Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu

Trong thực ế xây dựng, nén móng công tinh đóng vai trổ quan trong đối với sự ôn định chung của cả công trình, theo thống kê nguyên nhân sự có thì có nhiệ nguyên nhân dẫn dén sự cổ công t

LỜI CÁM ƠN

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bắc thấm để thoát nước đất nền trong

xây dựng công trình trên nền đất yeu” được hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của

bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Bộ môn địa kỹ thuật - Khoa Công trình

và các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi đã tạo mọi điều kiện, động viên giúp

đỡ về mọi mặt Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói

trên.

Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.

Hoàng Việt Hùng đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn.

Sự thành công của luận văn gan liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn.

Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian có hạn nên không thé tránh khỏi những khiếm khuyết, rat mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các thây cô giáo, các anh chị và bạn bè đông nghiệp.

Hà nội, ngày tháng 5 năm 2014

Tác giả

Mai Hồng Diên

“Tên tôi là Mai Hồng Diễn, tôi xin cam đoan đề tải “Nghiên cứu ảnh hưởngmức độ xáo trộn đắt khi dùng bắc thắm để thoát nước đắt nền trong xây dựng công.trên nin đất yé Những nội dung và kết quảlà đề tai luận văn của riêng tô

inh bay trong luận vin là trung thực và chưa được ai công bổ trong bắt kỳ công

khoa học nào.

“Tác giả

Mai Hồng Diên

MỤC LỤC

MO DAU nên col'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NEN

1.1 Giới thiệu chung:

1.2 Đặc điểm và phân loại nén đất yêu:

1.2.1, Đặc điểm của nên đất yêu:

4

51.3.2 Nhóm các phương pháp kim chat đất đưới sâu bằng chin động và thuỷ chin

91.3.3, Nhóm các phường pháp gia cổ nền bằng thiết bịtêu nước thing đứng

1.3.4, Phương pháp gia cổ nền bing năng lượng nỗ "

1.3.5 Phương pháp gia cổ nền bằng vải địa ky thuật và bắc thắm "

1.3.6 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng chất kết đình n1.3.7 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng dung dich 31.3.8, Nhóm các phương pháp vật lý gia cổ nền đất yếu ¬

1.3.9 Nhóm các phương pháp gia c Ing cọc cát, cọc Voi, cọc đ

ege đất xì măng, cọc cứCxi mang:

1.3.11 Tăng hệ số mái 20 1.3.12 Phương pháp nén trước: 20 1.3.13 Phương pháp cổ kết chân không: 211.4 Các biện pháp thi công để xử lý nền: ¬ 221.4.1, Nén chat dit bằng cách ha thấp mực nước ngằm: 2

1.42, Khống chế tốc độ thi công để cải hiện điều kiện chịu lực của nền đất 23

1.43 Thay đổi tid

KET LUẬN CHƯƠNG 1 2s'CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LY THUYET CUA PHƯƠNG PHÁP ° 262.1, Đặt vấn đề 26

độ thi công để ci thin điều kiện biển dang của nd 24

2.5 Thi công bắc thắm 4

2.5.1, Giới thiệu 4

2.5.3, Thiết bị hi công, 442.5.4, Quy tình thi công bắc thắm 462.6 Các nhân tổ ảnh hưởng đến độ cổ kết của đắt nên khi sử đụng bắc thắm: 50KET LUẬN CHƯƠNG 2 51

CHUONG 3 MÔ HÌNH HOÁ CÁC TRƯỜNG HỢP UNG DỤNG 3

3.1 Đặt vấn đề 523.2 Phân tích lựa chọn trường hợp tính ton 323.3 Giới thiệu phin mễm tính toán sa3.4 Kết quả tinh toán 37

3.5 Phân tích kết quả tính toán: vs - 59

35.1 Anh hưởng của mức độ xo rộn đắt 593.52 Ảnh hưởng của khoảng eéch be thắm 62

353 Ảnh hưởng của chiều đầy dit nén và hid cao khối đủ

KET LUẬN CHƯƠNG 3 nCHUONG 4 UNG DUNG KET QUA NGHIÊN CỨU VỚI NEN DUONG NỘIBAI-LAO CAI (BOAN TỪ KM46+040 ĐẾN KM46+350), 73

4.1 Giới thiệu về dự án đường cao tốc Nội Bài ~ Lio Cai %3

4.1.1 Giới thiệu chung, : se : T73

4.1.2 Đặc điểm địa chất Km461040 ~ Km46+350: 74.1.3 Các yêu cầu về thiết kế nền đắp trên dat yếu: 744.1.4, Công tác quan trắc đoạn Km46+040 đến Km46+350 dự án cao tốc Nội Bãi —Lào Cai 164.2 KẾt qua quan tric +9

43 Phân tích đánh giá số liệu quan trắc 89

4A, So sánh kết quả nghiên cứu và số liệu quan trắc os soso 9L

KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊ 95

1 Các kết quả dat được của luân văn 95

11, Mật s6 vin để tổn gi % 1H Kiến nghị 96 TÀI LIỆU THAM KHAO.

Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị nén chặt đắt bằng đầm lăn

Hình 1.3: Sơ đỗ thiết bị nền chặt đắt bing dim rung

Hình It: Máy chuyên dụng tự hình cắm bắc thắm

Hình 1.5: Sơ đỗ nền công trình phụt vữa xi măng.

Hình 1.6: 48 tra lượng vữa xi mang trong lỗ phụt.

Hình L7: Sơ đỗ thể i thi công phụt nhựa bit,

Hình 2.3: Sự cổ kết do thoát nước theo phương đứng và xuyên tâm.

Hình 2.4: Sơ đỗ làm việc ống thoát nước PV với sức kháng thoát nước.

Hình 2.5: Đường kinh tương đương của ông thoát nước PV.

Hình 2.6: Quan hệ giữa E, và Did, cho trường hợp lý tưởng

Hình 2.7: Vi dụ đường cong thiét kế cho trường hợp đơn giản.

Hình 2.8: Hệ s áo trộn (E, với các thông số cơ bản

Hình 2.9: Ước lượng giá trị hệ số sức kháng thoát nước F

Hình 2.16: Quy trình lắp ghép bắc thắm 49Hình 3.1: Giao điện phn mềm FoSSA (2.0) 4

Hình 3.2: Lựa chọn mô hình bai toán = sso 55

Hình 3.3: Lựa chọn thông số tính lún sHình 34: Lựa chọn thông số thiết ké PVD (bốc thắm) 36Hình 3.5: Thông số tính cổ kết của nên soonHin 3.6: Quan hệ của độ Kin theo th gian với khoảng cích bắc thắm e=1,0m 59Hình 3.7: Quan hg cia độ kin theo thôi gian với khoảng cách bắc thắm =I.ấm 60

0m.60 Hình 59: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng ích bắc thắm e=2,5m 61

on

Hình 3.8: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bắc thắm c

Hình 3.10: Quan hệ của độ lún theo thôi gian với khoảng cách bắc thắm ©

Hình 3.11: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bắc thắm với Fs =0,5, 62

Hình 3.12: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bắc thắm với Fs =1,0 6

Hình 3.13: Quan hệ của độ lớn theo khoảng cách bắc thắm với Fs 64Hình 3.14: Quan hệ của độ lớn theo khoảng cách bắc thắm với Fs =3.0 64

Hình 3.15: Quan bệ của độ lớn theo khoảng cách be thắm với Fs 4.0 65

Hình 3.16: Quan hệ của độ kin theo khoảng cách bắc thắm với Fs =5.0 65Hình 3.17: Quan hệ của độ lớn theo thi gian với H = 4m, L= 8m ó9

Hình 3.18: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 4m, L = 16m 69

Hình 3.19: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = Em, L= 8m 70 Hình 3.20: Quan hệ của độ lớn theo th gian với H = Em, L = 16m 10

Hình 4.1: Thiết bị đo lún, vs - 7

Hình 4.2: Một sổ hình ảnh quan st Kin nHình 4.3: Thiét bi do dp lự lỗ rỗng, 18Hình 4.4: Sơ đỗ bô trí quan trắc lún mặt nén tai mặt cắt Km46+300 T8Hình 45: Biểu đồ độ lún của đất nền theo thời gian s0 Hình 4,6: Xác định độ lớn cuối cùng theo phương pháp Asaoka s0Hình 4.7: Tính toán độ lún cuối cùng của nền theo Asaoka - 9Hình 4.8: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời gian tại mặt cắt Km46+300 93

Bảng 3 - 2: Các thông số của đất nén và đắt dip s Bảng 3-3: Bảng kết quả tinh toán lần theo thời gian 37Bảng 3-4: Bảng kết quả tinh toán độ cổ két theo thi gian 38Bang 3 - 5: Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian khi thay đổi chiều day đất nền

và chiễu cao khối dip 6Bang 3 - 6: Bang kết qua tinh độ cố kết theo thời gian khi thay đổi chiều dày đấtnên và chiêu cao khối đấp _Bảng 4 1: Bảng chỉ iều cơ ý của lớp 1 ”Bảng 4 2: Phin độ lún cố kết cho phép còn lại AS ti tre tim của nên đường sau

khi hoàn thành công trình: sense ¬ —.

Bảng 4-3: Kết quả quan trắc kin mặt nén tại mặt cắt Km46=300 19Bảng 4 4; Các thông số tỉnh toán sử dung trong tính toán 91Bảng 4 5: Các thông số của đắt nền và dit đắp tai K46+300 92Bảng 4 - 6: Bảng tính độ lún theo thời gian tại Km46 300 92

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của để tà

Trong thực ế xây dựng, nén móng công tinh đóng vai trổ quan trong đối với

sự ôn định chung của cả công trình, theo thống kê nguyên nhân sự có thì có nhiệ

nguyên nhân dẫn dén sự cổ công trinh nhưng nguyên nhân chủ yêu vẫn là do quá

trình xử lý nn công tình chưa hop lý, tốc độ thi công quả nhanh so với độ cổ kết

đất nền, Vì vậy, cần thiết phải có những công trình nghiên cứu tìm ra những giảipháp xử lý hiệu quả trong quả dầu tr xây dụng, ải thiện quá tình tính toán thiết kếvới mục tiêu hạn chế tối đa các sự có có thể xảy ra trong quá trình thi công, vinhành và sử dụng, đồng thời tiết kiệm được nguồn ngân sich mà vẫn mang lại hiệuquả cao

Mot trong những giải pháp hiệu quả rút ngắn thời gian thi công là im ting

nhanh tốc độ cô kết nền bằng cách sử dung vật thoát nước đứng để gia cổ nền khỉ

xây dựng công trình trên nền dit yếu Giải pháp này được sử dụng rộng rãi ở cácngành xây dựng, giao thông, thủy lợi vi vay việc nghiên cứu đánh giá chính xácthêm các thông số tính toán thiết kế là việc làm rất cần thiết

ĐỀ tải "Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo rộn khi dùng bắc thắm để

h tn nên đất yêu” là một trong những,thoát nước dat nén trong xây dựng công

nội dung cấp bách, thiết thực giải quyết các vin đề tổn ti như đã

2 Mye tiêu và phạm vi nghiên cứu.

a Mục tiêu: Binh giá ảnh hướng của mức độ xáo trộn đắt nén khi cắm vậtthoát nước đứng (PVD) đến tốc độ cổ kết của đắt nỀn, so sánh đối chiếu với kết quả

quan trắc thực địa để hiệu chỉnh số liệu tính toán.

b Nhiệm vụ: Phân tích tổng quan về các giải pháp xử lý nén khi xây dựng

công trình trên nên yếu

3 Các phương pháp nghiên cứu.

~ Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về xử lý nền công.các ứng dụng tại Việt Nam và trên thé giới;

- Phân tí

- Phân

‘nly thuyết,

ch mô hình toán

CHUONG 1 TONG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XU'L

11 Giới thiệu chung:

“Trong những năm gần đầy, ừ yêu cầu thự tẾ ở Việt Nam cũng như rên thể

giới phải tiễn hành xây dựng một số công trình như đê, đường giao thông, cầu, bãi

chứu vật liệu, sân bay, bãi đỗ xe, tiên nền đất trim tích mềm yêu (công trình trên

những ving đầm lầy, gồm các loại đắt bùn, đất sết yêu, đất hữu cơ có tính nén

mạnh, chi tiêu kháng cắt nhỏ và thoát nước châm, khó cổ kết) và bị han chế về thời

gian thi công đã thúc đấy sự phát triển các biện pháp xử lý nền bằng các kỹ thuậtmới ma các phương pháp truyền thống không thể giải quyết được Một trong cácbiện pháp truyền thống hay được áp dụng là nén trước bằng cách chất tả trên mặt

„ tuy nhiên, đối với loại đất nền quá yếu, tốc độ cố kết chậm, trong một sốtrường hợp yêu cầu chiều ao lớp đất chất ti trên mặt nề lớn, sẽ dẫn đến không đảm bảo yêu cầu ổn định và múi đắp bị trượt, Để khắc phục nhược điểm này, biện phip thoát nước đứng (PVD) để gia cường nén khi xây dựng công trình trên nền đắtyếu là một gi pháp hợp lý về mặt kinh ế và kỹ thật, với giá thành rẻ hơn, rútngắn thời gian cổ kết, cải thiện sức chịu tải của nén, tăng nhanh tốc độ thi công.công tỉnh

1.2, Đặc điềm và phân loi nén đắt yêu:

1 Đặc điểm của nền đất yếu:

Nền đắt yéu là nền đất không đủ sức chị ti, không đủ độ bên và biến dạngnhiễu, do vậy không thé làm nên thiên nhiễn cho công trin xây dựng.

Khi xây đơng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền dt

yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà

người ta ding phương pháp xử ý nền móng cho phủ hợp để tăng sức chịu ải của

nên dat, giảm độ lún, đảm bảo điều a khai thác bình thường cho công trình

rất nhiều cứTrong thực tế xây dựng, ig trình bị lún, sập hư hỏng khi xây, dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh gi chỉnh xác được các tính chất cơ lý của nền đất Do vậy việc đánh giá chính xác vàchất chẽ các tinh chit cơ lý của nên đất yếu (chủ yếu bằng cúc thí nghiệm trong

học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối da các sự cổ, hư hỏng côngtrình khi xây dựng trên nền đắt yếu.

Mat số đặc điểm của nền đất yêu 2]: Sức chịu ti (0.5 IkG/em2); Đắt có tínhnén lún (a> 0,1 em2/kG); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt ( B > 1; Mo dun biểndang (E< 50kG/em2): Khả năng chống cắt bé (@, c) khả năng thấm nước nhỏ; Himlượng nước trong đắt cao, độ bão hòa nước G> 08

2 Các loại nén đắt yêu thường gặp:

~ Dit sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bãohòn nước, có cường độ thấp:

- ĐẤt bùn; Các loại đất tạo thành trong mỗi trường nước, thành phần hạt rất

mịn, ở trang thi luôn no nước, hệ số rồng rt ln, rất yêu v mặt chị lực;

= at than bùn: La loại yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết

(hàm lượng hữu cơ từ 20 -80%):

quả phân hủy các chất hữu cơ có ở c;

- chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rac, có thể bị nén chặt hoặc

pha long đáng kể, Loại đất này khi chịu tải trọng động thi chuyển sang trang thái

chảy gọi la cát chảy;

~ Dit bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khá năng thấm.

nước cao, để bị lún sụ [2]

Cée giải pháp xử lý nén đất yếu:

* Mục dich của xử lý nén là

- Lâm tăng sức chịu tải của nén đất,

‘i thiện một số tính chất cơ lý của nền đắt yếu như: Giảm hệ tổng, giảmtính nén kin, ting độ chặt, ting tị số Modun biển dạng, ting cường độ chống cắt

của đất

- Đối với công tỉnh thấy lợi, việc xử lý nền đất yêu côn làm giảm tỉnh thấmcủa đất đảm bảo ôn định cho khối đắt đắp [2]

Bt ky biện pháp xử lý nào nếu lâm tăng được cường độ t giữa các hạt

và làm tăng được độ chặt của đắt nền thì đều thoả man được ba mục đích trên.Hiện nay có rất nhiều phương pháp củi tạo, gia cố nền đất yếu, nhưng nhìnchung có thé xép chúng vào một số nhóm phương pháp sau [5]:

1.31 Nhóm các phương pháp làm chặt đắt trên mặt bằng cơ học

Phương pháp làm chặt đắt trên mặt là một phương pháp cổ điễn, đã được sử

dụng từ lâu trên thể giới Bản chất cia phương pháp là đăng các thiết bị cơ giới như

xe lu, búa dim, máy dim rung, làm chat đắt Các yếu tổ chính ảnh hưởng đến khảnăng làm chặt đất gồm: độ âm, công dim, thành phin hạt, thành phần khoáng hoá,nhiệt độ của đất và phương thức tác dụng của tải trọng Để làm chặt đất cần phảixác định được độ âm tốt nhất ứng với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất

im nén bé mặt là phương pháp đơn giản, có thé áp dung cho cả công trình

đất dip mới lẫn nền tự nhiên Khi tác dung tải trọng lên nền đắt chỉ một phần đắt ở

độ sâu hạn chế tiếp nhận được ảnh hưởng này Một mặt, ảnh hưởng của ải trọngnhanh chóng tắt din theo độ sâu, mặt khác tải trong từ dim nén là các tác độngtrong thời gian ngắn Giải pháp dim nén trực tiếp bề mặt đất do đó được áp dụng.chủ trong nền đất nhân tạo (đất đắp mới), không phải là giải pháp thông dungcho xử lý nén, Trong một số trường hợp, hạng mục xây dựng chỉ chiếm điện tíchnhỏ trên toàn bộ công trình th lựa chọn giải pháp dim nên cục bộ bề mặt là lựachọn có tính khả thi cin xem xé Có thé nêu một số phương pháp làm chặt đắt trênmặt bằng cơ học sau đây:

1.3.1.1 Làm chất đắt bằng dim rơi

Noi dung phương pháp.

Dũng dim là vật năng rơi làm chặt đất, vật làm đầm thường làm bằng bê tôngcốt thép hoặc bằng gang, với khối lượng tử 2 đến 4 tắn, cho rơi từ độ cao 4 đến 5

mệt

nhiều hạt bụi và đất hạt bùn.Thông thường, độ chặt của đất tăng Ken ở những lớp đắtphía trên và giảm đi ở những lớp đất phía dus

1.3.1.2 Làm chặt đất ing phương pháp đầm lin

dung phương pháp.

Ding dim li, xe lu để làm chặt đất Phương pháp này thường được sử dụng

khi làm đường giao thông Tu thuộc vào trong lượng xe lu và số kin dim mã chiềusâu làm chặt đất có thể đạt (0,5+0,6)m Khi ding dim lăn có mặt nhẫn, do chiều diylớp đắt được dim nhỏ nên hiệu suắt dim thường thấp, chất lượng dim không đều

"Hình 1.2: Sơ đồ thiết bi nên chặt đất hằng dm tan

*Uiu nhược điễm của phương pháp.

Phương pháp được sử dụng rong rãi khi xây dựng công trình trên nên dip mới,

thiên nhiên, Đối với cátấn đụng được toàn bộ đi ng trình dip bằng đắt cóquy mô lớn ding dim kin mặt nhẫn là không hiệu quả Đối với các loại đất dínhdang cục thì dùng dim lăn chân dé mang lại hiệu quả cao hơn, chất lượng dim đềuhon và tạo ra mặt nhấp liên kết tốt

‘ta còn dùng dam lăn bánh hơi để đầm chặt cá dat dính và đất rời Mức độ đầm chặt

ita các lớp đất đầm với nhau Hiện nay, người

phụ thuộc vio số lượt đầm, chiều diy lớp đất đầm, áp suất bảnh xe, ti trọng đặttrên xe, tốc độ di chuyển của xe cũng như độ âm và cấu tạo của đắt Muốn đắt đượcdim chặt như nhau ở mọi nơi thì yêu edu tải trọng dim phải phân bé đều lên các

của mặt đắt và sức chịu tải của đất tại các.bánh xe, không phụ thuộc vào độ

vị trí đầm [ Ì.

1.3.1.3 Lim chặt đắt bing phương pháp dim rung

*Nội dung phương pháp

Ding các chin động tạo ra các dao động liên tục cổ tin số cao và biên độ nhỏ,làm cho tinh toàn khối của đắt bị phá hoạ, các hat cát đi chuyển đến lắp những chỗtrống giữa các hạt có kích thước lớn hơn Tác dụng của dim rung lớn nhất khi xảy

xa hiện tượng cộng hưởng khi mã tin số dao động của mấy trùng với tin số daođộng của đất đầm

*Ẩ nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp làm chặt dit bằng dim rung chủ yếu dùng để

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

Theo kết qui nghiên cứu, nếu ding phương pháp này thì độ rỗng của đất giảm.

(10+20)% và sức chịu tải tăng lên (3,5+4,0) kG/m

1.3.2.1 Phương pháp nên chặt đất bằng chin động

*Nội dụng phương pháp.

Để nén chặt đắt cát ở dưới sâu, người ta thường dùng các loại dim chủy có tin

số (2900:3000) vòng phút Các yếu tổ ảnh hưởng tới hiệu quả nén chặt đất là giatốc chin động, độ âm của đắt khoảng cách giữa các vĩ tí đằm, tính đòn

và bán kính máy chắn động.

*Ẩụ nhược điềm của phương pháp.

Khi làm chặt đất cát ở độ sâu nhỏ hơn 3,0m thi bán kính làm chặt có thể đạt1,5m, Khi bán kính máy chấn động tăng thi gia tốc chin động và hệ số nén chặt

chấn động cũng tăng lên.

1.3.2.2 Phương pháp nén chặt đất bằng thuỷ chấn

*Nội dung phương phúp

Vita phun nước, vừa ạo chấn động tác dụng vào cất Khi đó lực dinh giữa cácbạt giảm đ, các hat lớn sẽ lắng xuống côn các bạt nhỏ sẽ nỗi lên, hình thành chuyển động xoắn ốc lâm phát sinh cấp phối ạt mới và như vậy sẽ hình thành cấp phối tốt

nhất của đất ở trạng thái nén chặt.

Để thi công nén chặt đất bằng phương pháp thuỷ chất

trong dit những ống thép đường kính (19:25)mm và có đầu nhọn, phin ông dưới

L người ta đồng vào

dai khoảng (50:60)em, có đục lỗ xung quanh với đường kính (5+6)mm Lợi dung

sức nước cao ấp để đưa ông thép và máy chấn động đến độ sầu thiết kế và cho máychin động lim việc, nén chặt đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chặt thường(3040)em trong khoảng thời gian (40120) giây Sau khi làm chặt được lớp thirnhất thì lại nâng máy dim lên làm chặt lớp thứ hai và như vậy lần lượt cho đến khilên đến mặt đắt

*Ẩ nhược điễm của phương pháp.

Đối với nền cát nhân tạo có chiều day cần nén chặt lớn thi người ta dùng

.3 Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng

inh cổ kếtĐối với các nỀn dit sết yêu, do hệ số thắm cin đắt sét nhỏ nên qua

của nền ở điều kiện bình thường cần rất nhiều thi gian, trong khi đó, các công trình xây dựng lại đồi hỏi phải thi a ing nhanh, đảm bảo tiễn độ yêu cầu Do vậy, ngưithường dùng các thiết bị tiêu nước thăng đứng kết hợp với pháp gia tai trước đểlàm tăng nhanh quá trình cổ kết của đất nén,

1.3.3.1 Phương pháp gia cổ bằng giếng cit

*Nội dung phương phip.

Nguyên lý lâm việc của giếng cát là dưới tác dung của ti trong ngoài, wong

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

VỀ phía ede thiết bi tu nước, sau đó chảy tự do theo phương đúng dọc theo tiết bị

về phía các lớp đắt dễ thấm nước, Như vậy, vige đặt các giếng cát có tác dụng làmtăng tốc độ thoát nước của đắt vi dẫn đến giảm thời gian hoàn thành cổ kết

Ging cất đóng vai tò thoát nước là chính nên gia cổ nền bằng giếng cất

thường phải di kèm với biện pháp gia tải để nước thoát ra nhanh.

*ụ nhược điễm của phương pháp

Giếng cát được sử dụng rộng rà để ting nhanh quá trinh cổ kết của đắt nên,làm cho nền có khả năng biến dạng đều và nhanh chóng đạt đến giới hạn ôn định vềlún, rút ngắn thời gian chở, thời gian thi công

1.3.3.2 Phương pháp gia cố bằng bắc thắm (PVD)

*Nội dung phuương pháp.

Bắc thắm là thiết bị tiêu nước thing đúng chế tạo sẵn, cằm nhi loại, cổchiều rộng thường từ (100+-200)mm, diy từ (S+5)mm Lõi của bắc là một băng chấtdẻo được bọc bởi lớp vả địa kỹ thuật bằng polyester không dệt, bằng vải dia cơ

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

Hình L4: May chuyên dung te hành cắm bắc thắm

Để cắm bắc thắm vào nền đắt, người ta dùng một máy chuyên dụng tự hành.Sau khi thi công bắc thắm, người ta cũng tiến hành gia tải nén trước giống như đốivới giếng cất ĐỂ nước thoát ra để ding từ đầu bắc thắm người ta thường phủ lên

phía trên mặt lớp đắt yếu một lớp vả địa kỹ thuật và trên lớp vải này đắp một lớpcắt hat to à lớp thắm nước.

*U nhược điểm của phương pháp.

Giống như phương pháp cọc cát, giếng cát, phương pháp bắc thắm hiện nayAuge sử dụng rộng rãi trong xử lý nén đất yêu để tang nhanh quá trình cổ kết của

đất nên, làm cho nền nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún Tuy nhiên đòi

hỏi thiết bị, công nghệ thi công kỹ thuật cao

4 Phương pháp gia cổ nền bằng năng lượng nỗ

dung phương pháp.

Phương pháp này đã được sử dụng từ lâu trén thể giới Bản chất của phươngpháp là dùng năng lượng của sóng nỗ dé nén chặt đất Người ta bố trí các qua mìn.dài trong các giếng, phân bổ theo mang lưới tam giác đều va sâu hết chiễu diy lớp

đất yêu Phía trên các quả min người ta đỗ cát thành đồng hoặc đặt các hùng đựng

cát không đáy, Khi min nỗ, năng lượng được tạo ra sẽ nén đắt ra xung quanh, cit sẽrơi xuống lắp đầy vào giếng vira được tạo ra Sau đó, người ta tiếp tục dé thêm cátvào giếng và đắm tới độ chặt yêu cầu

*Uu nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp đòi hỏi công nghệ thí công kỹ thuật cao, giá thành tương đổi cao được áp dụng để xử lý nền đất yếu.

Phuong pháp gia cố nền bằng vai địa kỹ thuật và bắc thắm

*Nội dung phương pháp.

“Trong những năm gin đây, việc kết hợp vai địa ky thuật và bắc thấm để xử lýnền đất yêu nhằm tạo ra biên thoát nước theo phương ngang đã được ứng dụng rộngrãi ở nước ta, nhất là trong gia cổ nền đường giao thông, thủy lợi Tuy theo mục

đích sử dụng, vai địa kỹ thuật có thể được dùng dé: Làm chức năng như một mặt

phân cách nước, làm chúc năng như một vật liệ tiêu thoát nước.

*Uu nhược điểm của phương pháp

Khi xử lý nên là bùn hoặc than bùn quá yếu cần sử dụng lớp bọc vải địa kỳthuật nằm dưới đệm cất thoát nước hoặc đất đắp dé làm lớp bọc cho lớp lọc thoát

nước và hạn chế xáo trộn đất nền làm ảnh hưởng đến khả năng thoát nước và imtăng sức kháng chẳng trượt Phương pháp này hiện đang được dp dụng phd biểntrong xử lý nền đt yêu ở Việt Nam.

6 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng chất kết dính

Bản chit của các phương pháp này là đưa vào nền đất các vật liệu kết dính như

xi ming, vôi, bitum, nhằm tạo ra các ign kết mối bền vũng hơn nhờ các quá trìnhhoi lý và hoá học din ra trong đất, dẫn đến lâm thay đổi tinh chất cơ lý của đất nén1.3.6.1 Gia cổ nén bằng phương pháp trộ vôi

*Nội dung phương phip.

Khi trộn vôi vào đất, vôi có tác dụng hút ẩm, làm giảm độ ẩm của đất và đồng

vai trò là chất kết đính liên kết các hạt dat Khi tác dụng với nước, vôi chưa tôi có khả

năng ngưng kết và đông cứng nhanh trong vòng (5:10) phút Khi hydrat hod, vôichư tôi có khả năng hip phụ một khối lượng nước lớn (tir 32% đến 100% khối lượngban đầu) nên nhanh chóng làm nên đắt khô ráo, dẫn đến đất nền được nén chit

* nhược diém của phương pháp

ia cổ nền đất yêu ở đưới sâu, người ta sử dung cọc vôi hoặc cọc đất vôitác dụng với nước sẽ tăng thể tích nên tiết điện các cọc vôi sẽ tăng lên làm đất

xung quanh cọc nén chặt lại Cọc đắt-vôi, ngoài tác dụng làm tăng độ chặt của nền còn có độ bin nén, lực dính và góc ma sát trong khá lớn din dén sức chịu tải tổng

hợp của khối đất gia cổ tăng lên.

1.3.6.2 Gia cổ nén bằng phương phúp trộn xi mang

*Nội dung phương phip.

Khi trộn xi mang vào đắt sẽ xảy ra quá trình kiểm vả sau đó là quá trình thứ.sinh Quá trình kiểm là quá trình thuy phân và hydrat hoá xi măng, được coi là quá.trình chủ yêu hình thành nên độ bén của đít gia cổ Qui tình kiềm sẽ tạo ra mộtlượng lớn hydroxyt canxi fim tăng độ pH cia ma trong đất, tạo điều kiện

thúc day quá trình thứ sinh.

* nhược diém của phương pháp

6 điều kiện bình thường, các khoáng vật sét có thành phần hoá học el

ôxít nhôm và silie khá bền vững, khó bị hoà tan, song trong môi trường kiểm có độ

pH cao, ching dễ bị hoà tan dẫn đến sự phá huỷ các khoảng vật Các ôxít nhôm và

silc ở dang hoà tan tạo nên một phần vật liệu gắn kết đông cứng và lim tăng cường

“độ của hỗn hợp đắt-xi măng Quá trình thứ sinh xảy ra chậm chap trong một thời gian

dài, Đôi với nền đất yêu ven biển xử lý theo phương pháp này là không phủ hợp,

là các

1.3.6.3 Gia cổ nên bằng phương pháp trộn bitum

*Nội dụng phương pháp l

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

chất din suất không kim loại như ôxy, lưu huỳnh và ni,

Khi trộn bitum vào đắt, bilum tác dụng chủ yêu với các hại sét, côn các hạt bụi

tích tụ lại dưới dang 6 hoặc thấu kính với

hình dang và kích thước khác nhau Bitum tác dụng với hạt sét tạo thành hỗn hợp

hip phụ lẫn nhau, có tính din hồi, có khả năng gắn chặt các hat, kết qua là nhậnđược vật liệu mới btum-đất iên kết bởi mảng đàn hồi vật chất sét-bitum, én địnhđổi với nước.

*Uiu nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp gia cổ dit bằng bitum thường được sử dụng gia cổ nền đường

giao thông có chiều dày gia có nhỏ,

1.3.6.4 Gia cổ nên bằng keo polyme tổng hợp

*Nội dụng phương pháp.

Các chất polyme tổng hợp không có sin trong thiên nhiên, nó được tổng hợp

từ đầu mỏ, khí đt, than đá, „ Phân tử của chúng gồm rất nhiều khâu, ni với nhau

và hạt cát nhờ có bitum mà được dính.

bởi liên kết hod học, tạo nên những chuỗi xích có cấu trúc thing, phân nhánh và

mạng ba chiều Keo polyme tổng hợp có tính bám dính cao, thời gian đông cứng.nhanh Khi cho keo vào đất, các quả trình hoá lý, vật lý và hoá bọc phức tạp xây ragiữa các hat đắt và keo, tạo thành chuỗi xích thẳng di xuyên qua khối đất

*Uu nhược điểm cũa phương pháp

Keo polyme ting hợp thường được sử dụng để gia có nén làm móng hay matđường giao thông với dit không chứa cacbonat vi cổ độ pl nhỏ hơn 7.

7 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng dung dịch

dung phương pháp.

Phương pháp phụt dung dich có tác dụng đảm bảo cho nén én định về cường

độ khi công tình chịu ti trọng ngang lớn hoặc tạo ming chống thắm phía dưới cáccông trình thuỷ công, làm giảm tính thắm và áp lực đấy nỗi của nước ngằm vàomóng công trình Các dung dich thường được sử dụng để gia có nền là dung dich xỉmăng, dung dịch bitum vả dung dịch silicát

*C nhược diém cia phương pháp.

Phương pháp này đội hỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao, giá thành công trình cao nên ít được áp dụng phổ biến

1.3.7.1 Phương pháp gia co nền bằng dung dịch vữa xi mang

*Nội dụng phương pháp.

Phun vào các lỗ rỗng của đất đá một lượng vữa xi ming cần thiết để sau khiđông cứng có tác dụng làm giảm tính thẩm và tăng sức chịu tải của nn.

*Uiu nhược diém của phương pháp.

Phuong pháp này được sử dụng rộng rãi đối với công trình thuỷ lợi, thích hợp,

với các loại cát, đất sỏi và các nền đá nứt nẻ, đặc biệt hiệu quả khi kích thước khe.

nứt lớn hơn 0,15m, tốc độ thắm lớn hơn 0,lem/s nhưng không vượt quá 0.22em/s

”

¬ `

" mv an MÔ HH

hin án m)

Hình 1.3: Sơ đồ nền công trình phut — Hành L6: Biểu đồ để trụ lượng vita xi

Vu xỉ ming ‘mang trong lễ phut1.3.7.2 Phương pháp gia cổ nén bằng dung dịchsitcát

*Nội dung phuong pháp.

Nếu nên đất và nền đá có độ lỗ rỗng và khe nứt nhỏ không thể sử dụngphương pháp phụt vữa xi mang thì người ta ding phương pháp bơm hoá chất dé gia

cố Chit hoá học thường ding là nai siicát (thuỷ tinh lông Na;OnSiO;) và canxi

clorua (CaCl),

*U nhược diém của phương pháp.

Phương pháp này sử dụng thích hợp nhất khi nén là:

~ Cất khô và bão hoà nước, có hệ số thắm từ (2280) m/ngày đêm;

= Cát nhỏ và cát bụi, có hệ thắm từ (0,525) mingiy đêm;

“Trường hợp đắt có thắm ướt các loại dầu mỡ, tạp chất của dầu hoa và khi nước.ngầm có độ pH lớn hơn 9 thì không được sử dụng phương pháp này

1.3.7.3, Phương pháp gia cổ nền bằng nhựa bitum.

Nội dung phương pháp.

Phương pháp phụt nhựa bitum lạnh côn gọi là phương pháp ding nhũ tươngbitum để gia cổ nền đất cát và đá gốc có khe nứt nhỏ Thường dùng nhũ tương.bitum long gdm 65% bitum, 35% nước và chất gây ra nhữ trơng Bitum được nấu

chảy trong nỗi hơi đến nhiệt độ theo yêu cẩu, sau đó được bom vio ống phụt và

dưới áp lực phy, bitum sẽ thấm vào các lỗ rồng hoặc khe nút của đắt đá.

*Uiu nhược điểm của phương pháp.

Phuong pháp nảy sử dụng thích hợp trên các nền đá dim, cuội, sỏi hoặc trongnền đã có nhiễu khe nứt Hiện nay, trên thé giới người ta thường dùng hai phương pháp phụt nhựa bitum: phụt nhựa bitum nóng và phụt nhựa bitum lạnh Phươngpháp phụt nhựa bilum nồng đúng thích hợp trong đã cứng nứt nẻ, hang hée và trong

cuội, sỏi Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị thi công công kénh, phức

tạp, nhựa btu sau khi lạnh bị giảm thể ích nên hạn chế rong việc ngăn ngừa biểndạng

1 thié bi làm nóng lanh) bitum; 2 bom: 3.18 khoan; 4 dng phụ 5 ng bọc lỗ

khoan; 6, chit nhét kin bằng xi ming; 7 biến thé điện 8 dây điện

Hình 1.7: Sod hiét bị thi công phut nhựa bitum

8 Nhóm các phương pháp vật lý ga cố nền đất yêu

1.3.8.1 Gia cổ nên bằng phương pháp điện thắm

lội dung phương pháp.

Cách tiền hành của phương pháp này là cắm vào trong đất dính bao hoà nướchai điện cực, cực đương là thanh kim loi, exe âm là ống kim loại cổ nhiễ lỗ nhỏ.Sau khi cho đồng điện một chiều chạy qua, các hạt dit sẽ chuyển dịch về phía cựcdương, còn nước trong dit sẽ chuyển dich về phia cục âm Bổ trí thiết bị hắt nướctại cục âm thì lượng nước sẽ thoát ra đảng kể, làm tăng nhanh tốc độ cổ kết, hạ thấpmực nước ng,

*Uu nhược điểm của phương pháp.

Nếu đắt có chứa muối và độ din điện đơn vị lớn thi phương pháp này khôngkinh tế, công nghệ thi công phức tạp nên it được sử dụng.

“ll Hy “mtn LTTE

bin

¿

1-6 âm; 2.cục dương 3, phn cực âm có đục ỗ;4 mốc do; 5 khối đất nén chặt

thể 120V-220VHink 1.8: Sơ dé bổ trí các điện cực

6 ống dẫn nước; 7 nguồn điện một chiều có di

1.3.8.2 Gia ed 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 đưavào đất qua cực đương các dung dịch hoá học như canxi cloria, nati silieát để khi

có dong điện chạy qua, các điện cực sẽ bị phá huỷ và các sản phẩm pha huỷ lên kết

với các hạt sét lâm cho khối đắt trở nên cứng lại và nước sẽ được thải ra ở cục âm

*U nhược im cia phương pháp.

Nếu đắt có hàm lượng mudi ớn thì hiệu quả của phương pháp này sẽ cao Tuynhiên đồi hỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao nên ít được dp dụng

1.38.3 Gia cổ nên bằng phương pháp nhiệt

Nội dung phương pháp `

Ding nhiệt độ cao dé gia c

~ Phụt qua lỗ khoan vào trong đất không khí nóng có nhiệt độ từ (600+800)°C

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

(1000:1100J'C

*Uí nhược diém của phương pháp.

Giống như phương pháp điện thắm và phương pháp điện hoá học phương phápnhiệt yêu cầu thiết bị và công nghệ thi công phức tạp, chỉ phi lớn nên ít được ứng

1 máy nén; 2 máy phi 3 bơm để chuyển khí nóng vào lỗ khoan;

4 đường dng dẫn khi; 5, bê chứa chất chấy lông; 6, thết bị lọc

Tình 1.9: So d ví hid bị gia cường đất bằng nhiệt

9 Nhóm các phương pháp gia cổ nền đắt yéu bằng cọc cát, cọc vôi, cục đá

cục đÍt xi ming, cục cất xi măng xí

13.9.1 Phương pháp gia cổ bằng cọc cát

“Nội dung phương pháp.

"Mục dich của phương pháp này là đưa một lượng cit vio nén đắt nhằm cai tạođất nền, năng cao sức chịu ti của nin, giảm độ lăn công trình Hiệu quả của việcnên chất phụ thuộc vào thé tích cát được đưa vào nén, nghĩa là phụ thuộc vào số

lượng, đường kính, khoảng cách cũng như hình dạng bổ tr cọc.

*Uù nhược diém của phương pháp.

Két quả khi áp dụng cho một số công trình cho thấy nêu bố trí hợp lý thi thời

gian lún rút ngắn từ 20 năm xuống còn 1 năm, sức kháng cit của đất tăng lên

khoảng hai lẫn, sức chịu tải của đất tăng lên từ bai đến ba lần

Nhược điểm của phương pháp gia cổ nền đất yếu bằng cọc cát là: Tuy theo

cấu trúc nên và độ sâu gia cố ma 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 ngằm trong nén daođộng mạnh thì đưới áp lực của dòng thắm, cọc eit có thể bi gãy, trượt, các hạt cát di

chuyển vào trong nén hoặc di noi khắc làm rỗng chân cọc và thường sau một thời

sian như vay thì khả năng lâm chat đắt của cọc cất bị giảm, cọc bị phá hoại dẫn đếnkhả năng chịu tải của đất nền bị giảm đi ding kể

1.3.9.2 Phương pháp gia cổ bằng coe ddt-vi, đắt-i mang, cọc cảr-xi măng tồi

Nội dung phương pháp.

Nguyên lý của phương pháp dùng cọc đất vôi, đắt xỉ mang, cất xi măng là dựavào nguyên lý cọc cát tức là quá trình nén chặt cơ học Ngoài ra, còn có tác dụng.làm ting nhanh qua trình cổ kết do vôi, xi ming hút nước Lim tn thất một lượng

lớn nước chứa trong dat, gia tăng cường độ của cọc gia có và sức kháng cắt của đất

*ụ nhược diém của phương pháp.

Coe đắc vôi và dit-xi măng 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 đt xung quanh cọc, nhưng

do hàm lượng vôi và xi mang đưa vào nén không lớn nên không có tác dụng nênchất vùng đất xung quanh coc

Ip

weal

Hình 1.12: Sơ đồ máy thi công cọc voi— đắt Hình 1.13: Xử lý nền bằng cọc vôi ~ đắt1.3.10 Bg phan ái

*Nội dung phương pháp.

‘Noi dung của phương pháp xử lý này là ding các vật liệu địa phương như đất,

đá, cát dip ở hai bên công trình để chống trượt do sự phát triển của vùng biến dang

do gây ra

*ụ nhược diém của phương pháp.

Bg phân áp là một trong những biện pháp xử lý có hiệu quả khi xây dựng các nên đường, đề, đập, khi có điều kiện về không gian đất sử dụng BE phân áp côn có.tác dung phòng lũ, chống sóng, chống thẳm nước rên vùng đất yếu So với việc kimthoải độ đốc taluy, đấp bệ phân áp với một k

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

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

i dây lớp đất yêu lớnhoặc trong lớp đắt yêu xuất hiện nước cổ áp lực cao thi việc áp dụng biện php này

lượng đắt bằng nhau sẽ có lợi hơn

một giại đoạn thì thể ích của nó phải rất lớn.

sẽ bị hạn chế Vi vậy phương pháp này chi thích hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ và

phạm ví đấp đất không bị hạn chế.

1.3.11, Tăng hệ số mái:

t kế dé đảm bảo an toàn cho công trình, cần phải tỉnh toán, kiểm trả

én đình cho công trình trong mọi điều kiện làm việc Hệ số mai đề được xác địnhthông qua tính toán, kiểm tra ổn định chẳng trượt của mái đề với các trường hợpkhác nhau

*Ẩi nhược diém của phương pháp.

Bi

khi vật liệu đất đáp tại chỗ sẵn có, mặt bằng hay nền công tình đủ lớn để có thé mở

mái là một trong những bị pháp xử ly được áp dụng

rộng chân công tinh,

1.3.12 Phương pháp nén trước:

Đổi với nền đất có tính nén lớn và biến dạng không đồng đều vượi quá giới

hạn cho phép, đồng thời biến dạng lại xảy ra trong một thời gian dài, thì để đảm bảo.

cho công trình có thể sử dụng được ngay sau khi thi công, người ta cổ thé chọn biệnpháp nén trước bằng tải trọng tinh

*Nội dung phương pháp.

Trước khi xây dựng công trình ding các loại vt liệu (et, s0i, gạch, đá v.v chất đồng lên mặt đất trong phạm vi xây dựng móng để gây ra một áp lực nén (gọi

là nén áp lực nén trước) tác dung lên mặt nén làm cho đá nề bị lún do đó đắt được chặt lại Khi đất nén đạt độ chat yêu cầu, người ta đỡ áp lực nén trước rồi tiến hành.

xây dựng công tình Lúc này nỀn công tinh vừa có cường độ đạt yêu cầu vừa cổ

tính nén lún nhỏ.

Nhu vậy, phương pháp nén trước đã dựa trên quy luật giảm tính nén lồn của

dưới ác đụng của tải trong,

*Uu nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp thường được dùng đổi với đất sé vist pha cát ở trang thải chảy

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

Lớp gia tải được thi công theo từng lớp, thời gian vả độ dày của mỗi lớp phảiđảm bảo dé nỀn dit luôn trong điều kiện dn định

Khi ồi công gia tải ân phải co biện pháp tạo đường thoát thận ện cho nước

Tổ rỗng thoát lên từ nền đắt yếu, nước được ép và diy ra ngoài phạm vỉ nền dip.

"Phải đặt các mốc đo rồi tiến hành quan trắc độ lún, độ chuyển vị ngang và áp

lực nước trong ỗ tổng

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

lún của nền đất đạt được tương ứng với độ lún thiết kể.

1.3.13 Phương pháp cố kết chân không:

*Nội dung phương pháp.

Khi cần gia cố vị tí nền nào đó trước hết tạo một thảm cát diy khoảng

(60+80)em trên nền đất bão hoà để tạo mặt bing làm việc sau đó thực hiện theo

trình tự sau:

ấm bắc thắm (PVD) có đường kính tương đương khoảng Sem, bắc thắmnày đóng vai trò là giếng giảm ip

~ Lắp đặt hệ thống tiêu nước ngang ở khoảng cách gin nhau tại day của thảm cát

và có đăng công nghệ lade đặc biệt để kiểm tra duy trì chúng theo phương ngang,

- Các thit bj tiêu nước ngang theo hướng doc và theo hướng ngang lại được

nỗi với nhau

= Đảo một con mương xung quanh ving gia cổ nén với chiều sâu trung bình

khoảng 50em bên dưới mục nước ngằm và cho diy vita Bentonite để làm kín chỗgiáp nỗi giữa đắt nén và lớp mang phủ bên trên

~ Các mối nỗi ngang được nối ra cạnh của ngoài của mương, các nỗi ngangnày được đẫu nỗi với các bắc thắm trong nén để giảm áp lực nước lỗ rồng trong nềnkhi tạo chân không sau này.

= Phù lớp vai bat kin hay mang nhựa lên toàn bộ bề mặt của nền cần gia cố,các mép màng nhựa được nối với mương đã dé diy Bentonite với mục dich làmChú ý các mỗi nỗi giữa các tắm mảng nhựa phải kín Sau khỉ các mép mang nhựanói với mép kênh ở biên đã kín, người ta lắp tuyến kênh này đồng thời cho ngập.nước dé tăng thêm độ kin của mảng phủ.

= Các máy bom chân không được nối với các đầu bắc thấm, trạm bơm chân

không được thiết kế với loại máy bơm chân không chỉ cho phép hút khí và cả loại

máy bơm hút cả nước và khí.

*Ẩ nhược diém của phương pháp.

“Thực tế cho thấy mỗi giải pháp đều có ưu và nhược điểm Trong đồ, theo tổngkết hiện nay giải pháp sử dụng phương pháp cổ kết hat chân không li một giải pháp,cho hiệu quả cao trong xử lý nén yêu cho xây dựng công trinh dân dụng, gino thông

và thủy li 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 vì theophương pháp này nước và khí được thoát ra khỏi cốt đt nhanh và tiệt đễ, có thể áp

dụng trên diện rộng đặc biệt là phù hợp với dé biển.

pháp thi công để xử lý 1.4.1 Nến chặt đất bằng cách hạ thấp mực nước ngim

Khi thi công cée công trình ở những noi có mục nước ngẫm cao, có thể dingbiện pháp hạ mực nước ngằm để làm khô hé móng Khi hạ thấp mực nước ngằm thi4

lên tương ứng

trong phạm vi thay đối mực nước ngầm sẽ được nén chặt lại do ấp lực nén tăng

“Trong điều kiện tự nhiên, khi mực nước ở cao trình 1 thì tại cao trình 2 đất

chịu áp lực thing đứng là

Pị = ols + Yauhy ay

Khi ho thấp mực nước ngẫm đến cao trinh 2 thì áp lực tại đồ là

Pp = yolhy ths) = Yoh) + Yolo (1.2)Nhu vậy, Pa > P một lượng li

(Ya — Yosh d3)

Trong đó:

trọng lượng riêng của đất ở trang thai tự nhiên có độ âm w

‘yuo? Trọng lượng day nỗi của đắt ngập nước

pai

công thức (1.3) khi hạ thấp mực nước ngim, áp lực nên thing đứng tăng lên vào

tự nhiền cổ trong lượng riềng vio khoảng 1.8 — 20 Tim’, Vi thể theo

khoáng | kg/em” ứng với độ hạ thấp mực nước ngầm là 10m Ngoài ra, khi hútnước để hạ mực nước ngầm thi dat còn chịu tác dụng của áp lực nước thủy động.hướng xuống làm cho dat chặt thêm

Biện pháp này có thé dùng để nền chật đắt loại sé, đất cát bai ích

1.4.2 Không chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực của nỀn đất:

Tốc độ thi công công trình về mặt cơ họ là tốc độ tăng ti trọng lên nề đất,

Các đất sét yếu có độ rỗng và độ âm tự nhiên lớn thi sức chống cắt rất nhỏ, khi xây

dạng trên cúc loại đắt ấy có thể không chế tốc độ thi công trong giai đoạn đầu đểlàm tăng sức chịu tải của nền.

“heo lý thuyết cổ kết thì quả trình lên chặt đất dinh bão hòa nước là qua trình

ng suất trung hôa (nt) giảm đi và ứng suất hiệu quả (p) tăng lên Mat khác, theo lýthuyết Coulomb thi cường độ chẳng trượt của đất tỷ lệ với pe

t=ptgo te q4)Nhu vậy, tốc độ tăng tải cảng chim thì cing có thời gian để đạt tị số ứngsuất pt kim và ste chịu tải của nn tăng

Hình 1.14: Ảnh hướng của toe độ tăng tải đến tắc độ có két và cường độ chồng cắt

Hình (1.14) là ví

độ tăng tải trọng đến tốc độ cố kết và cường độ chống cắt của dit

hu của giáo sư N.A.Denixov mình họa vé ảnh hướng của tốcHình a biểu thị tốc độ thi công (o~1)

Hình b là quan hệ giữa độ rỗng của dat và áp lực (n ~o)

Hình e là quan hệ giữa cường độ chống cắt của dit và áp lực (t =ø)

Theo lý thuyết cổ kết, nếu tăng tải đột ngột từ trị số áp lực 0 đến áp lực ae

(đường 1a) thì nước trong lỗ rỗng của đất chưa kịp thoát ra, nền đất chưa bị nén

chặt, nên sự thay đổi độ rổng và cường độ chống cất được biểu thi bằng đường 1b

và le Nếu tăng ti trong đều trong suỗt thời gian thi công đường 2a tỉ tính nên vàcường độ chống trợ của đắt được biễ thị tương ứng bằng đường 2b và 2e, Đôivới ắt sé yến, lượng ngậm nước cao, nên tăng ti theo đường 3a, thời gian đầu thi

áp lực Sau khí ạtđến trị số ot , độ cố kết của đất nén đã khá cao, cường độ chồng cắt khá lớn thi bắtđầu tăng nhanh tốc độ thi công (đường 3b và 3)

1.4.3 Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng của nền

Mot trong những nguyên nhân gây ra chênh lệch lún giữa các bộ phận củacông trình là do nền đất không đồng nhất ( theo mặt bằng) Đối với những côngtrình rộng thì nguyên nhân này thường là phổ biến Trong trường hợp này cin phảicông châm để cho mức độ cổ kết tăng en tương ứng với độ tn

nghiên cứu lát cắt địa chất và lợi dụng quá trình thi công để xử lý nền VỀ nguyêntắc những bộ phận công trình nằm trên phin nên có tỉnh nén lớn thì edn thi công

sớm hơn Cần theo đõi sự tiến triển lún của các bộ phận này để bắt đầu thi công

những bộ phận tiếp giáp Phương pháp này được áp dung rất có hiệu quả khi thicông để, dip đắt, đập đắt đá hỗn hợp Trong thực té có những đoạn giữa nén dipđất thuộc loại bùn có độ lún tính toán lớn còn ở hai đầu thì nền tốt nến độ lún nhỏ.thì người ta quyết định thay dỗi mình tự thi công như sau: dip đắt đoạn giữa trướcsau đồ mới dip hai đầu Sau khi thi công, bằng quan trắc thực người ta chứng

mình biện pháp này có hiệu qu tt.

Đối với công trình có móng cứng cần kết hợp với biện pháp làm khe lún.

KÈ LUẬN CHƯƠNG 1Khi xây dựng các công trình chịu tả trọng lớn trên nd

là phải kiểm tra kha năng chịu tải và độ lún của nó,

Do vậy, muỗn bảo đảm sự an toàn của các công trình xây trên nền đất yêu, yêu

cầu cần phải cổ những biện pháp xử lý đối với phần kết cấu bên trên công trình

1g như đối với phần đất nén dưới móng Các phương pháp xử lý nén dat yếu nêu.

trong phần tông quan được ứng dụng nhiều rong thực tẾ

Giải hp hiệu quả rút ngắn thời gian thi công là lam tăng nhanh tốc độ cô kếtnên bằng cách sử dụng vật thoát nước đứng để gia có nền khi xây dựng công trình

trên nên đất yếu là một biện pháp hiệu quả, trong thời gian gần đây được sử dụng

rộng rã ở các ngành xây dung, giao thông, thủ lợi

Tuy nhỉ

Nguyên nhân là do độ chính xác của giải pháp này còn phụ thuộc vào nhiễu yêu tổ

tính toán lý thuyết và kết quá thực tế còn nhiều sai khác.

ảnh hưởng như: Khoảng cách bắc thắm, chigu sâu bắc thắm, sức kháng thoát nước

và đặc bit là mức độ xéo trộn đất xung quanh bắc thắm khi sắm bắc thắm, Vì vậy,

việc trong nội dung luận văn chọn *Nghiên cứu ảnh hướng mức độ xáo trận đắt

hi ding bắc thắm dé thoát mước đắt nền trong xây dựng công trình trên nền dắtcắn” gap phần giải quyết bài toán thực tiễn trong xây dng công trình

CHUONG 2 CƠ SỞ LY THUYET CUA PHƯƠNG PHÁP.

XỬ LY NEN BANG THOÁT NƯỚC THANG DUNG

2 Đặt vin đề

Khi thi công các công ình trên nền đất yếu cần phải giải quyết bai toán cổ

kt Trong Khoảng thời gian hơn 20 năm trở lại đây, các loi bắc thẩm chế ạo sẵn

(PVD) thay thé giải pháp giếng cát đã và đang phát tin rộng rãi bởi những wu

điểm nỗi trội của nó như sản phẩm chế to sẵn với khối lượng lớn; cổ thể thi công

cơ giới nhanh; thoát nước lỗ rỗng tốt hơn giá thành rẻ hơn giá thành giếng cắtTinh toán thiết kế xử lý nền bằng thiết bị thoát nước thẳng đứng là bai toán

tham,phức tạp vĩ hiệu quả làm việc của bắc thắm phụ thuộc nhi 6 có liên quan

đến quá trình thiết kế, thi công Vi vậy nghiên cứu của luận văn này có ý nghĩa quan

6 thể lựa chọn được các tham số thiết kế

trọng

pháp công trình

2.2 Khái quát thiết bị thoát nước thẳng đứng

Thiết bị thoát nước thẳng đứng [22], vi dụ bắc thắm, thường có b rộng

¡ ưu hơn, tăng hiệu quả của giải

khoảng 10-20em, bề dây từ 3-5mm Lõi của bắc thắm là một băng chất déo có nhiều

rãnh nhỏ để nước do mao dẫn đưa lên cao và đỡ vỏ bọc ngay cả khỉ áp lực lớn, Võ bắc thắm là lớp vải địa kỹ thuật, lớp vải được chế tao bằng Polyeste không đt hay

gy vật lý phân cách lòng dẫn của ding chiy vớiđất bao quanh, và là bộ lọc hạn chế cắt hạt min đi vào lãi làm te thiết bị

tổng hợp Nó là hằng rào

Đường kính tương đương của bắc thấm có dang dai băng móng, dạ được xem

như đường kính của bắc thắm hình tran có củng năng lực thoát nước hướng tâm lýthuyết như của bắc thắm hình dai băng mỏng có chiều rộng a va chiều diy b (Hình21)

“Có khả năng cho nước lỗ rồng của đất xâm nhập vào bắc thắm và thoát ra

Nước có thể chuyển động lên hoặc xuống đọc theo chiều dài bắc thắm

Có thể cắm vio trong to hoà cần gia cổ ở các độ sâu khác nhau

Loại bắc thấm dùng pho biển hiện nay là loại bắc thấm có mặt cắt ngang dang

chữ nhật bao gdm một lớp vỏ bằng vai địa kỹ thuật bao ngoài lõi nhựa rỗng Lớp vỏ

4o thường làm dưới dạng nhựa tổng hợp mỏng không dệt hoặc vải địa kỹ thuật nhựa

tổng hợp và đóng vai trò như lớp lọc

Lõi nhựa phải đảm bảo hai điều kiện sống còn: Lam khung cho võ lọc và thoát được nước đọc theo chiều đài của

pa

lớn bắc thắm hiện nay có kích thước khoảng (50:100)mm ngang và4mm dày Nếu so sinh hệ số thấm nước giữa bắc thắm PVD với đất sét bão hòanước cho thấy ring, bắc thấm PVD có hệ số thắm (K = 1 x 10m3) lớn hơn nhiềulần so với hệ số thm nước của đất sét ( 10 x 10 m/ngày đêm) Do dé, các thiết

bị PVD dưới tai trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng của đắt thoát

tự do ra ngoài

Với đắt nén hay một dự ân cụ thể, có rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng đến đặc tínhthoát nước của bắc thắm, Nhưng có thể nhóm lại thành 2 nhóm yếu tổ ảnh hưởng:ảnh hưởng của vật liệu làm bắc thắm và các đặc tinh đắt nên, ảnh hưởng của thiết bịthi công và phương pháp thí công Vi thé mã các tiêu chuẩn lựa chọn bắc thắm, các inh của nó và biện pháp thi công sẽ được trình bảy ở phần sau

3.4 Nguyên tắc tinh toán bắc thắm

24.1 Mục đích:

"Mục dich chỉnh của nền trước dit có hoặc không kết hợp với các ống thoátnước chế tạo sẵn (PV),[22] là dé đạt được độ có kết thiết kể trong một khoảng thời.gian xác định Khi tiên hành nén trước cổ kết hợp với các Sng thoát nước PV thì cần

phải có đánh giá đúng về khả năng thoát nước cũng như các đặc tính của đất (bao

gồm cả đánh gid chúng riêng lẻ và đánh giá chúng khi cùng trong hệ thẳng) cũngnhư đánh giá được các ảnh hưởng khi lắp đặt các thiết bị vào trong dit.

Trong trường hợp bài toán cổ kết một hướng và không có ông PV, sự cổ kếtchỉ được xem xét theo một hướng thoát nước tự nhiên (phương đúng) Khi đó độ cổkết có thể được xác định bằng tỷ số giữa độ lún tại thời điểm tính toán so với tong

độ hin én định (c6 thể hoặc có khả năng đạt được) Ty số này được ký hiệu là T gọi

là độ cỗ kết trung bình.

Vai định nghĩa trên, cổ kết một hưởng chi được xem là kết quả của quả trìnhthoát nước theo phương đứng, Tuy nhiên lý thuyết về cổ kết thấm có thể được áp,dung trong cho cả trường hợp thắm ngang cũng như thấm xuyên tâm Tùy thuộc

kiện biín mê quâ trình cổ kết có thĩ xảy ra theo phương đứng, nganghoặc đồng thai Độ cổ kết trung bình có thể được tỉnh theo phương ngang đứng

hoặc đồng thời theo cả hai phương tùy theo điều kiện cụ thĩ

Khi có câc ống thoât nước đứng, độ cổ kết toăn phần trung bình Ta sự kết

hợp ảnh hưởng sự thắm theo phương ngang (xuyín tđm) vă sự thắm theo phương.

đứng Nó được tính theo:

U=1-0-T,0-U,) 40)

Trong dĩ:

0: Độ cổ kết toăn phần trung bìnhTe: Độ cổ kết theo phường ngang (xuyín tđm)

Độ cố kết theo phương đứngTrong đồ việc đânh giâ độ cổ kết theo phương đứng J được mô tả trong hẳuhết câc giâo trình cơ học Vì vậy trong luận văn năy tâc gia không đi sđu văo việc.xem xĩt riíng rẽ Tm sẽ di sđu văo nghiín cứu sự cỗ kết theo phương ngang

(hướng tđm) vă đânh giâ ảnh hưởng kết hợp khi cổ kết theo cả hai phương.

2.4.2 Câc biểu thức thiết kế:

+c thiết kế câc ống thoât nước PV [22] yíu cầu cần phải dự đoân được mức

độ tiíu tin của âp lực kế rng do hiệ tượng thắm hướng tđm văo ống thot nướcđứng cũng như đảnh giâ được vai trồ của sự thắm theo phương đứng,

Giai phâp diy đủ đầu tiín cho vin để thắm xuyín tđm đê được đưa ra bởiBarton, ông đê nghiín cửu lý thuyết về ống thoât nước đứng bằng cit Hệ thúc mẵng đưa ra dựa trín giả thiết của Terzaghi về có kết thâm một hướng, Phy lục A lă.những vin để phđn tích của Barron vă câc chi thích về biểu thức rút gọn của ông Đđy lă biểu thức được ứng dụng rộng răi nhất trong câc phđn ích của Barron, nó cung cắp câc quan hệ theo thổi gian giữa câc thông số: đường kinh ĩng thoât nước

PV vă khoảng câch, hg số cổ kết vă độ cổ kết trung bình

1=(D*/8C, )Fntn./-T) 22)Trong đó:

+ - Thời gian yêu cầu dé đạt được độ có kết trung bình Us

TỪ, Độ cổ kết trung bình theo phương ngang

D = Đường kính hình trụ bao đất bao quanh ông thoát nước PV hình thànhsau khi lắp Ống (vũng ảnh hưởng thắn),

.C, - Hệ số cố kết theo phương ngang

F(n) - Him số của yếu tổ khoảng cách ống

Fin) = In(Did) ~ 3⁄4d: Đường kính của dng thoát nước PV qui đổi

Chú ý: Các giá thiết rong lý thuyết thắm một hướng, hệ thức trên sau này cồn giá

so |

Ep nina oom HànHinh 3.3: Sự cổ kết do thot mc theo phương đứng và xuyên tâm

Cho đồng thắm theo phương đứng trong ting sé chigu dy h thoát nước hai mặt,

Cho dòng thắm hướng vào tim ống thoát nước tong trụ st với các giá trị nkhác nhau "Giai đoạn sau Barron, 1948”.

ie đặc tinh cố+ Bỏ qua ảnh hưởng bất lợi đến khả năng thắm của đất và

kết của quả trình lip đặt ống thoát nước (bỏ qua ảnh hưởng của vùng xáo trộn)Haansbo đã ei tiến công thức (22) 48 áp dụng với ôn thoát nước đúc sẵn PV và xétđến các ảnh hướng gây cản trở dòng thắm của vùng xáo tn Lý luận và các điềukiện của Hansbo dựa trên phân tích về lý thuyết Công thức chung cuối cùng là:

23)

+ - Thời gian cần thiết để dat độ cứ

TX - Độ cố kết trung bình ti độ sâu 7 khi xết thoát nước theo phương ngangD- Đường kinh hình try ảnh hưởng của Ống thoát nước

Cy Hệ số cố kết theo phương ngang.

Tín) - Ham số ảnh hưởng của khoảng cách giữa các Ống thoát nước,

ky - Hệ thắm theo phương ngang trong vùng đất không bị áo trộn

X,- Hệ số thắm theo phương ngang trong vùng đắt bị xáo trộn

4 - Đường kính của vũng xảo trộn xung quanh ẳng thoát nước.

F,- Hệ số kháng nước

z - Khoảng cách bên dưới so với lớp dat gia tải

L - Chiều đãi thoát nước hiệu qui: La chiều dicta ống thoát nước với sơ đồ

thoát nước một mặt, là một nửa chiều dài ông khi thoát nước hai mặt

aq = Lưu lượng thắm nước (khi grdien bằng 1)

"Trong trường hợp này, thời gian để đạt được đến độ cổ kết nhất định đơn giản

là hàm số của các đặc tính của đất (e,), các chỉ tiêu thiết kế (Ứ, ) và các biển số thiết

kế (D, da).

Lý thuyết về cố kết đất khi có thoát nước xuyên tâm giả thiết rằng đắt được

thoát nước ủng một ống thoát nước đứng có mặt cắt ngang hình tròn Hệ thức tính

toán cố kết trong trường hợp này sẽ gồm cả đường kính éng thoát nước d Vi vậymột ống thoát nước chế tạo sẵn dạng dải sẽ được gán một đường kính tương đương

dạ Đường kính tương đương của Sng thoát nước chế tạo sẵn dang di được định

nghĩa là đường kinh của ống thoát nước hình tron với các đặc trưng về thắm xuyên

tâm tương tự như cũa ng thoát nước qui đồi Trong hiu hết các trường hợp người

ta có thé giả sử là đ„ không phụ thuộc vào các điều kiện trên mặt, các đặc tính củađất và ảnh hưởng do lắp đặt ống Có thể coi dy là hàm số của kích thước và bìnhdang ống,

Với các mục tiêu thiết kế, công thức xác định đường kính tương đương sau có.

thể coi là hợp lý: