Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu công nghệ cố kết hút chân không trong xử lý nền đất yếu công trình PVTEXT Đình Vũ - Hải Phòng

~ Thời gian thực hiện ngắn vi theo phương pháp này nước và khí được thoátra khỏi cốt đắt nhanh và triệt để = Cổ thé áp dụng trên diện rộng, phủ hợp với để biển, Vi vậy trong luận văn này

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯƠNG VĂN LUNG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60.58.40

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Minh Thụ

HÀ NỘI - 2013

LOLCAM ON

Tác gi xin chân thinh cảm on các thiy cô giáo trong Trường dai học Thủy Lợi,

Phang đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giáp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập

và nghiên cứu ti trường

it ơn sâu sắc đến PGS.TS TRINH MINH THY

Xin chân thành bày tỏ long

.đã vạch ra những định hướng khoa học va tận tỉnh hướng dẫn tác giả trong suốt quá

trình hoàn thành luận văn này.

Cảm ơn các anh chị Phòng thí nghiệm địa chất Trường Đại Học Thủy Lợi, Thạc

xát cánh cùng tic giả trong

1 Nghiên cứu sinh Phạm Quang Đông là những người

quá trình nghiên cứu

a

gia đình đã động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.

ôi cing tác gišxin bay tổ lỏng biết ơn sâu sắc đến những người thần rong

Hà Nội, ngày thing nấm 2013

Tác giả

Trương Văn Lung

BAN CAM KET

Họ và tên học viên: Truong Văn Lung.

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy,

Tên đề ti luận văn: “Nghiên cứu công nghệ cổ

1 nền đắt yeu công trình PVTEXT Đình Vũ ~ Hai Phong”

“Tôi xin cam đoan đề tai luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những kết

t hút chân không trong xi:

ồn thông tin quả nghiên cứu, tính toán là trang thực, không sao chép từ bắt kỹ ne

nào khác Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bat kỳ hình thức.

kỳ luật nào của Khoa và Nhà trường,

Hà Nội, ngày — tháng - năm 2013

Học viên cao học

‘Truong Văn Lung

MO DAU

1 Tính cấp thiết của để tài

II Mục tiêu của để tai

IIL Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

TV Nội dung luận văn « « cua

CHƯƠNG 1 TONG QUAN CHUNG VE XỬ LÝ NEN ĐÁ

1.1 Tổng quan về nên đất yếu

1.2, Các phương pháp xử lý nén đất yếu khi xây dựng công trình ‹ 81.2.1, Nhóm các phương pháp làm chat dat trên mat bằng cơ hoe 91.2.1.1, Lam chat đất bằng đâm rởi ssssse 01cm 9

1.2.1.2, Lam chat đất bằng phương ph 10 1.2.1.3, Lam chat đất bằng phương pháp đầm rung 10

1.2.2 Nhóm các phương pháp làm chat đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn L1

1.2.2.1 Phương pháp nén chặt đất bằng chấn động " 1.2.2.2 Phương pháp nén chat đất bằng thuỷ chấn 111.2.3, Nhóm các phương pháp gia cố nén bằng thiết bi tiêu nước thẳng đứng 12

1.2.3.1, Phương pháp gia cố bằng giếng cất 121.2.3.2 Phương pháp gia cố bằng bấc thẩm (PVD) 13

1.2.4 Phương pháp gia cố nên bing nang lượng nổ 13 1.2.5 Phương pháp gia cố nến bằng vải địa kỹ thuật va bấc thấm 14

1.2.6, Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính 141.2.6.1, Gia cố nên bằng phương pháp trộn vỏi 151.2.6.2 Gia cố nên bing phương pháp trộn ximang 15

1.2.6.3 Gia cố nên bằng phương pháp trộn bitum s161.2.6.4, Gia cố nên bằng keo polyme tổng hợp 161.2.7 Nhĩm các phường pháp gia cố nền bing dung dich 161.2.7.1 Phương pháp gia cố nén bằng dung dịch vữa ximăng, 171.2.7.2 Phương pháp gia cố nén bằng dung dich silicat ¬1.2.7.3 Phương pháp gia cố nén bằng nhựa bitum 181.2.8, Nhĩm các phương pháp vật lý gia cố nên đất yến sonnel1.2.8.1, Gia cổ nên bằng phương pháp điện thấm, 191.28.2 Gia cổ nên bằng phương pháp điện hố học 201.2.8.3, Gia cố nến bằng phương pháp nhiệt 5ss352ses9c2ncsisercsrrro 201.2.9, Nhĩm các phương pháp gia cố nên đất yếu bằng cọc cất, cọc vơi cọc dất-vơi.ccọc dat-ximang, cọc cất-XÍMãng-VỢ csosvscsosvseneiieiiriirrrrro 211.2.9.1, Phương pháp gia cố bằng cọc cát au1.2.9.2 Phương phấp gia cố bằng cọc đất vơi, dlt-ximang, cọc e&t-ximang-vOi 221.2.10 Bệ phân ấp 2

1.2.11 Tang hệ số mái 23 1.2.12 Phương pháp nén trước 23

1.2.13, Phương pháp cổ kết chân khơng „24

13 Kết luận 26

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

BẰNG CO KẾT CHAN KHONG

2.1 Nguyên lý xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân khơng 28

2.1.1 Các bước tiến hành gia cố hút chân khơng 28 2.1.2 Sự khác nhau giữa gia tải cổ điển và hút chân khong.

2.1.3 Nguyên te cơ bản của quá tình gia cổ nên bằng cơng nghệ hú chân khơng 0

2.1.4, Trình tự thi công và bố trí thiết bị 32 2.2 Ly thuyết về cố kết thấm và các bài toán 34 2.2.1 Lý thuyết cố kết mot hướng theo phương đứng của Terzaghi 34

2.2.2 Lý thuyết cố kết 3 hướng của Biot 37

2.2.3 Lời giải cho bài toán cố kết chan không của Indraratna 38 2.2.3.1 Trường hợp đối xứng trục sec _ 39 3.2.3.2 Trường hợp bài toần biến dạng phẳng tương đương « 40 2.24 Lời giải cho bài toán cố kết hút chân không B.Indraratna C.Rujikiatkamjorn

3.1.2 Xác định độ lún và độ biển thiên áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu nghiên cứu 53

3.2 Giới thiệu mô hình vật lý 33 3.2.1, Mô tả mô hình 5

3.2.3, Trình tự thí nghiệm „ -60

3.3 Các chỉ tiêu của đất trước khi thí nghiệm 63

3.4 Kết quá thí nghiệm do lún và áp lực nước lỗ rỗng với áp lực hút chân không

pe-43Ba 64

3.4.1, Kết quả độ lún 64

3.42 Kết quả thí nghiệm về ấp lực nước IS rồng 66 3.5, Kết quả các chỉ iêu đt sau thí nghiệm “ 3.6 Kế luận " en) CHUONG 4 TÍNH TOÁN UNG DUNG srevnennnennnmenemenrnnen TL

4.1 Tinh toán bài toán theo phương pháp phần tử hữu han m1 4.1.1 MO hình toán học oT 4.1.2 Các bước giải bai toán bằng phần mềm SIGMA/W 1

4.1.3 Xác định điều kiện biên, lưới phân tử hữu bạn cho mô hình tin toán 7Š

4.2 Kết quả phân tích cố kết thấm, khi gia tải chân không p, = 43kPa trên phần

mềm tính toán n4.2.1 Kết quả phân tích áp lực nước lỗ rồng, 7

4.2.1.1 Đường đẳng áp lực nước lỗ rồng ¬ 7

4.2.1.2 Đường quan hệ áp lực nước lỗ rồng theo thời gian sons 804.2.2 Kết quả phân tích lớn -ss5sssss ¬ 82

4.2.2.1 Đường đẳng lún 824.2.2.2 Đường quan hệ lúa theo thời gian 83

4.3 Phân tích đánh giá, so sánh kết quả trên mô hình thí nghiệm vat lý và mô hình

phần mềm tính toán 85

4.3.1 So sánh kết qua do lún tai 4 vi trí quan trắc 85

4.3.2 So sánh kết quả đo áp lực nước lỗ rồng tại 3 vi trí quan trắc s88

DANH MỤC HÌNH VEHình 1-1; Sơ đồ thiết bị nén chat đất bằng thuỷ chấn

Hình 1-2: Sơ đổ nền công trình phụt vữa ximang

Hình 1-3: Biểu đồ để ta lượng vữa ximâng trong lỗ phụt

Hình 1-4: Sơ đồ thiết bị thì công phụt nhựa bitum

Hình 1.5: Sơ đồ bổ trí các điện cực:

Hình 1-6: Sơ đồ bố tr thiết bị gia cường đất bằng nhiệt

Hình 2-1: Đường ứng suất trong gi i hút chân không,

Hình 2-2: Mat cắt ngang điển hình của hệ thống hút chân không Mernard

Hình 2-3: ống thoát nước ngang cho gia tải hút chân không

Hình 2-4: Thi công bất thẩm,

Hình 2-5: Lap dat các ống tiêu nước dọc và ngang,

Hình 2-6: Chỉ tiết đấu nối ở mép tấm bạt phủ.

Hình 2-7: Mương đào có chứa vữa bentonite để làm kin mép biên

Hình 2-8: Hệ thống bơm nước và khí

Hình 2-9 : Mô hình cố kết thấm.

Hình 2-10: Mo hình đất bão hoà nước

Hình 2-11: Quá tình cố kết thấm của đất bão hoà nước.

Mình 2-12 Phân b6 áp suất chân không.

Mình 2-13: Sơ đổ bố trí và phạm vi ảnh hưởng của mỗi giếng

Hình 2-14: Sự giảm áp lực chân không theo chiều sâu ống,

Hình 2-15 Sơ đồ tính toán cho bài toán đối xứng trục

Hình 2-16 Sơ dé tính toán cho bài toán phẳng

Hình 3.1 Sơ họa sơ đồ thí nghiệm.

Hình 3-2 Sơ đồ 3 vị tí đo áp lực nước lỗ rồng,

Hình 3-3 Sơ đồ bổ trí 4 đồng hỗ do Kin

Hình 3-4 Đầu đo áp lục nước lỗ rồng - Geokon

Hình 3-5 Đầu đọc số liệu Datalogger - Geokon LC 2x4

Hình 3-6 Kết nối dây của các đầu đo piezometer với datalogger

Hình 3-7 Kết nối với máy tính kích hoạt datalogger

Hình 3-8 Chọn kiểu ghi số liệu vào datalogger và định dang kiểu xuất số liệu

Hình 3-9 Đồng hồ do lin và bộ gá đỡ,

Hình 3-10 Mặt bằng hg thống thu nước

Hình 3-11 Bắc thắm và hg thống ống đầu nồi.

Hình 3-12 Máy bơm chân không

Hình 3-13 Gia công chế bị mẫu

Hình 3-14 Lắp đặt thiết bị quan trắc lún

Hình 3-15, Lâm kín khu xử lý

Hình 3-16, Lắp đặt các đồng hỗ đo lún va chân không

Hình 3-17 Chạy may bơm và quan trắc số liệu lún và áp lực nước lỗ rỗng

Hình 3-18, Biểu đồ quan hệ lần với thời gian trên mô hình thí nghiệm.

Hình 3-19 Biểu đồ quan hệ áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian tại 3 vị tr đo

Hình 4-1: Sơ đồ mô phỏng bài toán

Hình 4-2: Sơ đồ vị trí 3 điểm đo áp lực nước lỗ rồng trên mô hình

Hình 4-3: Sơ đồ vị trí 4 điểm do lún trên mô hình

Hình 4-4: Sơ đồ phân bố lưới phần từ hữu hạn và các điều kiện biên

Hình 4-5: Kết quả phân bố áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm t=0 (ngày)

Hình 4-6: Kết quả phân bố áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm t=1 (ngày)

Hình 4-7: Kết quả phân bố áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm t= 2(ngày)

Hình 4-11: Kết quả phân tích lún tại thời điểm t= língày)

Hình 4-12: Kết quả phân tích lún tại thời điểm t= 2(ngày)

Hình 4-8: Kết quả phân bố áp lực nước lỗ rồng tạ thời điểm t= 3(ngày)

d0 ot st Gy

“ 6 6s 6 76 16 n n 1 1 19 82 83 79

Hình 4-9: Kết quả phân bố áp lực nước lỗ rổng tại thời điểm t= 15(ngày),

Hình 4-10: Biểu đồ quan hệ giữa 4p lực nước lỗ rồng theo thời gian tại 3 vị tí

Hình 4-13 Biểu đồ quan hệ lún với thời gian trên phần mém tính toán

Hình 4-14 Biểu đồ so sinh quan hệ lún sâu với thời gian tại vị tí DHT

Hình 4-15 Biểu đồ so sánh quan hộ lún mặt với thoi gian gi vị tí BH

Hình 4-16 Biểu đồ so sinh quan hệ lún sâu với thời gian tại vị tí DH

Hình 4-11 Biểu đồ so sinh quan hộ lún mặt với thời gian ta vị tí DH

Hình 4-18 Biểu d o sánh quan hệ áp lực nước lỗ rồng với thời gian tạ vị tí VTHình 4-19, Biểu đồ so sinh quan hệ áp lực nước lỗ rỗng với thời gian gi vị tí VT2Hình 4-20 Biểu d so sánh quan hệ áp lục nước lỗ rỗng với thời gian tại vị tí VTS

80 si

84

86 86 86

86

88 so

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu xác định gm,

Bang 3.2: Các chỉ tiêu của đất trước thí nghiệm.

Bảng 3.3: Kết quả độ lún

Bảng 3.4: Kết quả áp lục nước lỗ Sng tại 3 đầu đọc

Bảng 35: Các chi tgu cơ lý của đắt sau thí nghiệm

Bảng 41: Kết quả áp lực nước lỗ rồng tại 3 v ri quan trắc trên hình 4-2.

Bảng 42: Kết quả đo lớn mặt và xâu tại 4 vị ti trên hình 4-3

s 63 6s

“1 ó9

81 8s

MỞ ĐÀU

1 Tính cấp thiết của để tài

Sự nghiệp công nghiệp ho, hiện đại hoá đắt nước ta ngày nay đang đồi hỏi

xây dựng hàng loạt các công trình din dụng, công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi Dé

<p ứng nhu cầu phát triển, hội nhập cũng như giảm nhẹ các ảnh hưởng của thiêntai, biển đôi khí hậu Nhiều công trình xây dựng ở vùng đồng bằng,ven sông biển có

đất nề là mễm yếu, đồi hỏi phải được xữ lý để đảm bảo điều kiện ôn định và độ bền dưới tác dung của tải trong ngoài Đối với một số công trình thuỷ lợi như đề,

công trình dưới đê, kẻ ở ven sông, ven biển các trạm bơm và công trình xử lý nước

thi côn yêu cầu chống thắm trong xử lý nén Tuy nhiên trong thỏi gian gần đây do yêu cầu về mặt tiến độ xử lý nền đất yếu đòi hồi rit cao về thời gian nên có nhiều

phương pháp được đưa vào áp dụng

Hiện nay có một số phương pháp xử lý nền đắt yếu như sau: Bao bỏ một

phần đất yêu thay thể bằng cát thoát nước tố Gia tải tước làm chặt đất đồng thời

đẩy nước ra khỏi đắt, lâm cọc cát trong nền dit; Các giải pháp làm cửng (cứng hoi)

đ éu bằng các phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ; Các biện pháp gia cường nền đắt yéi bằng các vật liệu như vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật, lưới sợi thủy tỉnh: Phương pháp cổ kết đất bằng phương pháp điện thắm Tuy các phương pháp trên đã được áp dụng nhiễu trong thực tế nhưng tinh hiệu quả chưa cao, thời gian thi công châm,

không kinh tế đặc bit li với dé biển, mặt cắt ngang lớn và đề rt dài

“Trong các phương pháp xử lý thì phương pháp hút chân không được đánh giá

hiệu đem lại hiệu quả cao, rút ngắn thời gian thi công, và đặc biệt có thể sử dụng

trên một điên tích rồng, đem lại hiệu quả kính tế Phương pháp xử lý cổ kết hút chân không đã được ấp dụng ở nhiều nước tiện ii, ð Việt Nam cũng được

đưa vào áp dụng như tại nhà máy điện Cà Mau;nhà máy Polyester Đình Vũ- Hai

Phòng: nhà máy điện Nhơn Trạch-Đồng Nai Phuong pháp này có những ưu điểm chính như sau:

+ Thiết bị thực hiện đơn giản, giá thành rẻ và phổ thông.

~ Thời gian thực hiện ngắn vi theo phương pháp này nước và khí được thoát

ra khỏi cốt đắt nhanh và triệt để

= Cổ thé áp dụng trên diện rộng, phủ hợp với để biển,

Vi vậy trong luận văn này lựa chọn đề tic” Nghiên cửu công nghệ cổ lến

Init chân không trong xử bf nền dit yếu công tình PVTEXT Đình Vit ~ Hải

Phong”.

1H, Mục tiêu của đề tài

- Lâm rõ nguyên lý, tình tự và phạm vỉ ứng dụng công nghệ cố kết hút chân

không làm chặt đắt nén

~ Muge đích chỉnh của việc thí nghiệm mô hình là nghiên cứu quá tình diễn

biến của áp lực nước lỗ rỗng và biển dang của nền trong qué tình cổ kết bằng bơm hút chân không, ngoài ra edn phi xác định các chi tiêu cơ lý cũa mẫu đắt sau thí

nghiệm để đánh giá tính hiệu quả của phương pháp.

IIL Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1 Cách tiếp cận

~ Kế thửa các kết quả nghiên cứu đã có trên thé giới và ở trong nước,

- Hướng á cho dụng cho từng đối tượng cụ thể, ở đây là xử lý nên đất y công trình Pvtext Đình Vũ ~ Hải Phòng.

2 Phương pháp nghiên cứu

= Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có,

~ Sử dung cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cổ kết

chân không.

= Sir dụng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm tính toán hiện dại Geoslope, phần mềm Sigma/W

ghiệm thông qua việc so sinh kết quả

tìm được của hai phương pháp trên

IV Nội dung luận văn

Lời cảm ơn

Mỡ đầu

“Chương I: Tổng quan về xử lý nền đất yêu

“Chương II: Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cố kết

chân không

“Chương II: Mô hình vật lý và thiết bị thí nghiệm,

“Chương IV: Tính toán ứng đụng

Kết luận và kiến nhỉ.

CHƯƠNG 1

TONG QUAN CHUNG VE XỬ LÝ NEN DAT YEU

1.1 Tổng quan vẻ nền đất yếu

“Trong những năm gần đây, từ yêu cầu thực tế ở Việt Nam cũng như trên thế giới

phải tiến hành xây dựng một số công trình như đẻ, đường giao thông, cầu, bãi chứa

vat liệu, sân bay, bãi đỗ xe trên nên đất trim tích mềm yếu (công trình trên những

vàng đâm lấy, gồm các loại đất bùn, đất sét yếu, đất hữu cơ có tính nén mạnh, chỉ

tiêu kháng cất nhỏ và thoát nước chậm, khó cố kếU và bị hạn chế về thời gian thi

công đã thúc đẩy sự phát tiển các biện pháp xử lý nến bằng các kỹ thuật mới mà

các phương pháp truyền thống không thể giải quyết được Một trong các biện pháptruyền thống hay được áp dung là nén trước bảng cách chất tải trên mặt nến, tuy

nhiên, đối với loại đất nền quá yếu, tốc độ cổ kết chậm, trong một số trường hợp yêu

cấu chiều cao lớp đất chất tải trên mặt nén lớn, sẽ dẫn đến không đảm bảo yêu cầusổn định và mát dip bị trượt Để khắc phục nhược điểm này, biện pháp nén trước

bằng kỹ thuật hút chan trong nén là một giải pháp hợp lý về mat kinh tế và kỹ thuật, với giá thành rẻ hơn, rút ngắn thời gian cố kết, cãi thiện sức chịu tải của nền, tang nhanh tốc độ thi công công trình.

‘Theo định nghĩa được trình bay trong các tiêu chuẩn ngành 22TCN

262-2000 (Bộ GTVT) và TCXD 245:262-2000 (Bộ Xây dựng) nén là dat yếu nếu ở trạng thái

tự nhiên, độ Ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lựcinh C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0.15 daN/em? trở xuống, góc nội

đến 10

ma sát từ.

đaN/cnỶ,

hoặc lực dính từ kết quả cắt nhanh tại hiện trường C, < 0.35

Miu hết các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nến đất yếu theo sức

kháng cất không thoát nước, S,, và tr số xuyên tiêu chuẩn, N, như sau:

~ Đấtrất yếu: $,< 12.5 kPa howe N< 2

= iit yéu: $, <25 kPa hoặc N<4

Tiện tượng bất lợi của việc xây dựng công trinh trên nền đất yếu là không khốngchế được độ lún kéo đài sau khi th công, din đến hư hỏng hoặc mất ổn định cũcông trình, như đã từng xẩy ra ở một công trình đường cao tốc Pháp Van ~ Cầu GE(Hà Nội), kho cảng Thị Vải (Vũng Téu), đường dẫn vào cầu vượt Nguyễn HowCảnh, cầu Văn Thánh 2 (TP H6 Chí Minh),

6 nước ta hiện nay, sông tác khảo ắt thiết kế hi công và nghiệm thụ các công

tình dip trên nền đất yếu được thực hiện theo cáctiêu chuẩn được ban hành trong thời gần đây như sau:

22TCN 262-2000: Qui trình khảo sắt thiết kế nền đường 6 tô đáp trên đấtyếu do Bộ GTVT ban hành ngày 01/06/2000;

— 22TTCN 24898: Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu Vải địa kỹ thuật

trong xây dựng nến đắp trên đất yếu do Bộ GTVT ban hành, có hi

theo các quy trình vừa nêu vẫn không khắc phục được sự cố, đặc biệt là việc kiểm

soát độ lún dư sau khi thi công Với những công tình đắp trên nén dat yếu day hơn20m như thường gap ở TP Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long, độ lún dự

sau khi thi công có thể lớn hơn Sem.

Mue đích của việc xử lý nén đất yếu là nhằm nang cao sức chịu tải, hạn chế độ

lún dư và tang nhanh tốc độ cố kết của nên Một số biện pháp xử lý nén dã và dang

được áp dung tại Việt Nam và trên thế giới như

Đối Malaysia thường áp dụng các đê, đường được dip trên nên đất yếu,

biện pháp xử lý sau (GUE et al, 2002) [10]:

Thay đổi hình dang mat cất ngang de, đường

"Đào và thay thé lớp đất yếu.

“Chất tải để nén trước trên mặt nền (có hoặc không có ống thu nước đứng)

‘Thi công đất thành nhiều đợt

= Đắp bằng vật liệu nhựa Polystyrence (SPS).

Gia cố bằng vật liệu địa tổng hợp,

— Sử dụng cột da

= Sirdung cọc

Thay đổi hình dang mat cắt ngang của đất dip bằng cách giảm độ nghiêng củamái hoặc dip thêm tầng phản áp ở chân đẻ Đào di và thay thế lớp đất yếu là một

biện pháp cổ điển nhưng vẫn là giải pháp hợp lý và thông dụng tong trường hợp lớp

‘dat yếu không sâu lắm Tại Malaysia, với lớp đất yếu có chiều dày nhỏ hơn 4.5 m thì

đây là một giải pháp thực tế và cả hiệu quả kinh tế Biện pháp nén trước bằng chấttải trên mat nén tạo ra một áp suất nén cao hơn áp suất thực tế mà nền phải chịu saukhi công trinh đã hoàn thành, nhằm giảm độ lún ổn định của nền do tải trong công

trình, Phương pháp này thường được kết hợp với các ống thu nước đứng được đạt trong nên nhằm tang tốc độ thoát nước, giảm thời gian cố kết Vat liệu nhựaPolystyrene có thé áp dung cho đất đắp ở hai bên trụ cầu để tạo ra sự thay đổi dẫn về

«do lún kết cấu cứng (cẩu) và đất dip Vải địa tổng hợp dưới dạng lưới hay vải lọcthường được đặt đưới đáy đất dip để năng cao sự ổn định của mái dip, nhưng nói

do cổ kết của nên, Các cột đá được sử dụng để

chung nó không giảm được độ

tăng sức chịu tải của nén do đó tăng sự ổn đỉnh của đất đắp Biện pháp này dé làm.xuất hiện hiệu ứng " tức là phần dat dip ngay bên trên cột đá sẽ nhỏ lên như một ái gd Giải pháp ding cọc khi đắp đất trên nên yếu đối khí được áp dụng khi việc thi công bị khống chế về thời gian.

© An Độ (Nand Kishore, 2005) [15], các giải pháp xử lý nền đất yếu thường được

ấp dụng là biện pháp nến trước tiêu nước đứng, cột đá, sử dung vật liệu địa tổng

hợp, cố kết động Các kỹ thuật nến trước gốm có: chất vật liệu trên mật nến, ba

thấp mực nước ngầm, phương pháp jacking, hút chân không Nền trước bằng cách.chất tải trên mặt nên thường được kết hợp với việc sử dụng các ống thu nước theo

phương đứng dat trong nến Có 4 loi vật liệu làm ống tiêu nước theo phương đứng:

cát, bấc thấm, giấy bồi, sợi tổng hợp Cố kết động là biện pháp sử dụng khối nặng có

trọng lượng từ 10-40 tấn được thả rơi tự do từ độ cao từ 10-40m, Biện ph này làm

giảm đáng ké độ rỗng của

cố kết động thường được áp dụng cho nền là đất cất không chặt, sét mềm hoặc than

én, do đó làm tăng cường độ và sức chịu t Biện pháp

bùn,

ở Mỹ (Moore and Taber} [14], Các biện pháp xử lý nền sau day thường được áp

dụng:

Xử lý bằng vữa đạc (Compaction Grouting)

“Xử lý bằng dim nện (Rapid Impact Compaction)

~ _ Xirly bằng dim rung (Vibrocompaction)

= Cot để (Stone Colum,

~ Thay đổi độ đốc mái dip (Slope repair)

~ Jacking cơ học (Mechanical jacking).

— _ Sitdung cọc (Underpinning).

~ Phut vữa (Permeation grouting

= Vita hoá học (Chemical grouting),

như

'Khoan phụt hoá chất lồng vào trong nên (Subsealing)

Phương phấp Mudjacking.

rai Châu Âu (Dumas etal, 2009) [9], thường áp dung các biện pháp xử lý nên

Điện pháp ổn định toàn khối (mass stabilization technique),

Cột xi-mang/v6i (Limejeement columns),

Be ông tự cố kết (Self.compacting concrete, SCO),

Cot túi vải địa kỹ thuật (Geotextile-encased columns, GEC),

Coc AuGeoa (Aeoa Piling), cưa đá Rock saw),

‘im nén (Rapid Impact compaction),

Coe rung (Vibro-jet sheet pile Driving),

Coe vit (Serew pile), cọc ống thép (Ste! pipe piling).

Phương pháp cổ kết bằng hút chan không

Có thể nói rằng hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý nền khác nhau, việc lựa

- Lam tang khả năng chịu tải của nén

- Lam giảm tính thấm của nền.

Bất kỳ biện pháp xử lý nào nếu làm tăng được cường độ liên kết giữa các hạtđất và làm tang được độ chat của đất nên thì đều thoả mãn được ba mục đích trên

Hiện nay có rất nhiều phương pháp cải tạo gia cố nền đất yếu, nhưng nhìn

‘chung có thể xếp chung vào một số nhóm phương pháp sau

1.3.1 Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học

Phương pháp làm chặt đất trên mặt là một phương pháp cổ điển, đó được sử

‘dung từ lâu trên thế giới Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như.

xe lu, búa đấm, máy đầm rung, lầm chặt đất Các yếu tố chính ảnh hưởng đến khảnăng làm chat đất gồm: độ ẩm, công dâm, thành phần hạt, thành phan khoáng ho:

nhiệt độ của đất và phương thức tác dụng của ti trọng Để làm chặt đất cần phải xácđịnh được độ ẩm tốt nhất ứng với giá tị khối lượng thể tích khô lớn nhất.

‘Daim nén bể mặt là phương pháp đơn giản, có thé áp dung cho cả công trình đất

‘dip mới lẫn nén tự nhiên Khi tác dung tải trọng lên nên đất, chỉ một phần đất ở độsâu hạn chế tiếp nhận được ảnh hưởng này Một mặt, ảnh hưởng của tải trọng nhanh

chóng tất dần theo độ sâu, mặt khác tai trong từ dim nén là các tác dong trong thời

gian ngắn Giải pháp đảm nén trực tiếp bể mat đất do đó được áp dụng chủ yếu trongtiền đất nhân tạo (đất đáp mới), không phải là giải pháp thông dụng cho xử lý nên

“Trong một số trường hợp, hạng mục xây dựng chỉ chiếm diện tích nhỏ trên toàn bộ

công trình thì lựa chon giải pháp đầm nén cục bộ bé mặt là lựa chọn có tính khả thicần xem xét Có thể nêu một số phương pháp làm chat đất trên mat bằng cơ học sau

đây:

1.3.1.1 Lâm chặt đất bằng đâm rơi

* Nội dung phương pháp,

Ding dm là vật nặng roi làm chật dat, vat làm ấm thường làm bằng bétong

cốt thép hoặc bằng gang, với khối lượng từ 2 đến 4 tấn, cho rơi từ độ cao 4 đến 5

mắt

Du nhược điểm của phương pháp

Phương pháp được sử dụng rộng rãi khi xây dựng công trình trên nên đáp mới,Chiều dày nén chặt của đất phụ thuộc vào đường kính, khối lượng và chí cao rơi

của vật đấm cũng như tính chất của đất Thông thường, độ chat của đất tăng lên 6 những lớp đất phía trên và giảm di ở những lớp đất phía dưới.

1.2.1.2 Làm chặt đất bằng phương pháp đấm lăn

* Nội dung phương pháp,

Dùng dim lăn, xe lu để làm chặt đất Phương pháp này thường được sử dụngkhi làm đường giao thông Tuy thuộc vào trọng lượng xe lu và số lần đấm mà chiềusâu làm chat đất có thể đạt (0.5z0,6)m Khi dùng đấm lan có mat nhấn, do chiều dày

lớp đất được đấm nhỏ nên hiệu suất đấm thường thấp, chất lượng dim không đều.

*tU nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp được sử dụng rộng rãi khi xây dựng công trình trên nén dip mới,

tận dung được toàn bộ đất nền thiên nhiên Đối với các công trình dip bằng đất có

quy mô lớn dùng dim Lan mat nhãn là không hiệu quả Đối với các loại đất inh

‘dang cục thi ding đảm lan chan dé mang lại hiệu quả cao hơn, chất lượng dim đềuhơn và tạo ra mặt nháp liên kết tốt giữa các lớp đất đảm với nhau Hiện nay, người ta

cũng dùng đầm lăn bánh hơi để đầm chat cả dat dính và đất rời Mức độ dim chặt

phụ thuộc vào số lượt dim, chiều dày lớp đất đảm, áp suất bánh xe, tải trọng đặt trên

xe, tốc độ di chuyển của xe cũng như độ ẩm và cấu tạo của đãi Muốn đất được đầmchặt như nhau ở mọi nơi thì yêu cầu tải trọng dim phải phân bố đều lên các bánh xe,không phụ thuộc vào độ gồ ghế của mat đất và sức chịu tải của đái tại các vị tí đấm.1.2.1.3 Làm chặt đất bằng phương pháp đấm rung

* Nội dụng phương pháp,

Dùng các chấn động tạo ra các dao động liên tục có tin số cao và biên độ nhỏ,làm cho tính toàn khối của đất bị phá hoại, các hạt cát di chuyển đến lấp những chỗtrống giữa các hat có kích thước lớn hơn Tác dụng của dim rung lớn nhất khi xảy rahiện tượng cộng hưởng khi mà tin số dao động của máy trùng với tin số dao độngcủa dat đâm

“Vin nhược điểm của phương pháp

Phương pháp làm chat đất bing dim rung chủ yếu ding để nén chat dat cát

"hiệu quả nến chat thường gấp từ 4Nếu hàm lượng hạt sét trong đất nhỏ hơn 6% t

én 5 lần so với các phương pháp dim nén khác.

Chiều dầy lớp dat dược làm chat bằng dm rung thường thay đổi từ 0.3 đến

1.5m đôi khi đến 2.0m.

1-33 Nhâm các phương pháp làm chặ đãi dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn

Đối với các loại đất hạt rời (đất cát và đất đáp), khi chiều sâu lớn hơn 1.5m có

thể dùng phương pháp chấn động và thuỷ chấn để nén chật,

Phương pháp này hiện nay được ứng dụng ở nhiều nước và có hiệu quả kinh tế

rõ rộ,

Theo kết quả nghiên cứu, nếu dùng phương pháp này thì độ rỗng của đất giảm

(10220)% và sức chịu tải tang lên (,5+4.0) kG/emÈ

1.2.2.1 Phương pháp nén chặt đất bằng chấn động

* Nội dung phường pháp,

DE nền chat đất cất ở dưới sâu, người ta thường dùng các loại dim chuy có tấn

số (2900:3000) vòng/phút Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả nén chat đất là gia tốc

chấn động, độ ẩm của đất, khoảng cách giữa các vị trí dim, tính đàn hồi của đất vàbán kính máy chấn động.

*Uiu nhược điển của phương pháp.

Khi làm chat đất cát ở độ sâu nhỏ hơn 3,0m thì bán kính làm chật có thể đạt

1.ấm Khi bán kính máy chấn động tăng thì gia tốc chấn động và hệ số nến chặt

chấn động cũng tăng lên

1.2.2.2 Phương pháp nén chặt đất bằng thuỷ chấm:

“Noi dung phường pháp,

Vira phun nước, vừa tạo chấn động tác dụng vào cát Khi đó lực dính giữa cáchat giảm di, các hat lớn sẽ lắng xuống còn các hạt nhỏ sẽ nổi lên, hình thành chuyểnđộng xoắn ốc làm phát sinh cấp phối hạt mới và như vậy sẽ hình thành cấp phối tốt

nhất của đất ở trang thái nền chất

"Để thi công nén chat đất bằng phương pháp thuỷ chấn, người ta đồng vào trong,

đất những ống thép đường kính (19+25)mm và có du nhọn, phẩn ống dưới đài

khoảng (50z60)em, có dục lỗ xung quanh với đường kính (5+6)mm Lợi dung sức nước cao áp để dưa ống thép và máy chain động đến độ sâu thiết kế và cho máy chấn

‘dong làm việc, nén chat đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chat thường (A0:40)emtrong khoảng thời gian (402120) giây Sau khi làm chặt được lớp thứ nhất thì lạinâng máy đấm lên làm chat lớp thứ hai và như vậy lấn lượt cho đến khi lên đến mặt

đất

\_ 2

fom

“Hình 1-1: Sơ đồ thiết bi nên chat đất bằng thuỷ chấn

*Uíi nhược điểm của phương pháp

‘Doi với nén cát nhân tạo có chiều dày cẩn nén chat lớn thì người ta dùng

1.2.3.1 Phuong pháp gia cổ bằng giếng cát

* Nội dung phương pháp,

"Nguyên lý làm việc của giếng cát là, dưới tác dụng của tải trong ngo

đất sẽ xuất hiện gradient thuỷ lực lâm cho nước lỗ rồng thoát ra theo phương ngang

lêu nước, sau đó chầy tự do theo phương đứng đọc theo thiết bị

trong

về phía các thiết bị

về phía các lớp đất dé thấm nước Như vậy, việc dat các giếng cát có tác dung làm

tăng tốc độ thoát nước của đất và dẫn đến giảm thời gian hoàn thành cố kết

Giếng cát đồng vai trò thoát nước là chính nên gia cố nến bằng giếng cấtthường phải di kèm với biện pháp gia tải để nước thoát ra nhanh

Ui nhược điểm của phương pháp

Giếng cát được sử dụng rộng rãi để t 18 nhanh quá trình cố kết của đất nền,làm cho nền có khả năng biến dạng đều và nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về

lún, rút ngắn thời gian chờ, thời gian thi công.

1.2.3.2 Phương pháp gia cổbằng bấc thẩm (PVD)

* Nội dung phương pháp,

Bic thấm là thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn, gồm nhiều loại, có chiểurong thường từ (100+200)mm, day từ (3+5)mm Lõi của bấc là một bang chất déo được bọc bởi lớp vải địa kỹ thuật bằng polyester không dét, bằng vải địa cơ

propylene hoặc giấy tổng hợp có nhiều rãnh nhỏ để nước đưa lên cao nhờ mao dẫn

Để cắm bấc thấm vào nền đất, người ta dùng một máy chuyên dụng tự hành

Sau khi thi công bấc thấm, người ta cũng tiến hành gia tai nén trước giống như đổi

với giếng cất Để nước thoát ra dễ dàng từ đầu bac thấm người ta thường phủ lên

phía trên mặt lớp đất yếu một lớp vải địa kỹ thuật và trên lớp vải này dip một lớp cát

hat to là lớp thấm nước.

“* nhược điểm của phương pháp.

Giống như phương pháp cọc cát, giếng cát, phương pháp bic thấm hiện nay

.được sử đụng rộng rãi trong xử lý nên đất yếu để tăng nhanh quá trình cố kết của đấtnến, làm cho nền nhanh chống dat đến giới hạn ổn dịnh về lún, Tuy nhiên đồi hỏi

thiết bị, công nghệ thi công Ky thuật cao

1.2.4 Phuong pháp gia cổ nến bằng năng lượng nổ

* Nội dung phương pháp,

Phương pháp này đó được sử dụng từ lâu trên thế giới Bản chất của phương

pháp là ding năng lượng của sóng nổ để nén chat đất Người ta bố trí các quả min

«dai tong các giếng, phân bố theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết chiều dày lớp,đất yếu Phía trên các quả min người ta đổ cất thành đống hoặc đặt các thùng đựngcát không day Khi min nổ, năng lượng được tạo ra sẽ nến đất ra xung quanh, cất sẽ

rơi xuống lấp đầy vào giếng vừa được tạo ra Sau đó, người ta iếp tục đổ thêm cất

ào giếng và đấm tới độ chat yêu cầu.

tụ nhược điểm của phương pháp

Phương pháp đồi hoi công nghệ thi công kỹ thuật cao, giá thành tương đổi cao nên ít được áp dung để xử lý nền dat yếu,

1.2.5 Phuong pháp gia cổ nến bằng vải địa ky thuật và bắc thấm,

* Nội dung phương pháp.

Trong những năm gan đây, việc kết hợp vải địa kỹ thuật va bấc thẩm để xử lýnén đất yếu nhằm tạo ra biên thoát nước theo phương ngang đó được ứng dụng rộngrãi ở nước ta, nhất là trong gia cố nén dường giao thông, thủy lợi Tuy theo mục dich

sử dung, vải địa kỹ thuật có thể được dùng để: Làm chức năng như một mat phân

cách nước, làm chức năng như một vat liệu tiêu thoát nước,

Ulu nhược điểm của phương pháp

Khi xử lý nền là bàn hoặc than bàn quá yếu cần sử dụng lớp bọc vải địa kỹ

thuật nằm dưới đệm cát thoát nước hoặc đất dip để làm lớp bọc cho lớp lọc thoát nước và hạn chế xáo trộn dat nén làm ảnh hưởng đến khả năng thoát nước và làm

tăng sức kháng chống trượt Phương pháp này hiện đang được áp dụng phổ biếntrong xử lý nền đất yếu ở Việt Nam

1.2.6, Nhóm các phương pháp gia cố nến bằng chất kếi dính

Bain chất của các phương pháp này là đưa vào nên đất các vật liệu kết dính nhưximang, vôi, bitum, nhằm tạo ra các liên kết mới bền vững hơn nhờ các quá trình.hóa lý và hóa học (Consolid) diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tính chất cơ lýcủa đất nén,

1.2.6.1 Gia cổ nên bằng phương pháp trộn vôi

* Nội dung phường pháp,

Khi trộn vôi vào đất, vôi có tác dụng hút ẩm, làm giảm độ ẩm của đất và đồng vai trò là chất kết dính liên kết các hat đất Khi tác dung với nước, vôi chưa tôi có khả năng ngưng kết và đông cứng nhanh trong vòng (510) phút Khi hydrat hoá, vôi chưa

tôi có khả năng hấp phụ một khối lượng nước lớn (từ 32% đến100 khối lượng banđâu) nên nhanh chồng làm nén đất khô ráo, dẫn đến đất nén được nén chat

*Uiu nhược điển của phương pháp

Để gia cố nên đất yếu ở dưới sâu, ngườ

Voi tác dung với nước sẽ tang thể tích nên tiết diện các cọc vôi s

ta sử dụng cọc vôi hoặc cọc đăi-vôi

ẽ tăng lên làm đất

xung quanh cọc nén chat lại Coc dat-voi, ngoài tác dụng làm tăng độ chat của nền.còn có độ bến nén, lực dính và góc ma sát trong khá lớn dẫn đến sức chịu tải tổng

hợp của khối đất gia cố tang lên.

1.2.6.2 Gia cổ nên bằng phương pháp trộn ximăng

* Nội dung phương pháp.

Khi trộn ximang vào đất sẽ xây ra quá trình kiểm và sau đó là quá tình thứsinh Quá tình kiểm là quá tình thuỷ phân và hydrat hoá ximang, được coi là quáinh chủ yếu inh thành nén độ bền của đất gia cố Quá trình kiểm sẽ tạo ra mộtlượng lớn hydroxyt canxi, làm tăng độ pH của nước lỗ rồng trong đất, tạo điều kiện

thúc đẩy quá trình thứ sinh

Ui nhược điểm của phương pháp

ở điều kiện thường, các khoáng vật sét có thành phn hoá học chính là các

“dit nhôm va silie khá bền vững, khó bj hoà tan, tong trong môi trường kiếm có độ

pH cao, chúng dé bị hoà tan dẫn đến sự phá huỷ các khoáng vat Cốc oxit nhôm và

silie ở dang hoà tan tạo nên một phần vật liệu gắn kết dong cứng và làm tăng cường

độ của hỗn hợp dat-ximang Quá trình thứ sinh xảy ra chậm chap trong một thời gian

«ai, Đối với nền đất yếu ven biển xử lý theo phương pháp này là không phù hợp,

1.2.6.3 Gia cổ nên bằng phương pháp trộn bitum

* Nội dung phường pháp,

Bitum là chất kết dính hữu cơ gồm các chất cacbuahydro khác nhau và các

“chất dẫn suất không kim loại như Oxy, lưu huỳnh và n 0,

Khi trộn bitum vào đất, bitum tác dung chủ yếu với các hat sét, còn các hat bụi

Va hại cát nhờ có bitum mà được dính kết, ích tụ lại đưới đạng ổ hoặc thấu kính với

hình dạng và kích thước khác nhau Bitum tác dụng với hạt sét tạo thành hồn hợphap phụ lẫn nhan có tính din hồi, có khả năng gắn chặt các hat, kết quả là nhậnđược vật liệu mới bitum-dất liên kết bởi màng dan hồi vat chất sét-bitum, ổn định

đối với nước

“* nhược điểm của phương pháp

Phương phá

siao thông có chiếu

gia cố đất bing bitum thường được sử dụng gia cố nên đường

\y gia cố nhỏ

1.2.64 Gia cổ nẵn bằng keo polyme tổng hợp

* Nội dung phương pháp,

“Các chất polyme tổng hợp không có sẵn trong thiên nhiên, nó được tổng hợp tir

cđẩu mô, khí đốt, than đá, Phân tử của chúng gồm rất nhiều khâu, nối với nhau bởiliên kết hoá học, tạo nên những chuối xích có cấu trúc thẳng, phân nhánh và mạng

ba chiều Keo polyme tổng hợp có tính bầm dính cao, thời gian đông cứng nhanh

Khi cho keo vào đất, các quá tình hoá lý, vật lý và hoá học phức tạp xây ra giữa các

hat đất và keo, to thành chuối xích thẳng đi xuyên qua khối đất

Ui nhược điểm của phương pháp.

Keo polyme tổng hợp thường được sử dụng để gia cố nén làm móng hay mặtđường giao thông với đất không chứa cacbonat và có độ pH nhỏ hơn 7.

1.2.7 Nhóm các phương pháp gia cổ nến bằng dung dịch

* Nội dung phương pháp.

Phương pháp phut dung địch có tác dung đảm bảo cho nén én định về cường

độ khi công trinh chịu tải trong ngang lớn hoặc tạo màng chống thấm phía dưới cáccông trình thuỷ công, làm giảm tính thấm và áp lực đẩy nổi của nước ngấm vào

móng công tình Các dung dịch thường được sử dụng để gia có nén là dung dịch ximang, dung dich bitum và dung dich silicát.

Ulu nhược điển của phương pháp.

Phương pháp này đồi hỏi cụng nghệ thi cụng kỹ thuật cao, gi

trình cao nên ít được áp dụng phổ biến

1.2.7.1 Phuong pháp gia cổ nên bằng dung dich vữa ximang

Ne dung phường pháp

Phun vào các lỗ rỗng của đất đá một lượng vữa ximang cẩn thiết để sau khiđông cứng có tác dụng làm giảm tính thẩm và tăng sức chịu tải của nên

Ulu nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp này dược sử dụng rong đối với công trình thuỷ lợi, thích hợp

với các loại cát, đất sôi và các nền đá nứt né, đặc biệt hiệu quả khi kích thước khe

nứt lớn hơn 0.15mm, tốc độ thấm lớn hơn 0,1cm/s nhưng không vượt quá 0.22cm/s

: ¬.

" Mien =

"— —

Hình 1-2: Sơ dé nền cong trình Hình 1-3: Biểu đồ để tra lượng

"phi vu xim ng: vila ximăng trong lỗ phut

1.2.7.2 Phương pháp gia cổ nên bằng dung địch siliedt

*Nội dung phương pháp

[Neu nên đất và nền đá có độ lỗ rồng và khe nứt nhỏ không thể sử dung phương,

pháp phụt vữa ximang thì người ta dùng phương pháp bơm hoá chất để gia cố Chất

hoá học thường ding là naưi siliedt (thuỷ tinh lỏng Na,OnSiO,) và canxi clorua (Cady.

**Uí nhược điểm của phương pháp

Phuong pháp này sử dụng thích hợp nhất khi nền là:

- Cait khô và bão hoà nước, 6 hệ số thấm từ (2z80) mýngày đêm;

~ Cất nhỏ và cát bụi, có hệ số thấm từ (0,5:5) m/ngày đêm;

~ Đất hoàng thổ có hệ số thấm từ (0,1+2) mngày đêm,

“Trường hợp đất có thấm ướt các loại đâu mỡ, tạp chất của dầu hoà và khi nước.ngắm có độ pH lớn hơn 9 thì không được sử dụng phương pháp này

1.2.7.3 Phương pháp gia cổ nên bằng nhựa bitum

* Nội dung phương pháp.

Phương pháp phụt nhựa bitum lạnh còn gọi là phương pháp dùng nhũ tương bitum để gia cố nén đất cất và đá gốc có khe nứt nhỏ Thường dùng nhũ tương bitum

lỏng gồm 65% bitum, 35⁄% nước và chất gây ra nhũ tương Bitum được nấu chảytrong nồi hơi đến nhiệt độ theo yêu cầu, sau đó được bơm vào ống phụt và dưới áp

lực phut, ilum sẽ thấm vào các lỗ rỗng hoặc khe nit của dat đá

nhược điển của phương pháp

Phương pháp này sử dụng thích hợp trên các nên đá dam, cuội sỏi hoặc trong

nến đá có nhiều khe nứt, Hiện nay, trên thế giới người ta thường dùng hai phương

pháp phụt nhựa bitum: phut nhựa bitum nóng và phụt nhựa bitum lạnh Phương pháp

phut nhựa bitum nồng ding thích hợp trong đá cứng nứt né, hang hốc và trong cusỏi Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị thi công cổng kênh, phúc tạp, nhựabitum sau khi lạnh bị giảm thé tích nên han chế trong việc ngăn ngitabign dạng

lv 2m

1 thiết bị lầm nóng (lanh) bitum; 2 bom; 3, lô khoan; 4 ống phụ Š ống:

bọc lộ khoan; 6 chất nhé kin bằng xinäng: 7 biển thể điện; 8 dây điện

Hình 1-4: Sơ đồ thiết bị thi công phụt nhuca bitum 1.3.8 Nhóm các phương pháp vật lý gia cổ nén đất yếu

1.2.8.1 Giá cổ nên bằng phương pháp điện thấm:

* Ni dung phương pháp.

Cách tiến hành của phương pháp này là cắm vào trong đất dính bão hoà nước.hai điện cực, cực đương là thanh kim loại, cực âm là ống kim loại có nhiều lỗ nhỏ.Sau khi cho dong diện một chiều chạy qua, các hạt đất sẽ chuyển dịch về phía cực

“đương, còn nước rong đất sẽ chuyển dich về phía cực âm Bố trí thiết bi hút nước tái

mực nước ngắm

*Viu nhược điểm của phương pháp

"Nếu đất có chứa muối và độ dẫn điện đơn vị lớn thì phương pháp này không

kinh tế, công nghệ thi công phức tạp nên ít được sử dụng.

Hình 1.5: §ơ đổ bố tí các điện cực

1 cực âm; 2 cực dương; 3 phân cực dm có duc lỗ; 4 mốt do; 5 khối đấtnén chặt; 6 ống dẫn nước; 7 nguồn điện một chiếu có diện thế 120V-220V1.2.8.2 Gia cổ nên bằng phương pháp điện hoá học

* Nội dung phương pháp,

Phương pháp này cũng dựa vào nguyên lý điện thấm, chỉ khác là người ta đưa

ào đất qua cực dương các dung địch hoá học như canxi clorua, nai siicát để khi

có đũng điện chạy qua, ¢ c điện cục sẽ bi phá huỷ và các sản phẩm phá huỷ liên kếtvới các hạt sét làm cho khối đất trở nên cứng lại và nước sẽ được thải ra ở cực âm.

*U nhược điểm của phương pháp.

Nếu đất có hàm lượng mudi lớn thì hiệu quả của phương pháp này sẽ cao Tuy nhiên đồi hỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao nên ít được áp dung,

1.2.8.3 Giá cổ nến bằng phương pháp nhiệt

* Nội dụng phương pháp,

ng nhiệt độ cao để gia cố đất bằng cách:

- Phụt qua lỗ khoan vào trong đất không khí nóng có nhiệt độ từ (600z800)'C

- Đưa nhiên liệu cháy vào trong đất qua lỗ khoan và đốt ở nhiệt

49(1000=1100)°C

Viv nhược điểm của phương pháp

Giống như phương pháp điện thấm và phương pháp điện hoá học phương pháp nhiệt yêu cẩu thiết bị và công nghệ thi công phúc tạp, chỉ phí lớn nen ít được ứng, dung vào thực tế

, 4 tà

đất không lên sập

1 máy nén; 2 máy phụt; 3 bơm để chuyển Khí nóng vào lỗ khoan;

4 đường ng dẫn khí; 5 bể chứa chất cháy ling; 6 thiết bị lọc

"Hình 1-6: Sơ db bổ trí thiết bị gia cường đất bằng nhiệt

1.2.9 Nhóm các phương pháp gia cổ nến đất yếu bằng cọc cát, cọc với, cọc đấi-ỏi, coe

“ãi-ximăng, cọc cái-vimäng-rồi

1.2.9.1 Phuong pháp gia cổ bằng cọc cát

*Nội dung phương pháp.

"Mục dich của phương pháp này là đưa một lượng cát vào nền đất nhằm cải tạodat nên, nang cao sức chịu tải của nền, giảm độ lún công tình Hiệu quả của việc

nến chật phụ thuộc vào thể h cất được đưa vào nên, nghĩa là phụ thuộc vào số

lượng, đường kính, khoảng cách cũng như hình dang bổ trí cọc

Vin nhược điểm của phương pháp

Ket quả khi áp dụng cho một số công trình cho thấy nếu bố trí hop lý thi thời gian lún rút ngắn từ 20 năm xuống còn 1 năm, st kháng cắt của đất tăng lên

khoảng hai lần, sức chịu ti của đất tăng lên từ hai đến ba lần

"Nhược điểm của phương pháp gia cố nến đất yếu bằng cọc cát là: Tuy theo cấu,

trúc nến và độ sâu gia cố mà cọc cát có thể bị phá hoại theo các dạng khác nhau

như: phình ra hai bên, cọc bị cắt hay bị trượt Khi mực nước ngắm trong nén dao

‘dong mạnh thì dưới áp lực của dòng thấm, cọc cát có thể bị gay, trượt, các hạt cát dichuyển vào trong nên hoặc di nơi khác làm rỗng chân cọc và thường sau một thờisian nhữ vậy thì khả nang làm chat đất của cọc cát bi giảm, cọc bị phá hoại dẫn đếnkhả năng chịu tải của đất nền bị giảm di đáng kể

1.2.9.2 Phuong pháp gia cổ bằng cọc adi i đất-xùmăng, cọc cái-kimãng-vối

*Noi dung phương pháp.

Nguyên lý của phương phá ip dùng cọc đã voi, dat-ximang, cá

Vào nguyên lý cọc cát tức là quá trình nến chặt cơ học, Ngoài ra, còn có tác dung

làm tăng nhanh quá trinh cố kết do vôi, ximang hút nước làm tốn thất một lượng lớn.

nước chứa trong đất, gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của đất nền

ximang là dựa

"Ưu nhược điểm của phương pháp.

Coe đất-vôi và đất-ximang tuy có khả năng cải tạo đất nền tương đối tốt và tạo

ra được cọc hỗn hợp có cường độ chịu tải cao hơn đất xung quanh cọc, nhưng do.

hàm lượng vôi và ximang đưa vào nên không lớn nên không có tắc dụng nén chặt

‘ving đất xung quanh cọc,

1.2.10 Be phản áp

* Mại dung phương pháp,

Nội dung của phương pháp xử lý này là dựng các vật liệu địa phương như dat,

444, cát dip ở hai bên công trình để chống trượt do sự phát triển của vùng biến dạngcđếO gây ra

*U nhược điểm của phương pháp

Bg phản áp là một trong những biện pháp xử lý có hiệu quả khi xây dựng các

nền đường đê, đập, khi có điều kiện về không gian đất sử dung Bộ phản áp còn cótác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm nước trên vùng đất yếu So với việc làm

thoải độ dốc taluy, dp bệ phản áp với một khối lượng dat bing nhau sẽ có lợi hơn

do giảm được momen của các lực trượt nhờ tập trung ti trọng ở chân taluy

‘Tuy nhiên muốn cho bệ phản áp phát huy được hiệu quả để có thể xây dựng

nến đáp một giai đoạn thi thé tích của nó phải rất lớn Nếu chiều đầy lớp đất yếu lớn

hoặc trong lớp dat yếu xuất hiện nước có áp lực cao thì việc áp dụng biện pháp này

sẽ bị hạn chế, Vì vậy phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp nén rẻ vàphạm vi dp đất không bi han chế

1.2.11 Tăng hệ số mái

*Nội dung phương pháp.

“Trong thiết kế để đảm bảo an toàn cho công trình, cần phải tính toán, kiểm

tra ồn định cho công trình trong mọi diều kiện làm việc Hệ số mái đẻ được xác định

hông qua tính toán, kiểm tra ổn định chống trượt của mái dé với các trường hợp

khác nhau.

*Viu nhược điểm của phương pháp

Biện pháp tang hệ số mái là một trong những biện pháp xử lý được áp dụng

khi vật liệu đất đắp tại chỗ sẵn có, mặt bằng hay nền công trình đủ lớn để có thể mở

rong chân công trình.

1.2.12 Phuong pháp nến trước.

"Đối với nên đất có tính nén lớn và biến dạng không đồng đều vượt quá giới hạn

cho phép, đồng thời biến dạng lại xây ra trong mot thời gian dai, tho để đảm bảo cho

công trỡnh cú thể sử dung được ngay sau khi thi công, người ta có thé chọn biện

pháp nén trước bằng tải trong tĩnh

*Nại dung phương pháp.

“Trước khi xây dựng công trình dùng các loại vật liệu (cát, oi, gạch, đá v.v) chất đống lên mat đất trong phạm vi xây dựng móng để gay ra một áp lực nén (gọi là nén

4p lực nến trước) tác dụng lên mặt nền làm cho đá nén bị lún do đó đất được chặt lạiKhi đất nên đạt độ chặt yêu cầu, người ta đỡ áp lực nén trước rồi tiến hành xây dựng

công trình, Lúc này nền công trình vừa có cường độ dat yêu cầu vita có tính nền lún nhỏ.

Nhu vậy, phương pháp nén trước đó dựa trên quy luật giảm tính nền lún của đất

“dưới tác dung của tải trong,

*Uf nhược điểm của phương pháp

Phương pháp thường được dùng đối với đất sét và sét pha cất ở trạng thái chảy

hoặc cát nhỏ, cất bụi ở trạng thỏi bão hoà nước, phạm vi nền không lớn

Lớp gia tải được thi công theo từng lớp, thời gian và độ day của mỗi lớp phải

đảm bảo để nền dat luôn trong điều kiện ổn định

Khi thi công gia tai cần phải có biện pháp tạo đường thoát thuận tiện cho nước

16 rồng thoát lên từ nên đất yếu, nước được ép và đẩy ra ngoài phạm vi nền dip

Phải dat các mốc đo rồi tiến hành quan trắc độ lún, độ chuyển vị ngang và áplực nước trong lỗ rồng

Cong tác dỡ tải được tiến hành theo từng lớp sau khi hết thời gian gia tải và độ

ún của nén đất đạt được tương ứng với độ lún thiết kế

1.2.13 Phuong pháp cổ kết chân Khong

*Giới thiệu,

KS thuật xử lý nền đất yếu bằng cố kết hút chân không là phương pháp đượccải

tiến từ phương pháp tiêu nước đứng kết hợp với gia tải trước bằng cách hút chân.

không trong các ống tiều nước theo phương thẳng đứng bằng nhựa tổng hợp chế tao

sin Trước day, người ta thường sử dụng các kiểu tiêu nước dứng khác nhau như:

| cọc sôi, Dositing cất, cọc cất chặt, ống tiêu nước bằng nhựa tổng hợp chế tạo

cọc cá, cọc sõi thường dễ bị hư hỏng do chuyển vị ngang, nên người ta thường ding

ng tiêu nước bằng nhựa tổng hợp chế tao sắn (PVD) Ống tiêu nước đứng (PVD)

được cấu tạo bao gồm một lõi bằng nhựa có rãnh thoát nước chạy dọc theo lõi được

bảo vệ bởi lớp lọc bằng sợi

DE lắp đặt các ống tiêu nước đứng (PVD) trong nén, người ta có thể dùng

phương pháp tĩnh hoặc động lực Đối với phương pháp nh ống PVD được ấn

xuống nén bằng cách tắc dụng một lực nh Đối với phương pháp động, ống PVD

cđược lắp dat trong nên bằng cách đóng biia hoặc búa rung Phương pháp lấp đặt

cống PVD bằng phương pháp nén tĩnh thường được được áp dụng hơn, bởi vì phươngpháp dùng búa đóng hoặc rung có thé gây ra những xáo trộn của đất nến ở xung

“quanh ống Quá trình lắp dat ống xuống nên ít nhiều đều tạo ra một vùng đất xung

"quanh ổng bị xáo trộn, vùng dat này được gọi là vùng "nhão”Trong vùng nhão này,

tệ số thấm của đất giảm do đó nó làm giảm tốc độ cố kết của đất nên

Phương pháp cố kết hút chân khong đã được sử dụng rộng rãi nhiều nước trên thé

ống PVD Iaitiên được giới thiệu tại Thuy Điển bởi Kjellman (1952) với ống teu nước được làm

đâu giới Phương pháp nén trước bing cách tạo chân không trong ci

bằng bìa các-tông cứng bên trong có bấc thấm Phương pháp này được ứng dụng

rộng rãi nhằm gia tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu, như nền các công trình sản

bay quốc tế Philadelphia (Mỹ) và cảng Tianjin (Trung Quốc) (Holtan, 1965 and Yan and Chu,2003) Tại Việt Nam cũng được đưa vào áp dụng như tại nhà máy điện.

Cà Mau, nhà máy Polyester Đình Vũ- Hải Phòn;

Nai

nhà máy điện Nhơn Trạch-Đồng

* Nội dung phương pháp,

Khi cn gia cố vị tí nên nào đó trước hết tạo một thảm cát dầy khoảng

(60:80)em trên nên đất bão hoà dé tạo mat bằng làm việc sau đó thực hiện theotrình tự sau

- Cấm bấc thấm (PVD) có đường kính tương đương khoảng Sem, bất thấm này

‘dong vai trò à giếng giảm ấp.

- Lắp đặt hệ thống tiêu nước ngang ở khoảng cách gn nhau tại đáy của thẩm,

cất và có dùng công nghệ la de đặc biệt để kiểm tra duy rỡ chúng theo phương

ngàng,

~ Các thiết bị tiêu nước ngang theo hướng đọc và theo hướng ngang lại được

nối với nhan.

- Đào một con mương xung quanh vùng gia cố nền với chiều sâu trung bìnhkhoảng 50cm bên đưới mực nước ngắm và cho đáy vữa Bentonite để làm kín chỗgiáp nối giữa đất nên và lớp mang phủ bên trên

- Các mối nối ngang được nối ra cạnh của ngoài của mương, các nối ngang,này dược đấu nối với các bấc thấm trong nến dé giảm áp lực nước lỗ rồng trong nền

khi tạo chân không sau này.

- Phủ lớp vai bat kín hay mang nhựa lên toàn bộ bể mat của nền cần gia cố,

các mép màng nhựa được nối với mương đó đổ đầy Bentonite với mục đích làmChú ý các mối nổi giữa các tấm màng nhựa phải kín Sau khi các mép màng nhựa

nối với mép kênh ở biên dé kín, người ta lấp tuyến kênh này đồng thời cho ngập

nước để tăng thêm độ kín của màng phủ,

- Các máy bơm chân không được nổi với các đâu bấc thấm, trạm bom chân.

không được thiết kế với loại máy bơm chan không chỉ cho phép hút ki

máy bơm hút cả nước và khí

Vie nhược điểm của phương pháp

“Thực tế cho thay mỗi giải pháp đều có tu và nhược điểm Trong đó, theo tổngkết hiện nay giải pháp sử dụng phương pháp cố kết hút chân không là một giải pháp

cho hiệu quả cao trong xử lý nền yếu cho xây dựng công trình dân dung, giao thông

và thủy lợi bởi nó có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp nêu trên như thiết

bi thực hiện đơn giản, giá thành rẻ và phổ thông, thời gian thực hiện ngắn và theo

lược thoát ra khỏi cốt đất nhanh và trệt để, có thể ápphương pháp này nước và k

dung trên điện rộng đặc biệt là phù hợp với dé biển.

13 Kết luận

Khi xây dựng các công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu, điều cần thiết

là phải kiểm tra khả nang chịu tải va độ lún của nó.

"Đặc điểm của những loại đất yếu là khả năng chịu tải kém và khả năng biến

(4+8), lực dính đơn vịdang lớn Đối với những loại đất này, góc ma sắt trong

.€ =(0/05:0,10) kg/em” và môđun biến dang By < 50 k/c

Nếu công trình được th

‘chat dui tie dung của công trình là chủ yếu

kế và thi công tốt thì nén dat chỉ lún do tác dụng nền

Vi vậy, muốn bảo đảm sự an toàn của các công trình xây trên nền đất yếu, yeucầu cân phải có những biện pháp xử lý đối với phần kết cấu bên trên công trình cũngnhư đối với phần đất nền dưới móng Các phương pháp xử lý nén đất yếu nêu trên đóđược ứng dụng nhiều trong thực tế, tuy nhiên thời gian gần day công nghệ cố kết hútchân không để làm chặt nén đất yếu dược ứng dụng thành công ở các nước tiên tiến

‘va Việt Nam lần đầu tiên ứng dụng thành công tại nhà máy điện Cà Mau bởi phươngpháp này có những ưu điểm hơn so với các phương pháp khác như đã nêu trên Vì

váy, trong nội dung luận văn nghiên cứu chon giải pháp xử lý nến đất yếu bằng

công nghệ cố kết hút chân không.

CHUONG 2

CO SỞ LY THUYẾT CUA PHƯƠNG PHAP

XULY NEN ĐẤT YEU BANG CỐ KET CHAN KHONG

2.1 Nguyên lý xử lý nền đất yếu bang bom hút chân khong

Cổ kết chan không là một phương pháp hiệu quả để gia cố nến đất yếu bão hoànước Khi cần gia cố vi trí nén nào đó, người ta dùng một lớp vải bat hay mang nhựa

phủ kín vùng đó không cho không khí lọt vào và tạo chân không ở bên dưới lớp

màng nay Để lạo chân không người ta dùng hệ thống ống hút và bơm chân không.Cong nghệ này có thể tạo ra một tải trọng nén trước tương đương với một khối đắp.nến trước cao khoảng (4+5)m.

‘Thay vì gia tang ứng suất trong khối đất bằng cách tang ứng suất tổng theo

phương pháp chất tải thông thường, phương pháp cổ kết chan không tạo ra tải trọng

nến trước bằng cách giảm áp lực nước lỗ rồng trong khi vẫn giữ nguyên ứng suất

tổng.

2.1 Các bước tiến hành gia cổ hút chân khong

1 ‘Tao một thảm cát diy khoảng (60z80)em trên nền đất bão hoà dé tạo mặtbằng làm việc

‘Cim bấc thấm (PVD) có đường tương đương khoảng Sem, bac thấm nàđồng vai trồ la giếng giảm ấp

Lắp đặt hệ thống tiêu nước ngang ở khoảng cách gần nhau tại đáy của thảm

cất và có dùng công nghệ la de đặc biệt để kiểm tra duy trì chúng theo

phương ngang.

“Các thiết bị tiêu nước ngang theo hướng đọc và theo hướng ngang lại được nổi với nhau.

Dao một con mương xung quanh vùng gia cố nến với chiếu sâu trưng bình

khoảng 50cm ben dưới mye nước ngầm và cho đấy vữa Bentonite để làm kín

chỗ giáp nối giữa đất nền và lớp màng phủ bên trên,

“Các mối nối ngang được noi ra cạnh của ngoài của mương, các nối ngang này