0,9 (đầm nén tiêu chuẩn).

Uu điểm của phướng pháp là thi công đơn giản, nhanh gon, tận dụng đượcnguồn quỹ đất khai thác ngay tại địa phương.

Nhược điểm là khối lượng đất dip lớn, chiếm nhiễu điện tích đất tự nhi không phù hợp đối với các loại đt yếu là than bùn và bùn sét, Đồng thời hoàn toàn không phủ hợp với những khu vực thi công phải vận chuyển đất dip từ nơi khác

«én; Giải pháp này không làm giảm được thời gian lún cổ kết ma côn làm tăng thêmđộ lún của công trình đo tăng thêm tải trọng do bệ phản áp ở hai bên đường.

Giải pháp này chỉ nên ding khi dip đường trực iếp trên nn dit với tác dụng

chính làm ting cường mức ổn định chống trượt trồi cho nền đường, nhằm đạt được. yêu cầu vé ôn định cả trong quả trình dp và quả trình khai thác lâu đả: Tầng đắt ếu có chiều dày không lớn lắm và nền đường đấp cao trung bình; Quy dit dé xây cdựng thật dồi đảo và dễ khai thác, gin khu vực thi công; Khi độ lún còn lại của công

trình < 30.0em

1.3.2 Nhóm phương pháp làm tăng độ chặt của đắt nền

Đối với đất có độ rỗng lớn ở trạng thái rời, bão hòa nước, tính nén lớn hoặc dit

cấu dễ bị phá hoại và kém bn định dưới ác dụng cia ti rong Dễ xây dụng công trình trên nền đất này cần xử lý bằng cọc cát, cọc vôi hoặc nén trước bằng ti trọng tinh, nén chặt đắt trên mặt và đưới sâu, làm chặt đất bằng năng lượng nổ.

tát1.32 Phương pháp ep

Khi xử lý nền bằng cọc cát (Hình 1.5), nền đất được nén chặt lại làm cho độtổng, độ âm của nên giảm đi, rong lượng th tích, mỗ đun biển dạng, lục din vì

gốc ma sắt trong tăng lên, do đó sức chịu tải của nền tăng lên Dưới tác dung của tải trọng, cọc cát và ving đất được nén chặt xung quanh cọc làm việc đồng thời, tị số mô dun biến dang gần như giống nhau tại mọi điểm Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nên đất được xử lý bằng cọc cát có thể xem như nên thiên nhiên Đây cũng là uu điểm của cọc cất so với các loại cọc cứng khác, mô đun biến dang của vật liệulâm cọc lớn hơn nhiều lần mô đun biển dạng của đắt xung quanh thân cọc, do đó. toàn bộ tải trong công trinh sẽ truyỄn lên các cọc, các lớp đất dưới mỗi và xung ‹quanh coc Đắt ở xa cọ hầu như không tham gia chịu lực

Khi ding cọc cát làm tăng nhanh quá trình cỗ kết của dat nền Ngoài tác dụng nén chặt nền, nó côn làm vige như các giếng cát thoát nước, nước trong đất thoát ra

-I4-nhanh theo chigu đài cọc dưới tắc dụng của ti trọng Phin lớn độ hin của nn đất có

‘ge cát thường kết thúc trong quá trình thi công (Hoàng Văn Tân và nnk, 2006)

“Hình 1.5: Coc cắt trong nên đắt yếu.

1.3.2.2 Phương pháp cọc vôi

Phuong pháp này được sử dung thích hợp với đắt yếu như bin, than bản, sét va 4 sết ở trang thấi déo nhão, Đặc điểm của cọc với là sau khi tác dụng với nước thì cường độ tăng lên rit nhanh, vôi tăng thể tích 2 lần lâm cho đất xung quanh nén

chặt, môđun biến dang tăng 34 lẫn, lực dinh tăng 1,53 lần, cường độ nền cọc vôi

tăng 2+3 lin, Theo kết quả thực nghiệm, cường độ của cọc vôi khi nén một trục có thể đạt tới 10:25kG/em?, Đồng thời khi vôi được tôi nhiệt độ lên tới 120:160°C ơi, đất giảm độ Am và nền chặt nhanh (Hoàng Văn Tân

lâm cho nước lỗ rồng

và nnk, 2006)

1.3.2.3 Phương pháp cọc dét- vôi

Trộn tại chỗ đất với vôi sống bằng máy khoan trộn chuyên dụng Vôi bột tác ‘dung với nước lỗ ring trong đt tạo nên liên kết ximang và silicat hóa Các liên kết 46 gắn kết các hạt khoảng chất trong dit lại và lam cho đắt trở nên cứng hơn Cần chú ý kiểm tra lượng vôi đưa vào và kiểm định các đặc trưng cơ học của cột Sau

-15-kh thi công sẽ được cúc cột có đường kính nhất định, ải thiện được độ én định và tủa nền 3+4 lin, Kỹ thuật nảy ít phổ biến khi xứ lý rên điệ rộng và yêu chu phải có đơn vị thì công chuyên nghiệp (Hoàng Văn Tân

nk, 2006)

giảm nhỏ độ lún, tăng sức chịu tả

13.24 Phương pháp try đắt xi măng.

Try đất xi măng là trụ tron bằng hỗn hop đất - xi măng, hay đất - vữa xi măng được chế tạo bằng cách trộn cơ học xi ming hoặc vữa xi mãng với đắt tại chỗ, Quá trình trộn có thể là trộn khô hoặc trộn ớt Trộn khô là quá trình xáo tơi đắt bằng cơ học tại hiện trường và trộn bột xi măng khô với dit, có hoặc không có phụ gia Tron

ướt là quá trinh xáo tơi đất bằng co học tại hiện trường và trộn vữa xi măng gồm nước, xi măng, có hoặc không có phụ gia với dit, Khi gia cổ tụ, hiện tượng nỗi trội chính là sự phân bổ lại ứng suất trong hệ thống trụ đất theo thời gian Ngay khi tác

động, tải trọng được chịu bởi áp lực nui ig dư Trụ tăng độ cứng theo thời

gian sẽ chịu dẫn tải trong, giãm bớt ti trong lên đất Hệ quả li áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất yêu giảm nhanh Phân bổ lại ứng suắt là nguyên nhân chính để giảm độ ún và tăng tốc độ lún (Hoang Văn Tân và nnk, 2006)

"Mình 1.6: Day chuyền công nghệ thi công trụ đắt xi măng.

Dưới đây là các ứng dụng chính của trụ đắt xi ming trộn sâu

-16-Đường bộ, ổn định lún 6- Chống nâng đầy hố đào

2- Ổn định đà cao 7-Chứng chuyéa dich garg của trống ọn

3-M8 cfu $-Đe biểnThanh hổ đạo 9 Ngân nước

3-Giảm ảnh hướng tress 9g tình lấn cặi

Hình 1.7: Các ứng dung của trụ đắt xỉ măng trận sâu.

1.3.2.5 Phương pháp cột Balát (cột vật liệu rồi)

ự cột balát đầm chặt được tạo thành trong dit nhờ một đầm dit chin động hoặc bằng cách hạ một ống rỗng rồi rốt đá bakit vào và đầm chat bing chắn

động tạo thành các cột đá balát đường kính từ 60 + 120cm Các cột này có tác dụngnhư các điểm tăng cường đất mềm, cải thiện độ én định và giảm nhỏ độ lún Do làgu rời nên nó công cổ tắc dung thoát nước thẳng đứng Có th kiểm tra các đặc

trưng cơ học của cột bằng thit bị xuyên và thi nghiệm gia tải trên cột, Tuy nhiên

phương pháp này chỉ hiệu quả với chiều dây xử lý không lớn hơn 15m và giá thành tương đối cao (Hoàng Văn Tân và nnk 2006)

-17-Hình 1.Cột vật liệu ri.

1.3.2.6 Phương pháp gia cổ bằng năng lượng nỗ

Ding năng lượng nổ để gia cỗ nén đắt yếu là một phương pháp được Viện Thiết kế Bộ Giao thông Vận tải đưa vào sử dụng bất đầu tử những năm chống chiến tranh phá hoại của giặc Mỹ.

Nội dung của phương pháp nay như sau: trong phạm vi bé mặt và chiều diy của lớp đắt yêu cần được gia cổ sẽ bổ tr cúc quả min dai theo mang lưới tam giác đều Những giếng được năng lượng nỗ tạo chinh sẽ nén đất ra xung quanh Kích thước và khoảng cách giếng phải được tinh toán đã đảm bảo nền đắt đến độ chặt cin thiết Sức chịu tải của nền yêu tăng lên đơn thuần nhờ sức nỗ ép làm cho các hat đắt sắp

xếp li, sit vào nhau hơn và công cổ thể do tác dung của quá tình cố kế! các giếng cá lắp các giếng nỗ (Hoàng Văn Tân và mk, 2006)

1.3.2.7 Phương pháp nén trước bằng tải trọng tinh

Đối với nền đắt dưới công trình cổ tính nón lớn và biển dang không đồng đều như sét, sét pha cát ở trạng thái chảy hoặc cát nhỏ, cát nhỏ ở trạng thái bão hòa. nước, muốn nén chật nó yêu cầu phải có tối trọng tác dụng thường xuyên trong thời

-18-gian dài thì mới có hiệu quả Trong nhiều trường hợp, nếu độ lớn dự tính rất lớn,

‘vugt quá những chi dẫn cho phép trong quy phạm, để đảm bảo cho công trình có thể

sử dung được ngay sau khi thi công thi một trong những biện pháp hay ding là nén trước bằng ti trong th,

“Tác dung của biện pháp này i lâm cho nên đất được nề chặt một phản, độ âmvà biển dang của đất giảm di và khả năng chịu lực của

‘Tan và nnk, 2006),

tền tăng lên (Hoàng Văn.

3 Nhóm phương pháp nhằm truyền tải rạng công trình xuống lớp chịu

lực tắt

Khi dưới lớp đắt yếu là lớp chịu lực thi có thé diing móng cọc Nhiệm vụ chủ Yêu của móng cọc là tuyển tải trọng từ công trình xuống các lớp đất ở dưới mũi cọc

lớp đất xung quanh cọc,

Ming cọc là móng sâu và đất hơn móng nông, việc ding móng coe là cin thiết

bảo đảm công trình được an toàn trong các trường hợp sau:

* ˆ Khi lớp đất nằm trên ép co lớn và quá yếu đề chống đỡ tải trong của kết cấu

phía trên, cọc được dùng để truyền ải trọng tới lớp đá gốc hay lớp đắt cứng nằm đưới hoặc tối các lớp đất ở xung quanh cọc nhờ sức kháng ma sắt ở mặt danh giới đất cọc

+ Khi chịu các tải trọng nằm ngang, móng cọc có thể chống uốn khi đang chẳng đỡ tai trọng thẳng đứng của công tình Trường hợp này xây ra khi thiết kế xây đựng các công trình chắn đất và mồng các nhà cao ting chịu lực

giô hay động đất

+ Công trnh xây dựng trên đắt trương nở hay sụ lờ có khả năng thay đổi thé tích khi độ âm thay đổi, áp lực trương nở có thể rất cao nên dùng móng nông thi rit không an toàn, phải thay bằng mồng cọc với độ sâu cọc ở dướiđối xây ra co ngot và trương nở

-19-+ Các móng ở dưới mực nước ngằm chịu lực diy ngược của nước ngẫm, cọc được dùng đẻ chống lại lực đầy ngược này.

+ Các trụ cầu thường xây dưng trên móng cọc để tránh khả năng tổn thất sứcchịu tải do đắt ở mặt đất bị xâm thực.

“Tuy nhiền, cũng cần chú ÿ ring không phải le nào ding móng cọc cũng mang

lại hiệu quả tốt, mà ngược lại có khi vi ứng dụng không đúng chỗ có thé gây lãng

phí và nguy hiểm đổi với công trình Chẳng hạn, lớp đắt bên trên tương đối tốt, còn.

bên đưới là lớp đất yêu tì khi đồng cọc xuống, lớp đắt bên trên sẽ bị phá hoại, côn lớp đất bên dưới sẽ sinh ra biển dạng phụ thêm gây nên nguy hiểm đổi với điều kiện làm việc của công tình.

Dưới diy giới thiệu một số loại cọc chủ yếu thường dùng tong thiết kế hiện

= Cục tre: Ở nước ta cọc tr từ lu đã được sử dụng để gia cổ nén dit yêu có

chiều day không lớn (2+3m) dưới các công trình dân dụng, công nghiệp và thủy lợi loại vừa và nhỏ, Tuổi thọ của cọc tr có khi đạt đến 30:50 năm, tuy nhiên Không nên ding cọc tre ở những noi đất nền khô hoặc khô wot theo mùa, độ ẩm đắt nền thay đôi sẽ làm cọc tre nhanh mục và hư hỏng Chiều dai làm việc có hiệu qua của cọc tr thường 2+-3m và đường ánh cọc lớn hơn Gem Tre làm cọc phải là loại trẻđực, giả trên 2 năm, thẳng và tươi Khi đồng cọ cần bảo dim dầu cọc không giậphoặc vỡ.

= Cpe bê tông cốt thép: Coc bê tông cốt thép là loại cọc đồng phổ biển trong việc xây dựng các công trình tn nền đất yếu Loại cọc này có khả năng tiếp thu được ti trong lớn từ công tình, mỗi cọc có thể chịu được tải trong 250300 tin Coe thường được cấu tạo tiết điện tròn, vuông, tam giác hoặc đa giác, Để tăng tính kinh 6, giảm bớt lượng xi măng, thép và để đàng hơn trong vận chuyển, thay vì cọc đặc như trước đây người ta thường chế tạo những cọc rỗng Với những cọc có chiều dai lớn người ta thưởng ding loại coe thép ứng lực trước để tăng cường.khả nang chịu lực của cọc.

~20-~ Coe nhôi: Coc nhồi là loại cọc được chế tạo hạ xuống đất ngay tại chỗ bằng cách khoan đảo sin trong đất những lỗ cọc, đặt cốt thép sau đó đỏ bê tông nhỏi đầy lỗ cọc Để cho lỗ cọc không bị sụt nở, người ta thường dùng Ống vách bằng thép kết

hợp với dung dich sét bentonite.

Coe nhỗi khắc phục được một trong những khổ khăn chủ yếu khi ứng dụng móng cọc ở nước ta là thiết bi đồng ha coe còn hạn chế

SST AVI

Hình 1.9: Trình tự thi công cọc khoan nhôi.

Hinh 1.10: Móng cọc khoan nhỗi.

-21-1.3.4, Nhóm phương pháp dùng dat có cốt

Đất có cốt là vật liệu xây dựng gồm có đắt đã được tăng cường độ bằng cách bố trí các vật liệu chịu kéo như các thanh và đãi kim loại, vải không bị phân hủy sinh

bọc trong đất (vai địa kỹ thuậu Lợi ich cơ bản của đất có cốt là làm tăng cường độ. chống kéo và cường độ ching cắt của đắt do lực ma sit tổn tại ở mặt phần cách đắt -cốt, (Nguyễn Uyên, 2008).

Do nhược điểm của vật liệu làm cốt là dai kim loại thường bị ăn mòn, nên hiện nay thường dũng vải dia kỹ thuật lim cốt cho đất

Vải địa kỳ thuật có tác dụng chính lả: Tác dụng thoát nước, vải làm cho nướcđộ én định của

trong đất thoát nhanh làmtăng độ bn chống cất ft; Tác dụng lọc, Khi đắt ở giữa bai lớp hat thô và bạt min, vai địa kỹ thuật vẫn cho nước thắm qua

các lớp nhưng giữ cho không cho hạt mịncuốn vào hạt thô; Tác dụng chia táchia tách các lớp đất trong thi công và khi công trình làm việc; Tác dung gia cố, làm tăng sức chịu tai nền đất do độ bền chồng kéo của vải.

‘Vai dia kỹ thuật có thé bổ tí một hay nhiễu lớp, (1z9)lớp Mỗi lớp vải xen kế

với một lớp cát đắp day (15,030,0)em tùy theo khả năng lún va lu lén khi thi công.Tông cường độ chịu kéo đứt của các lớp vải địa kỹ thuật có Fmax tương ứng.

Nên chọn lo vải sợi đột (wowen), cường độ chịu kéo đặt tối thiểu 25 KN để ‘dam bảo hiệu quả dim nén đất trên vải nhằm tạo hệ số ma sắt cao.

-32-Uu diém là thi công đơn giản, nhanh gọn, không cin có thiết bị máy móc; Tang cường ôn định cho nền đất dip trên đất yếu, giá thành thấp; Không phụ thuộc vào mực nước ngằm cao hay thấp: Ngăn không cho cắt chui xuống đất yếu và có tuổi thọ cao

Nhược điểm là không làm giảm thời gian lún, độ lún cổ kết của công tình thích hợp khi độ lún còn lại của công trình < 30.0 om

C6 thể thay thé lớp vả địa kỹ thuật bằng lưới địa kỹ thuật Loại này có cường độ cao hơn vải địa kỹ thuật và có lỗ mắt cáo tạo lên một sức cải chặt

13.8 Nhóm phương pháp xử lý bằng hóa lý

1.35.1 Phương pháp điện đắm

Khi cắm vào trong đắt dính bão hòa nước bai dicựccực đương là một thanh.

kim loại, cực âm là một ống kim loại có nhiều lỗ nhỏ, sau khi cho dòng diện một chiều chạy qua, hạt đất chuyển dịch về pl cực đương, còn nước trong đất chuyển. phía cục âm, khiển cho ống làm cực âm diy nước Tại đầy sẽ bố tí thiết bị hút

nước, kết qua là nước thoát ra và đắt ở giữa các điện cực được nén chặt lại.

Phương pháp điện thắm trong xây dựng cổ tác dụng: Nang cao Khả năng chit lực và tăng nhanh tốc độ cổ kết của đắt sét yếu; Lim tăng độ én định của mái dốc và đầy hỗ mông khi thi công; Hạ mực nước ngằm trong dit, (Hoàng Văn Tân và rk, 2006)

1.3.5.2 Phương pháp điện hóa học

Phương pháp điện hóa học dựa vào nguyên lý điện thắm để gia cường nền đấtPhương pháp này b6 tr cực dương là một thanh kim loại và cực âm là ông kim loại có nhiễu lỗ nhỏ để bút nước Dé làm tăng tốc độ cổ kết và hiệu qua nền chặt của đắt nền khi cho đồng diện một chiều chạy qua, người ta thường dũng các dung dịch hóa học như canxi clotua, nati siieat Các dung địch này được đưa vào trong đắt qua cực đương Khi có đồng dichạy qua, các điện cục sẽ bị phá hủy Các sản phim

-23-phá hủy liên kết với các hạt sét làm cho khối đất trở nên cứng lại và nước sẽ thải ra

‘eye âm.

Hiệu quả ứng dụng của phương phip điện hỏa học phụ thuộc vào thành phần

hóa học của loại dat cần gia cường Nếu đắt có lượng muối lớn thi hiệu qua cao Do đó, phương pháp điện hóa học không những chỉ dùng vớ đất sét có him lượng bụi và hàm lượng sét lớn hơn 50% mà còn có thé áp dụng đối với các loại đất bản ở biển có nông độ mudi cao.

135.3 Phương pháp nhiệt

Phương pháp nhiệt dùng để gia cường các loại đất hoàng thổ có hệ số thắm 10z20erm/phút nằm ở trên mực nước ngằm Phương pháp này chỉ dùng tốt khi chiều diy lp đất gia cường lớn trên 3m Thực chất của phương pháp này là dùng nhiệt độ cao để gia cường đất và kết quả I loại trừ được tính lún sập, đồng thời làm tăng khá năng chịu tái và tinh chịu nước của đất

Hiện nay gia cường dit bằng nhiệt cổ thé tiến hành theo cách là phụt vào rong đất qua lỗ khoan dong khí nóng có nhiệt độ 600+800°C, hoặc là qua lỗ khoan đưa nhiên liệu cháy (ở thể khí hoặc lỏng) vào trong đắt và đốt ở nhiệt độ 1100°C.

1.3.6 Giải pháp thiét bj thoát nước thẳng đứng xử lý nền đắt yu

Giải pháp nay sử dụng cho loại đất có độ rỗng lớn ở trang thái rồi, bão hỏa

nước, tính nén lún lớn, đất có k i phá hoại và kém ổn định dưới tác dụng.

của ải trong côn nhỏ (tet ri, đắt dinh ở trạng thi déo chảy, đất bùn, than bin) Khi chiều dày của lớp dat yếu khá lớn (bé dày tang đất yếu vượt quá bÈ rộng đấy nén đắt đắp) Không thể ding các biện pháp khác đ xử lý được

hit cách bổ trí các phương tiện thoát nước theo phương thing đứng (giéng cất, bắc thắm) nên nước cổ kết ở các lớp sâu rong lòng đất yêu dưới tác dụng của tải trọng dip sẽ có điều kiện thoát nhanh (nước dịch chuyển theo phương ngang thẩm thấu vào giếng cát hoặc bắc thắm rồi theo đường này thoát lên mặt đắt tự nhiên).

6, = y, - hị, ứng suất (áp lực) thẳng đứng do trọng lượng ban thân các lớp đất yếu gây ra ở độ sâu z (Mpa)

, và h, trong lượng thể tích và bề dày của lớp dit thứ i nằm trong phạm vi từ mặt tiếp xúc của dat với đầy nền đắp (z = 0) đến độ sâu z Đối với các lớp đắt yếu nằm dưới mục nước ngằm thi tỉ số y, phải ding trong lượng thể tích dy nỗi

ø, - ứng suất (áp lực) thẳng đứng do tải trong đắt đấp (phần nền đắp và phần

gia tải trước, nhưng không kể phin chiều cao đắp hy quy đổi từ tải trọng phía tm

Sâyraở độ sâu z trong đất yêu kệ từ đáy nbn dip (MPa);

1 áp lực tầng có kết ở độ sâu z (MPa).

px - xác định từ thi ni

Hai điều kiện trên phải thỏa mãn đối với độ sâu z trong phạm vi từ đáy nén đất áp đến hết chiều sâu đóng ging cát hoặc bắc thắm Nếu không thỏa mãn các điều kiện nói trên thì có thé kết hợp với biện pháp gia tải trước để tăng ơ,

Kết hợp dùng lớp đệm cát để thoát nước:

Khi sir dụng giải pháp thoát nước cổ thing đứng nhất thiết phải bổ trí tang cđệm cát với các yêu cầu quy định kỹ thuật trong mục ting dém cắt

Nếu dùng giếng cát hoặc cọc cát, cát đệm phải tiếp xúc với đệm của nó Nếu dàng bắc thắm, phải cắm xuyên qua ving đệm cát và cắt dư thêm tối thiêu là 20,0 em eao hơn mặt trên của ting đệm cắt

Nhiệm vụ chủ yêu của lớp độm cát là đỂ cho nước từ trong nền đất yêu dưới nền đường thoát ra ngoài Không có lớp đệm cát, nền đường lại đấp bằng loại đắt đính thì khả năng vit nước từ trong nên đất ra hầu như không có hoặc rit nhỏ Tác,

-25-dụng kém theo là chịu lực thay cho lớp đất yếu trên mặt nén có sc chịu ta nhỏ nhất nhưng lại chịu các ứng suất cắt và nén lớn nhất

Trong điều kiện đất yếu, lớp đệm cát cố chiều dày tối thiêu 0.5 mét Nếu là chiều dày nhỏ hơn, khi gặp dat yếu, đặc biệt là đất bùn, chúng sẽ xâm nhập vào đệm. cát, làm mắt tinh chất thoát nước của nó, Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả nhất khi tng dắt yếu ở trạng thái bão hoa nước vã có chiều diy nhỏ 2.03.0) mt

Cat diing làm ting đệm phải là cát hạt to, hạt trung, có thể sử dụng cắt hạt nhỏ nhưng không được ding cát hat mịn hoặc hat bụi, có tỉ lệ hữu cơ < 5, cỡ hat lớn.hơn 0,25 mm chiếm trên 50%, cỡ hạt nhỏ hơn 0,08 mm chiếm ít hơn 5% và phải

một trong hai điều kiện sau:

“Trong đó

Day — kích cỡ hat cát ma lượng chứa các hạt nhỏ hơn nó chiếm 30% Dị — kích thước đường kính hạt cát lượng chứa cỡ nhỏ hơn chiểm 10% Chiểu đầy ting đệm cất nhất phải bằng độ lún tổng công, nhưng không được nhỏ hơn 50,0em Độ chặt đầm nén đạt yêu cầu K > 0,9 độ chặt tiêu chuẩn.

B rộng của mat ting đệm cát phải rộng hơn day nền đắt đắp mỗi bên tối thiểu

là (0,5+2,0) mét Mái đốc và pl fin mở rộng 1g cất đệm phải cấu tạobên của tả tầng lọc ngược sao cho nước cố kết có thể thoát ra không lôi theo cát Nhất là khi lún chim vào đất yếu nước ob kết vẫn có thé thoát ra Khi cần thiết ding bơm hút

bớt nước sẽ không gây phá hoại ting cát đệm.

"Để đảm bảo nước trong đất có khả năng thoát ra theo phương thẳng đứng khi sử

dung giếng cát, chiều dày lớp đệm cát xác định như sau: hy = § + (0,3:0,5)m, với S

là độ lún tinh toán của nền đắt yếu.

-26-1.3.6.1 Phương pháp giếng cát

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

biến dang lớn kéo dài và sức chịu tải thấp Với những trường hợp này đôi hỏi phải rit ngắn giai đoạn lún và độ lún tiếp 46 trong thời gian đã đưa công trình vào sử

dụng không vượt quả giới han cho phép

Ging cit là một trong những phương pháp gia cổ nin dip ứng được các yêu cầu rên, Giếng cát có tác dụng chính là Tang nhanh tốc độ cổ kết của nn, làm cho công trình xây dựng trên đó nhanh chống dạt đến giới hạn én định về lún, đồng thời làm cho đắt nba có khả năng biến dạng đồng đều

Ging cất và cọc cát cổ kích thước (đường kính và chiều đã) trơng tự nhau,

nhưng khoảng cách các giếng cát lớn hơn cọc cát Chính vì vậy mà cọc cất có nhiệm vụ chủ yếu là nén chặt đất, tăng sức chịu tải của nén, côn nhiệm vụ thoát nước lỗ rng là thứ yếu.

a Tinh toán tải trọng phụ tam thời: Tai trọng phụ tạm thời đắp theo hai giai oan: giai đoạn đầu tiên v giai đoạn cối cũng

+ Tải trọng phụ tạm thi cho giai đoạn đầu tiên

Xe đình theo tỉ của ải trong an toàn (ứng với vùng biển dạng déo, chỉ tổ ti một diém ở hai mép diện chịu ti) hoặc một điểm trên trục đối xứng của ải trọng

cho tải trọng phân bố theo luật tam giác cân.

~ Cho ti trọng phân bổ đều:

-21-Tải trong phụ cho giai đoạn cuấi cùng: Xác định theo tải trọng an toàn (q„) nêutrên nhưng các t số C và ø lấy ứng với trường hợp đắt nền đã được tăng lên do tác dụng vất áp nước của ải trong phụ tạm thời cho giai đoạn đầu tiên,

Tỉnh toán tác dụng thoát nước của giéng cát

(Qua trinh thoát nước của các giếng cit sẽ lâm giảm độ dm của dit yếu Làm tăng cao C và ø, làm xảy ra trước độ lún của én đất yếu

Ging cát có nhiệm vụ chủ yếu là rút ngắn chiều đãi đường thắm thoát nước thing đứng ở trong nền đất

giếng cát gm 3 bộ phận chính không thể thiếu: giếng c¡

tạm thời có tác đụng tao ra gradient trong nền đất yếu để ép đẩy nước ra n

và cải tạo một phần tinh chất của đất Hệ thốngđệm cát và tai trọng phụ

Khi không có giếng cát, chỉ có lớp đệm cát ở trên mặt thì dưới tác dụng của tảitrọng công trình, nước trong ving hoạt động D có khả năng thoát ra theo phươngthắng đứng dưới tác dụng của gradient thuỷ lực (i,) ép đẩy nước theo phương đứng.

Khi có bổ tí giếng cất trong nền đất yếu, dud tác dụng của tải trong nỀn đường, nước trong đất thoát ra chủ yếu theo phương ngang để đi vio các giếng cát

đưới tác dụng của gradient thuỷ lực Ở mặt phẳng đáy các giếng cát gradient thuỷ.

lực theo phương ngang i im hơn 10 tan gradient theo phương ding i, (, > 10) Nếu các giếng cát bố tri theo kiểu tam giác đều thi chiếu dai đường thm:

“Trong đó: a- cự ly giữa các giếng cất và r- bán kính của giếng cắt

c Xác định khoảng cách giầa các giếng edt: Khoảng cách giữa các giếng cát

phụ thuộc vào đường kính giếng cát và tốc độ

tính của nền đất yếu vàtính chất tác dụng của tải trong Ứng với mỗi kích thước của đường kinh có thé chọn khoảng cách giữa các giếng cát một cách hợp lý Theo kinh nghiệm thực tế, khoảng cách giữa cúc giếng cất có thể chọn trong phạm vi từ

(1,0:5.0) mết (1/0210) mét Trong thực tế hay chọn khoảng các