Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất ứng dụng tại công trình cống kiểm soát triều Phú Định tại quận 8, Tp. HCM

TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨGIẢI PHÁP XỬ LÝ NEN DAT YEU BANG COC XI MĂNG ĐẤT UNG DUNG TẠI CÔNG TRÌNH CÔNG KIEM SOÁT TRIEU PHU ĐỊNH TẠI QUAN 8, TP.HCM Cọc xi măng đất đã được ứng dụng rộng rã

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRAN NGUYEN CÔNG DANH

GIẢI PHÁP XU LY NEN DAT YEU BANG COC XI MĂNG

DAT UNG DUNG TAI CONG TRINH CONG KIEM SOAT

TRIEU PHU ĐỊNH TAI QUAN 8, TP.HCM

Chuyên ngành : Dia kỹ thuật xây dựngMã số: 60580211

TP HO CHI MINH, tháng 6 năm 2018

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Phạm Văn Long

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Bùi Trường Sơn

PGS.TS Trần Tuấn Anh - Ủy viên

tha h 9m

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Chủ nhiệm Bộ Môn quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA

GS.TSKH NGUYÊN VĂN THƠ TS LE ANH TUẦN

TRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA Độc lập - Tự do - Hanh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Trần Nguyễn Công Danh MSHV: 1670168

Ngày, tháng, năm sinh: 15/04/1986 Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số : 60580211

I TÊN DE TÀI: GIẢI PHAP XỬ LÝ NEN DAT YEU BẰNG CỌC XI MĂNG DAT

UNG DUNG CHO CÔNG TRÌNH CONG KIÊM SOÁT TRIEU PHU ĐỊNH TẠI

QUẬN 8, TP.HCMH NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá kha nang ứng dụng của cọc xi mang đất trong

xử lý nền đất yếu tại khu vực cống kiểm soát triều Phú Định tại Quận 8, Thành phố HỗChí Minh.

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2018IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/6/2018Vv CAN BO HƯỚNG DAN: TS Pham Văn Long

Tp HCM, ngay thang năm 2018

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

(Ho tên và chữ ky) (Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

LOI CAM ON

Sau một thời gian tiến hành thu thập tài liệu và nghiên cứu, đến nay luận văn ‘‘Giai

pháp xử lý nên dat yêu băng cọc xi mang dat ứng dung tại công trình công kiêmsoát triéu Phú Định tại Quận 8, Tp.HCM) đã hoàn thành và đáp ứng được các yêucâu đê ra.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Văn Long đã tận tình chỉ bảo và định

hướng khoa học cho tôi trong suôt quá trình làm luận văn.

Xin chân thành cảm ơn thầy cô, bạn bè đồng nghiệp đã cho tôi một số ý kiến quí báu

cũng như giup đỡ các tài liệu trong lúc làm luận văn.

Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Thủy lợi và Môi trường đã tạo mọi điều kiện

tot nhât giúp đỡ tôi trong việc học tập và hoàn thành luận văn này.

Đồng thời xin cảm ơn Phòng đào tạo Sau đại học trường Đại học Bách Khoa TPHCM,

bộ môn Dia kỹ thuật xây dựng, các giáo viên trong và ngoài trường Dai học Bách Khoađã hồ trợ cho tôi hoàn thành luận văn này.

Đây là lần đầu tiên tôi nghiên cứu khoa học, với kiến thức và thời gian hạn chế chắc

chăn không tránh khỏi những thiêu sót Tôi rât mong nhận được ý kiên đóng góp quýbáu của các thay cô, các nhà khoa học, bạn bẻ đê có thê đạt được kêt quả nghiên cứucao hơn.

TPHCM, tháng 6 năm 2018Tác giả luận văn

Trần Nguyễn Công Danh

TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨ

GIẢI PHÁP XỬ LÝ NEN DAT YEU BANG COC XI MĂNG

ĐẤT UNG DUNG TẠI CÔNG TRÌNH CÔNG KIEM SOÁT

TRIEU PHU ĐỊNH TẠI QUAN 8, TP.HCM

Cọc xi măng đất đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới từ những thập niên 70 của thế

kỷ 20 Ở Việt Nam, giải pháp gia cố nên đất yếu bằng cọc xi măng đất chủ yếu được sử

dụng cho các công trình san lắp để giảm lún nền Luận văn đánh giá khả năng ứng dụng

của giải pháp gia cố nền bang cọc xi măng đất trong thi công hồ móng sâu và kè bảo vệbờ sông đã được áp dụng thi công thực tế tại công trình Cống kiểm soát triều Phú Định.

Qua các kết quả thí nghiệm cọc thử, đã rút ra được mối tương quan giữa cường độ khángcắt và mô đun biến dạng của cọc xi măng áp dụng cho nên đất yếu tại khu vực công

trình thuộc Quận 8, thành phố Hồ Chí Minh Ngoài ra, từ các kết quả tính toán và quantrắc đã rút ra một số nhận định về việc ứng dụng thực tẾ giải pháp cọc xI mắng đất tronggia có nền đất yếu

ABSTRACTAPPLICATION OF DEEP SOIL CEMENT MIXING METHOD

AT PHU DINH FLOOD CONTROL SLUICE IN DISTRICT 8,

HO CHI MINH CITYDeep soil cement mixing method has been used widely in the world since the 70s of the

20" century In Vietnam, Deep soil cement mixing method mainly used for leveling

structures to reduce the settlement This thesis had analysed the applicability of Deepsoil cement mixing method to the deep excavation work and embankment design in theweak soil layer Based on the results of the piles test, the correlation between the strengthand the Young’s Modulus of the soil cement pile applied to soft soil was drawn Inaddition, from the results of calculations and observations have drawn some commentson the application of Deep soil cement mixing method for Phu Dinh flood control sluiceProject in district 8, Ho Chi Minh city.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: luận van ““Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất ứng

dụng tại công trình công kiêm soát triéu Phú Định tại Quận 8, TP.HCM”’ là công trìnhnghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, thông tin được sử dụng trong luận văn là trung thực Các kết quả trình bày

trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bô trong các công trình nghiên cứukhác.

TPHCM, tháng 6 năm 2018Tác giả luận văn

Trần Nguyễn Công Danh

MỤC LỤC

CHUONG 1 MO >7 ._ 4

1.1 GiGi thiGu CHUNG 10107078 41.2 Mục tiêu nghiên CỨU - Ăn 9 se 41.3 HN ¿0o áo icon nh o 41.4 —-—-Pham Vi nghién COU ố ố 4

CHUONG 2 NGHIÊN CUU TONG QUANN 5: +s SE E13 EEESEEEESESEECkETECkEEerkerereerererreee 52.1 Khái niệm về nền đất yếu - 2-2 s< z2 SE SẺ SE S T3 1311 EEEEE111111E11 18111 13.1e151.181 xe 52.2 Xử lý nền đất yếu bang cọc xi măng đất - ¿2k s SE E2EEEE3112151171515121x 1x ckerkd 62.2.1 Nguyên lý hình thành cọc xi măng đất - ¿- 2 <+<+ Sẻ se EkEEEEkSEEEEEEEEEESCEEEkCrerkere 62.2.2 Phân loại cọc xi măng GAC oo sesccccececececececececececcccsescececessesesessescscaesssceescecscacsestaescstseavaeseeeees 62.2.3 Các yếu tố anh hưởng đến chất lượng cọc xi măng Gat csesseseseseseeseeseeseeeeees 102.2.4 Quy trình thiết kế cọc xi măng đất -¿- 2 + ©+++<+E<ES*+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerkrrerree 152.2.5 Cường độ kháng cắt của nền gia cÓ - ¿22-22 +k*2z+xEE+EEEEEEE2311 2511111 E2.ecE.ckee 152.2.6 Mô đun biến dạng của nền gia cỐ - 2 22- <+<+ESEEEEEEEEE SA EEEEE1E 11711111 1 1e ckee 162.3 Ứng dụng thực tế của cọc xi măng đất trong xử lý nền đất yếu 2 +sexs+rescxee 16CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH DAC DIEM COC XI MĂNG DAT TẠI CÔNG TRINH CONG KIÊM

SOAT TRIEU PHU ĐỊNH - < << HH HH XP 18

3.1 Đặc điểm của địa chất tại khu vực CONG fTrÌnHh - s1 ng HH HH ve 183.2 Dac diém coc xi mang dat thi 013401190 8000078 2 253.3 Cường độ của cọc xi măng đất thí nghiệm 2 ¿22 kESz+xExz SE A4+EEEEEE11372221 12x cE.rkd 263.4 Quan hệ Cường độ và Mô đun biến dạng của cọc xi măng đất - cn nh n nhe nrserseerses 28CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ UNG DUNG COC XI MĂNG DAT TẠI CONG TRÌNH CONG KIÊM

h9 /.0MNY.402083si069))0 001577 29

4.1 Ứng dung trong khung vây hố móng công trình 2 2 2 2£ <£+£Ez+E££Ee£Ez£+z£kzzzsxzei 294.1.1 Hồ móng thiết kế và thực tế thi công ¿s56 ©Sẻkk+EEEEEEEEEEEEESEEEEEEEEEErrkrrkred 294.1.2 Mô phỏng biện pháp thi công hố móng bằng phương pháp số . 5- 2 334.1.3 Kết quả tính toán và nhận xét - ¿22 S2z+EEE4EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrxrkrrd 364.2 Ứng dung xử lý nền kè bảo VỆ Đờ - - 2 2S SESz+E*EEEEEEEEEEEEEEEEEEEELEESEEEEEEEEEEErrkrrkee 384.2.1 Phương án xử lý nền kè bảo VỆ Đờ 72k S4 13E 1E 231312 EEEEEEEEEE1E2311221.13x c2, 394.22 Thông số tính toán -< SE +s+EEEEEEEE.EEEE521E2E15123112E111111131231 13.1, 394.2.3 Kết quả tính toán và nhận xét - + ©skEEsSkEESEEEEEEEEESEEEESEEEESEEEEkvkEEsrkersrkersrerrd 42CHƯƠNG 5 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 2-22++5++EE++tEEEEEEEEEEkertrkrttrtrtrkrrrrrrerkrrerrre 415.1 KẾtluận 2 2 x2 HH HH 1111.2111111 re 475.2 Kiếnnghị -SG- St H<EnH1 TH 1111171311511 11 1111111 TH TH HH TH ngờ47

PHU LUC .— 49

DANH MỤC HINH ANH

Hình 2-1: Sơ đồ công nghệ trộn ướt [7] - - + + EEE£E£EE£E£E£E£E£k tre cxcv re cxr: 8

Hình 2-2: Các bước thi công cọc theo công nghệ trộn ướt [7] - «55 «<< «<< s2 8

Hình 2-3: Sơ đồ công nghệ trộn khô [7] - ¿+ 2 E2 E+k£E£E£E£E£k£x+k££x£x£x£z£: 9

Hình 2-4: Các bước thi công theo công nghệ trộn khô [7] - «5 «55 «<< <3 10

Hình 2-5: Ảnh hưởng của hàm lượng các hóa chất trong xi măng đến cường độ xi măng

10110 — I1

Hình 2-6: Ảnh hưởng của loại xi măng đến cường độ cọc [6] - 5s s e5: 12Hình 2-7: Ảnh hưởng của axit humic đến cường độ [6] - 5-5-2 e£+£+xxzx£: 13Hình 2-8: Ảnh hưởng của độ pH đến cường độ [6] - ¿2 - s2 &+s+s£zEeEzErezse: 13Hình 2-9: Ảnh hưởng của độ ẩm trong đất đến cường độ [6] - 5s: 14Hình 2-10: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ [6] - 14Hình 2-11: Sự phát triển của cường độ theo thời gian của một số mẫu xi măng đất tại

Hình 3-4: Mặt cắt địa tầng dọc các hó khoan HK4-HK9-HK8, phía bờ đường An Tai,

PhurOng 7, QUAN 0 101017077 e 20

Hình 3-5 Mặt cắt địa tầng dọc các hố khoan HK8-HK5-HK 10, phía bờ đường An Tài,

PhurOng 7, 9à 10117077 “4 20

Hình 3-6: Mặt cắt địa tang ngang tuyến kênh HK1-HK2-HK3 - 5-5: 21Hình 3-7: Kết qua cắt cánh hiện trường lớp đất l ¿+ + s£k+s+s£zEeEzErersei 23Hình 3-8: Các bước thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ CMS 25Hình 3-9: Kết quả thí nghiệm nén đơn các mẫu trộn xi măng đất trong phòng cho 3 loại

xi măng khác nhau sau 2Š ngày tO . s55 S5 S5 S1 x1 1 11 26

Hình 3-10: VỊ trí khoan lấy ]Õ1 CỌC - -G Ăn ng ng ni ng te 27

Hình 3-11: Lõi cọc sau khi nén C - - << 2E + + + << SE E3 11153 1111353 111155 x2 27

Hình 3-12: Kết quả thí nghiệm UC các mẫu cọc xi măng đất - 5-55: 27Hình 3-13: Quan hệ giữa mô đun biến dạng Eu-so và cường độ nén qu của các mẫu cọc

thi nghiém X1 MANY at PP PHƯẶ(ẠẶ 28

Hình 4-1: Hình chụp vệ tinh hỗ móng công trình trên Google 5 - ss=: 29Hình 4-2: mặt cắt khung vây thi công hố móng - - «6 +s+sE+ £E£k£k£*££E+EzEei 30Hình 4-3: Mặt bằng bố trí cọc xi măng đất 1 đoạn khung vây - 5-5 2 5+: 30

Hình 4-4: Hồ móng sau giai đoạn Ì ¿<< xxx E4 EEE xxx SE ng nh ga 31Hình 4-5: Hỗ móng sau giai đoạn 2 - - 5< +33 SE EkEEEEE1131511 11111111 re 31Hình 4-6: H6 móng thi công giai đoạn 3 ¿<< SE ExExE BS k1 1 re, 32Hình 4-7: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang của hàng cừ ván giáp bờ sau khi thi công

Glial doan 2 Va gial GOAN 3 1 ⁄⁄4⁄44444 32

Hình 4-8: Mặt bang thi công cọc xi măng At eee eee ee eseseeceeeeecesseevsseeseanscasereeees 33Hinh 4-9: Chuyén vi của cir larsen trường hợp nạo vét dé thi công các hàng cọc khoan008311909 Ả 37

Hình 4-10: Chuyển vị của tường cir ván trước và sau khi có cọc xi măng đất 37

Hình 4-11: Chuyến vị của cir ván trong các trường hợp thi công cọc xi măng đất 38

Hình 4-12: Mặt cắt đại diện kè 7 2t treo 39Hình 4-13: Mặt bằng bố trí cọc xi măng đất kè - - - k+xSsSEE1 E13 ra 39Hình 4-14: Mô phỏng coc xi măng đất bằng đất nền tương đương - 40

Hình 4-15: Mô phỏng cọc xi măng đất bằng trụ đất tương đương - 40

Hình 4-16: Mô phỏng coc xi măng đất bằng tường cọc tương đương 41

Hình 4-17: Chuyển vị ngang tường kè với 3 mô hình tính toán khác nhau 43Hình 4-18: Chuyển vị trường hợp nên tương đương - - xxx server: 44Hình 4-19: Chuyển vị trường hợp trụ đất tương đương - -ss xxx sec: 44Hình 4-20: Chuyến vị trường hợp tường cọc tương đương - 55s sse: 45Hình 4-21: Kết quả lún của nền vị trí xử lý cọc xi măng đất với 3 mô hình tính toán khác

GIẢI PHÁP XỬ LY NEN DAT YEU BANG COC XIMANG DAT UNG DUNG TAI CONG TRINH CONGKIEM SOÁT TRIEU PHU ĐỊNH TAI QUAN 8, TP.HCM

CHUONG 1 MO DAU1.1 Giới thiệu chung

Dac diém dia chat công trình tai quận 8, thuộc khu vực phía Nam thành phố Hỗ ChíMinh, cũng như đặc điểm địa chất khu vực đồng bằng sông Cửu Long, đều có tầng đấtyếu là bùn sét hữu cơ trạng thái chảy có bề dày phân bố lớn Điều này gây khó khăn chocông tác xây đựng công trình, đặc biệt là các công trình thi công hồ đào sâu sát bờ sông.Công trình cống kiểm soát triều Phú Định nằm trong khu vực đô thi, với điều kiện mặtbang thi công hạn chế, không thé đào mở rộng mái hồ móng dé thi công Van đề chuyểnvị và biến dạng của đất nền xung quanh khu vực hố đào khi thi công được đặc biệt chú

ý khi thi công Ngoài ra, công tác thi công hạ cọc ván thép gây ra rung động ảnh hưởng

đến kết cấu các công trình xung quanh nên không thé thi công hạ cir van đủ sâu dé đảmbảo khả năng làm việc 6n định Do đó, giải pháp xử lý nền đất yếu băng cọc xi măngđất kết hợp với tường cừ ván thép đã được áp dụng để gia cường, giảm chiều sâu đóng

cir ván, giữ 6n định cho hố dao và giảm chuyển vị của nền đất xung quanh, đảm bảo antoàn cho các công trình lân cận.

Giải pháp gia có nền đất yếu bằng cọc xi măng dat đã được ứng dụng nhiều trên thé ĐIỚI

Tại Việt Nam hiện nay đã có tiêu chuan TCVN 9403:2012 [1] quy định những yêu caukỹ thuật về khảo sát — thí nghiệm, thiết kế, thi công và nghiệm thu trụ đất xi măng dùng

để xử lý — gia cô nền đất yêu trong xây dựng nha và công trình có tải trọng nhẹ, khối

dap, cũng như ổn định mái dốc Tuy nhiên, giải pháp này chưa được ứng dụng đối vớinhững công trình đào móng và kết cau kè doc bờ sông trên nền đất yếu.

1.2 Mục tiêu nghiên cứuNghiên cứu được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu sau:- Phân tích, đánh giá việc ứng dụng giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất

tại công trình cống kiểm soát triều Phú Định từ các tài liệu và số liệu khảo sát, thí nghiệmđược thu thập tại công trình.

- Đánh giá các tham s6 và các phương pháp mô phỏng tính toán đối với cọc xi măng đấtxử lý nền đất yếu tại công trình cống kiểm soát triều Phú Định.

1.3 Phương pháp nghiên cứuPhân tích kết quả thí nghiệm trong phòng, số liệu quan trắc hiện trường, kết hợp với môphỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn dùng phần mém Plaxis để đánh giá én dinh

va biến dang của công trình dao móng va kết cầu kè doc bờ sông trên nền đất yếu.

1.4 Phạm vi nghiền cứuNghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất tại công trình cống kiểm

soát triêu Phú Dinh, thuộc Quận 8, thành phô Hô Chi Minh.

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TỎNG QUAN

2.1 Khái niệm về nên đất yếu

Nền đất yếu trong xây dựng được Charles C Ladd và Don J DeGroot [2] định nghĩatheo định tính là nên đất mà khi tải trọng do công trình tác dụng lên nên đất vượt qua áp

lực tiền cố kết của đất, thường là đất sét ở trạng thái bão hòa nước hoặc đất bùn có số

búa thí nghiệm SPT gân băng 0.

Theo bảng phân loại đất sét Terzaghi và Peck [3] thì đất sét yếu là đất có số búa thí

nghiệm SPT Nso< 4, cường độ nén nở hông qu< 50 kPa.

Theo hiệp hội cơ học đất và kỹ thuật nền móng của Nhật, đất yếu được định nghĩa theocác loại kêt câu khác nhau dựa vào các thông SỐ của dat nên như độ âm, cường độ nén

không nở hông, qu, sô búa SPT, Nspr, chiêu dày lớp dat và sức chịu tải của dat nên [4].

Bảng 2-1: Phân loại đất yếu theo kết cau công trình [4]Đường ô tô Đường tàu Cao ốc | Đập đất

Loại ^ i cà Sứcđất Độ âm qu N N Chiéu arr

ọ 2 SPT SPT ` chịu tải | Nspr(%) | Œ&N/m) dày (m) | N/m)

Hữu co > 100 < 50 <4 0 >2 < 100 <20Sét > 50 < 50 <4 2 >5 < 100 -Cat > 30 - <10 4 >10 - -

Theo tiêu chuẩn ngành 22TCN 262-2000 [5], đối với đường 6 tô thì nền đất yếu được

xác định như sau:

- Dat yéu la chi cac loai đất có sức chống cắt nhỏ va tính biến dang (ép lún) lớn, do vậy

nền đắp trên đất yếu, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị mat 6nđịnh toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dai.

- Tùy theo nguyên nhân hình thành, đất yếu có thể có nguồn gốc khoáng vật hoặc nguồn

gôc hữu cơ.

+ Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở venbiển, vùng vịnh, đầm hé, đồng bằng tam giác châu; loại này có thé lẫn hữu cơ trong quátrình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thé tới 10+12%) nên có thé có màu nâu đen, xámđen, có mùi Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ âmcủa chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e > 1.5, á sét e >1.0), lực đính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 15 kPa trở xuống, góc nộima sát @ từ 0-10° hoặc lực đính từ kết qua thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu < 35 kPa.Ngoài ra ở các vùng thung lũng còn có thé hình thành đất yếu dưới dang bùn cát, bùncát mịn (hệ số rỗng e > 1.0, độ bão hòa G > 0.8)

+ Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lay, nơi nước tích đọng thường

xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy,tao ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các tram tích khoáng vật Loại này thường gọi là đất

đâm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu

sam, cau trúc không min (vì lẫn các tàn dư thực vật) Đối với loại này được xác định làđất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng cũng đạt các trị số nhưnói ở trên.

Theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 245 : 2000 - Gia cố nền đất yếu bang bắc thấm thoát

nước:

- Đất yếu là loại đất phải xử lý, gia cố mới có thé dùng làm nền cho móng công trình.- Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái dẻonhão Những loại đất này thường có độ sệt lớn (IL > 1), có hệ số rỗng lớn (e > 1), cógóc ma sát trong nhỏ (@ < 10°), có lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C< 15 kPa, có lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường Cụ < 35 kPa, có sức chốngmũi xuyên tĩnh pe < 0.1 MPa, có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N < 5

Tổng hợp các khái niệm trên, nền đất yếu trong xây dung có thé được hiểu là nền đất

không có khả năng chịu tải công trình đặt trực tiêp lên nó Dat sét yêu được xác địnhngoài hiện trường là dat có sô bua thí nghiệm SPT Nøo< 4, cường độ nén qu< 50 kPa.

2.2 Xứ lý nên đất yếu bằng cọc xi măng đất2.2.1 Nguyên lý hình thành coc xi măng đấtXi măng đã được sử dụng để cải tạo nền đất yếu tại Nhật Bản và Thụy Điền từ những

năm 70 của thê kỷ trước.

Cọc xi măng đất được hình thành dựa trên phản ứng của đất và xi măng Khi nước trong16 rỗng của đất gặp xi măng thì hiện tượng thủy hợp xảy ra nhanh chóng và tao ra

Hydrated Calcium Silicate (C2SHx, C3S2Hx), Hydrated Calcium Aluminate và vôi tôiCa(OH) Trong quá trình đông cứng, các hạt xi măng dính kết với nhau tạo nên mộtkhung kết cấu hạt bao xung quanh các hạt sét Ngoài ra, tính háo nước của xi măng đãlàm cho nước trong 16 rỗng có độ pH cao hơn vì phản ứng đã cho ra vô tôi Các bazơ

mạnh hòa tan silica và alumina có trong khoáng sét và trong các tạp chất trên bề mặt hạtkhoáng Các thành phan khoáng silica và alumina ngậm nước dan dan phản ứng vớinhựng ion calcium được phóng thích từ sự thủy phân của xi măng dé tao ra những hopchất không hòa tan Các hợp chất không hòa tan này sẽ đông cứng trong quá trình bảodưỡng và chính chúng làm tăng độ bên chắc của đất nên [5]

2.2.2 Phân loại cọc xi măng datCọc xi măng đất được phân loại theo phương pháp trộn khi thi công, gồm có 2 loại là

cọc trộn khô và cọc trộn ướt.

- Trộn khô là quá trình xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn bột xi măng với

dat, có hoặc không có phụ gia.

- Trộn ướt là quá trình xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn vữa xi măng gồm

nước, x1 mang, có hoặc không có phụ gia Phương pháp trộn ướt được phân loại theocông nghệ của trục trộn và cách trộn.

Các loại cọc xi măng đất được phân loại theo phương pháp thi công như bảng bên dưới

Bang 2-2: Phân loại cọc xi măng đất theo phương pháp trộn [6]Loại Loại cần Nguồnvữa : Vi tri tron Hệ thống tiêu biểu Br

R khoan ° ° g0ctron

Khô | Xoay đứng Những lưỡi dao tại|DJỊM (Nhat), Phương | Tron

cudi mũi cân pháp trộn khô của Bắc Âu | sâu

(Thụy Điển)

Loại Loại cần x Z Nguồnvữa ° Vi tri tron Hé thong tiéu biéu k

R khoan goc

tron

Ướt A | Xoay đứng Cánh cắt tại cuối mũi|CDM (Tiêu chuẩn, | Tron

cần MEGA, Land 4, LODIC, | sâu

Column2l, Lemm1i2/3)

(Nhật), SCC (Nhật), Trộnkép (Nhat), SSM (Mỹ),Keller (Châu Âu),

MECTOOL (Mỹ)

Ướt B | Xoay đứng kết | Cánh cắt va tia áp lực | JACSMAN (Nhật), | Trộn

hop tia áp lực | tại mũi cần SWING (Nhập, WHI | sâu

(Nhat), GeoJet (Mỹ),

HydraMech (Mỹ),TURBOJET (Ý)

Ướt C | Tia áp lực cao | Tia áp lực cao tại mũi | Jet grounting — 1 pha, 2 | Trộn

tạ mũi cần | cần khoan pha, 3 pha (Nhật), X-Jet | sâukhoan (Nhật)

Ướt D | Xoay đứng Cánh cắt dọc theo|SMW (Nhat), Bauer | Máy

cần Triple Auger (Đức), | đào

COLMIX (Pháp), DSM | rãnh(Mỹ), MULTIMIX (Ý),

Xoay ngang Trộn theo phương | CSM (Đức, Pháp)

đứng bằng máy trộncắt

May cưa, máy | Trộn đứng lêntục |Power Blender (Nhật,

đào nông cho đến sâu vừa,

sâu đến 10m), FMI (Đức,nông cho đến sâu vừa),TRD (Nhật, sâu đến 35m)

2.2.21 Công nghệ trộn ướt

Công nghệ trộn ướt (khoan phụt vữa cao áp) là một quá trình bê tông hóa đất Nhờ cótia nước và tia vữa phun ra với áp suất cao (200+400 atm) và tốc độ lớn > 100 m/s, cácphân tử đất nền xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hòa trộn với vữa phụt đông cứngtạo ra một khối đồng nhất “xi măng - đất” Nguyên lý công nghệ theo 3 cách sau:- Công nghệ đơn pha: Tia vữa xi măng phun ra với vận tốc > 100 m/s vừa cat đất đồng

thời vừa trộn vữa với dat tạo ra hôn hợp xi măng dat đông đêu Coc xi măng dat đồngnhât có độ cứng cao và hạn chê đât trào ngược lên.

- Công nghệ hai pha: Hỗn hợp vữa xi măng được bơm ở áp suất cao, tốc độ lớn và được

trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọc quanh vòi phun, cho phép vữa xâm nhập sâu hơn

vào trong lòng đất và tạo ra cọc xi măng đất đường kính lớn hơn Tuy vậy tia khí làmgiảm độ cứng cọc xi măng đất và đất dễ bị trào ngược lên

- Công nghệ ba pha: Quá trình phut có cả vữa, không khí và nước Vita xi mang được

bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí và vòi nước dé lap day khoảng trống của

khí Công nghệ này là phương pháp thay thế đất hoàn toàn Đất bị trào ngược lên mặtđất sẽ được thu gom xử lý vận chuyén đi.

Setting up eager v Augering with the Pumping of ' Mixing ts by augers Withdeaw auger ¢ Installation of

rig at pile pmition * „ fequined size muret ! , Cement growl | eotetion as a form : in anticlockwise ' | Stout mix column

» Tungsten carbide + while augecring of mechanical * rotation ts completed

„ drill brits ate ved » agitation

Hình 2-2: Các bước thi công cọc theo công nghệ trộn ướt [7]

- Bước 1: Dinh vi máy khoan vào đúng vi trí khoan cọc bằng máy toàn đạc điện tử

- Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất, quá trình mũi khoan sẽ đi xuống đến độ sâu theo thiết

kê.

- Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo quy định và trộn đều trong khi mũi khoan đang đi

xuong, tôc độ mũi khoan di xuông 0.5+0.7 m/phút.

- Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan di xuống, bơm vữa và trộn đều, đảm bảo lưu lượng

vữa theo đúng thiệt kê.

- Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng khoan và dừng bơm vữa và tiền hành quay mũi

ngược lại và rút cần khoan lên, quá trình rút lên kêt hợp trộn đêu 1 lân và nén chặt vữatrong lòng cọc, nhờ câu tao mũi khoan Tôc độ rút cân khoan lên trung bình: 0.8+1.2m/phút.

- Bước 6: Sau khi mỗi khoan được rút lên khỏi miệng hô khoan, 01 cây coc vữa đượchoàn thành Thực hiện công tác dọn dẹp phân phôi vữa rơi vãi ở hô khoan, chuyên máysang vi tri coc THỚI.

2.2.2.2 Công nghệ tron khô

Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất, chúng cắt đất sau đó trộn đấtvới xi măng khô (có hoặc không có chất phụ gia) bơm theo trục khoan dé tạo thành mộttrụ - cọc đất xi mang Ngoài xi mang, các loại bột khô và các thành phần kích thước hạtnhỏ hơn 5mm cũng có thé được sử dụng Chung loại và chất lượng của hỗn hợp đượcsử dụng là độc lập với các tính chất của nền đất yếu cũng như yêu cầu cơ học của đấtđược xử lý Theo từng loại đất mà thiết kế hàm lượng xi măng phù hợp Thiết bị máy cóhệ thống tự động cân chỉnh độ thắng đứng cần khoan cũng như cung cấp các số liệu

chính xác và liên tục về chiều sâu , tốc độ rút cần và tốc độ xoay cân khoan.

Nhà điều hành May tron «= SP UY

Máy nénkhi ; + ¿ › ch pears ee Am ra

Can xoay

Sf có

Cân trên

pet == 5 + |i : : ⁄( *„.e2 i" | ths 4<» wenclaprattie? ,

Bồn chứa May bơm XM

Hình 2-3: Sơ dé công nghệ trộn khô [7]Quy trình thi công theo công nghệ trộn khô có thể theo 5 bước sau:

Aenea

- Bước 1: Dinh vi máy khoan vào đúng vi trí kho- an cọc bằng máy toàn đạc điện tử.- Bước 2: Bat đầu khoan, mũi khoan đi xuống độ sâu theo thiết kế đông thời phá tơi đất.- Bước 3: Bắt đầu phun xi măng và trộn đều vào đất trong khi mũi khoan đang đi lên.- Bước 4: Hành trình khoan xoay bơm và trộn đều xi măng vào đất lưu lượng đúng thiết

kê.

- Bước 5: Kết thúc thi công cọc xi măng đất theo đúng độ sâu theo thiết kế.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cọc xi măng đất

Sự phát triển cường độ của cọc xi măng đất bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố Sự phát triển

cường độ về cơ bản phụ thuộc vào các phản ứng hóa học giữa đất và vữa xi măng Cácyếu tố ảnh hưởng có thể được chia thành 4 nhóm như bảng bên dưới.

Bang 2-3: Các yêu tổ ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ của cọc xi măng đất

[6]

Nhóm I: Thanh phan của vữa xi măng 1 Loại vữa x1 măng

2 Chất lượng

3 Nước trộn vữa và phụ gia

Nhóm II: Thành phân và điều kiện của đất

(đặc biệt là đất sét)

1 Tính chất vật lý, hóa học và thành phầnkhoáng vật trong đất

2 Hàm lượng hữu cơ3 Độ pH của nước lỗ rỗng

Nhóm III: Điều kiện trộn 1 Nhiệt độ trộn

2 Thời gian trộn/trộn lại

3 Chất lượng vữaNhớm IV: Điều kiện dưỡng hộ 1 Nhiệt độ

2 Quá trình dưỡng hộ

3 Độ ẩm4 Thời tiết5 Áp lực gia tải2.2.3.1 Anh hưởng của thành phan vữa xi măng

Mỗi loại xi măng có hàm lượng các hóa chất khác nhau Ảnh hưởng của các hóa chấtnày đến cường độ của cọc xi măng đất được thí nghiệm tại Nhật và cho thấy cường độcủa cọc xi măng đất giảm khi hàm lượng CaO cao, cường độ của cọc xi măng đất tăng

khi hàm lượng của SO3 và Al2O3 cao.

2000 † T :

' ‘le §0kg/m3 2000 T T T

! ® §0kgml| |

' 0 140kg/m?3 in1500 1500 | L&200kg/m*} | } =

Unconfined compressive strength,

Hình 2-5: Anh hưởng của ham lượng các hóa chất trong xi măng đến cường độ xi

mang dat [6]

Loại vữa xi măng cũng ảnh hưởng đến cường độ của cọc xi măng đất Thí nghiệm cho2 loại xi măng ở Nhật Bản có chất lượng khác nhau là xi măng Portland va xi măng xilò cao loại B cho kết quả cường độ khác nhau tùy theo loại đất và hàm lượng xi măng.Do đó, tùy theo loại đất khác nhau mà chọn loại xi măng phù hợp Đây là lý do tại saocần phải thí nghiệm trộn mẫu trong phòng dé xác định loại xi măng phù hợp với đất

Ảnh hưởng của loại nước trộn vữa xi măng tới cường độ theo kết quả thí nghiệm cho

nước máy và nước biên tại Nhật Ban là không đáng kê [6].

O: Blast-furnace slag cement type B.(b) Influence of binder type on Osaka Port clay.

Hình 2-6: Anh hưởng của loại xi ming đến cường độ cọc [6]2.2.3.2 Anh hưởng của thành phan và điều kiện của đất

Qua các kết quả thí nghiệm đất ở Nhật Bản thì cường độ của xi măng đất đạt được phụthuộc rất nhiều vào loại và thuộc tính của đất được xử lý Trong đó, hàm lượng hữu cơtrong đất và độ pH của nước lỗ rỗng trong đất là những yếu tố ảnh hưởng chính đếncường độ của cọc xi măng đất

- Ảnh hưởng hàm lượng hữu cơ trong đất: Cường độ của xi măng đất giảm mạnh khi

trong đât có lượng hữu cơ cao.

“# () Cement-based special binder

2) Ordinal Portland cementOrdinal Portland cement + Gypsum (9:1)Ordinal Portland cement + Gypsum (8:2)» Ordinal Portland cement + Gypsum (7:3)») Hydrated lime

2 Hydrated lime + Gypsum (8:2)Hydrated lime + Gypsum (7:3)

Hydrated lime + Gypsum (6:4)

0 Ï 2 3 4 5 6

Humic acid content (%

Hình 2-7: Anh hưởng của axit humic đến cường độ [6]- Ảnh hưởng của độ pH trong nước lỗ rỗng của đất: Cường độ của xi măng đất giảm khi

độ pH giảm Hau hét dat có độ pH<Š có sự gia tang cường độ nhỏ hon so với dat có độpH>s.

8.0 — M L Tordinary O aw=10% i a i| Portland @ aw=20%

£ 12.0 œ = 200 kg/m? 12.0

< ® Portland cement @ Portland cement

< O O Blast fumace slag © Blast fumace slag

2 10.0 F \ ` cement type B 10.0 } cement type B

- Ảnh hưởng của hàm lượng vữa: cường độ của xi măng đất tăng gần như tuyến tính với

hàm lượng vữa khi trộn Đôi với dat sét hữu cơ thì hàm lượng xi măng tôi thiêu đê pháttriên được cường độ trong dat là 50 kg/m’.

0.6 O Aomoriw¡ = 311.1 ~323.1%

-li ®Akita wj = 106.1~ 111.8%

© Ibaraki wj = 163.7 ~175.7%ost ® Ibaraki w¡ = 98.4~110.4%

“ID AMie wy = 128.2~140.2%

0.40.3

2.2.3.4 Ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộCường độ của xi măng đất gia tăng theo thời gian tương tự như bê tông Tuy nhiên, ứng

voi môi loại dat, môi loại xi măng khác nhau thì sự thay đôi cường độ theo thời giancũng khác nhau.

§.0

Tokyo (P) Chiba 2(P) , Kanagawa | (P) | Aichi 1 (P)

Se (w= 99.6%) _ (w = 61.0%)“ (w= 109.7%) (w= 99.3%) Symbols

£ 6.0 rs 8 Cement factorZ oa 10%

—

0 20 40 600 20 40 600 20 40 600 20 40 60

Curing time (days)

Hình 2-11: Sự phát triển của cường độ theo thời gian của một số mau xi mang dat

- Thiết kế sơ bộ nền gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng của kết cầu bên trên (căn cứ

vào kêt quả thí nghiệm mau trong phòng và kinh nghiệm tích lũy);

- Thi công trụ thử bằng thiết bị dự kiến sử dụng;- Tiến hành các thí nghiệm kiểm tra (xuyên cánh, xuyên tĩnh, nén tĩnh, lay mẫu );- So sánh với các kết quả thí nghiệm trong phòng, đánh giá lại các chỉ tiêu cần thiết;- Điều chỉnh thiết kế (hàm lượng chất gia cố, chiều dài hoặc khoảng cách giữa các trụ);- Thi công đại trà theo công nghệ đã đạt yêu cầu và tiến hành kiểm tra chất lượng phục

- Cu là sức kháng cat không thoát nước cua dat nên;

- Cc là sức kháng cắt của trụ, được xác định băng thí nghiệm hiện trường, hoặc mẫu lẫy

từ thân trụ.- a là tỷ sô diện tích.

Tỷ số điện tích xác định theo sơ đồ bố trí cọc [6]

- Es là mô đun biến dạng của đất nền, Có thé lay theo công thức thực nghiệm E;= 250Cu

[1], với Cu là sức kháng cat không thoát nước của dat nên;

- a là tỷ số diện tích.- E, là mô đun biến dạng của trụ;Độ lớn của Ec lẫy theo các giá trị thực nghiệm tùy theo loại đất Ví dụ, đối với đất sét

tai Honmoku, Nhật Bản thì Es= (75 đên 200)qu= (150 đên 400)Cc, còn đôi voi dat sét tạiKawasaki, Nhật Bản thì E;= (200 dén 1000)qu = (400 đên 2000)C; [6].

2.3 Ứng dung thực tế của cọc xi măng dat trong xử lý nền dat yếu

Giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất đã được nghiên cứu từ những thập niên 70

của thê ky 20 tại Nhật Bản Hiện nay, Nhật Bản là quoc gia đi dau trong phát triên côngnghệ xử lý nên băng cọc xi mang dat Tác gia Masaki Kitazume và Masaaki Terashi [6]đã tông hợp thành tài liệu hướng dân thiệt kê chi tiệt.

Sau hơn 40 năm phát triển, cọc xi măng đã được ứng dụng nhiều trong các công trình

bên cảng và các công trình trên khô Coc xi măng dat chủ yêu được ứng dụng cho cáctrường hợp chịu tải dọc trục, xử lý chông lún cho công trình.

Ứng dụng cọc xi măng đất trong thi công giữ ôn định hố móng sâu đã được sử dụng

nhưng chi áp dụng cho vùng dat tot Chưa có nghiên cứu ứng dụng trong ket hợp với curvan đê giữ ôn định hô đào sâu trong nên dat sét yêu.

Công nghệ xử lý nền bằng cọc xi măng dat đã được ứng dụng ở Việt Nam hơn 10 năm

nay, chủ yêu được sử dụng cho các công trình san lắp để giảm lún nên Hiện nay, trongthiết kế đã có tiêu chuẩn TCVN 9403:2012 quy định tương đối đầy đủ về quy trình thiết

kê và thi công cọc xi mang dat.

CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH ĐẶC DIEM COC XI MĂNG ĐẤT TẠI

CONG TRÌNH CONG KIEM SOÁT TRIEU PHU ĐỊNH3.1 Dac điểm của địa chat tại khu vực công trình

Theo báo cáo địa chất của dự án Cống kiểm soát triều Phú Định [8], cau tạo địa chất củakhu đất xây dựng là cấu tạo bồi tích thuộc Holocene, phân bố trên mặt đất hiện hữu vàđược chia thành 3 nhóm đất chính:

- Nhóm 1: đất dính mềm yếu từ mặt đất trở xuống thuộc loại sét trạng thái chảy, mềm

yêu (Lớp 1 - CH).

- Nhóm 2: đất đính, sét trạng thái đẻo mềm (Lớp 2 — CL).- Nhóm 3: đất rời, bão hòa nước, cát bụi chặt vừa (Lớp 3 — SC; Lớp 4a — SM; Lớp 4b —

Mudn~ Tram tích sông (a): cat, sạn soi, cuội Day 1-4m;

- Tram tích sông-đầm lay (ab): sét, sét bột chứa mùn thực vật, than bùn Day 2-19m;- Tram tích sônq-biển-đầm lây (amb): Cuội, sạn sỏi, cát, sét, sét bột chứa mùn thực vật, thanbùn, bào tử phan, vỏ sò Day 2-20m,

- Trầm tích sông-biển (am): cát bột, sét bột Day 5-8m;

- Trầm tích biển (m): sét bat, cát bột Day 5-10m,

Giưa - Muộn

HOLOCEN - Tram tích sông (a): cat, sạn sỏi, cudi, Day 2-4m;

- Trâm tích biển (m): cat, cát bột, sét bột, sét, chứa bào tử phan, vi cổ sinh, tảo Day 10-20m.- Trầm tích sông-biển (am): cát, cát bột, bột sét, chứa bào tử phấn, tảo, vị cổ sinh Dày 5-10m

oe

Sớm - giữa

\

Hình 3-1: Ban đô địa chất khu vực dự án Công Phú Định trích trong bản đồ địa

chat thành pho Hồ Chi Minh tỷ lệ 1/50000

Sự phân bố các lớp đất được thể hiện trong các mặt cắt địa chất trong báo cáo địa chất

của dự án [8] với các mặt cat dia chat tiêu biêu như các hình bên dưới.

ofS kẹp > ke apg 7 tên đ Lạc pt AO eS ett Sees 3 _- 1 7

AO yn yg nse ae OMT rome Oo H) OM; I Tht a—Nh- T4 1 heer pA eS ney - 3 Si es ,

pa ES B ates —— TE are “aa aby be} act | ng [es i ts naa) |

“Opa 20 xi ey ¬7a "he

J_L+ Jeol _tL 1 Keg td L1 4+1.64 tka | USL 1 + ksi 1 1 hao 1 +

KG AE: NGON DUONG ĐÌNHÀN

; KI 4

2| IY 0 4

6] [187 Z2 ⁄ ⁄ 2

af 18.5 11 @er Px 18.5 is @er107 [21.36 21.6 Ww 016 2

12H [„⁄ đã Oe wy 25

2 ⁄ “ Oso ⁄⁄ i j# @œ

19 A) gs “4 200,ti 30.0 AK YM,

ễ—— 310 30.597 a—=7” 5s4—— / e «4 l2

§—— , e 4 5đa SM 2B 1 Lo e «4 28

3-2 : e «¢ 26

_ 31 e «38 @ su i @ sM

Hình 3-3: Mặt cat dia tang dọc HK1-HK6-HK7 trụ công và tram bom phía bờ

đường Phú Định, Phường 16, Quận 8

› è

› 9x @4 9` Cd4 ộ4 LẠp 9

60.0

Hình 3-4: Mặt cat địa tang doc các hó khoan HK4-HK9-HKS, phía bờ đường An

Tài, Phường 7, Quận 8

› 35] 32

] 33

;

=]=) =)

Hình 3-5 Mặt cắt địa tang dọc các hỗ khoan HK8-HK5-HK10, phía bờ đường An

Tài, Phường 7, Quan 8

Hinh 3-6: Mat cat dia tang ngang tuyén kénh HK1-HK2-HK3

Các mặt cắt địa tang cho thấy tại công trình, lớp dat yếu (Lớp 1-CH) có đáy lớp từ caođộ -16.0m đến -20.0m (Hệ cao độ Hòn Dấu) Chiều sâu lớp đất yếu ở đưới sông và trênbờ phía đường An Tài sâu hơn so với phía đường Phú Định.

Tính chất cơ lý của đất dính mềm yếu, lớp 1 (CH), được tổng hợp trong bảng bên dưới

[8].

Bang 3-1: Tinh chat cơ lý của dat sét yeu Lớp 1 - Bun sét

Tén chi tiéu Ky hiéu Don vi tinh Gia tri

Thanh phan hat

S01 sạn SS % 0.0Cat C % 7.3Bột sét % 42.1Sét S % 50.6

Tinh chất vật lý của hatĐộ âm tự nhiên W % 72.7Dung trong tu nhién Yw g/cm? 1.50Dung trọng khô Ya g/cm? 0.87Dung trong day nỗi 'Ysub g/cm? 0.53

Ty trong Gs 2.60

Hệ số rỗng €o 2.000

Độ lỗ rỗng n % 66.6

Tên chỉ tiêu Ký hiệu Dơn vị tính Giá trịĐộ bão hòa Sr % 94.4Giới hạn chảy LL % 62.3Gidi han déo PL % 29.7

Chi s6 déo PI % 32.6

D6 sét it 1.32

Hệ số thấm K 10” m/s 1.052Thí nghiệm cường độ đất

Cường độ nén nở hông du kg/cm? 0.236

Thi nghiệm cắt trực tiếpGóc ma sát trong tiêu chuẩn 0) Độ 4°02'Lực dính tiêu chuẩn C kg/cm? 0.069

Góc ma sát trong có hiệu (0 cụ Độ 24920Lực dính có hiệu Cou kg/cm? 0.062

Kết qua cắt cánh hiện trường trong lớp 1 được biểu thị bằng biểu thức:

S, =0.009z+0.133 (3.1)Trong đó:

- S,: sức kháng cắt không thoát nước (kG/cm?= 100kPa)- z: độ sâu điểm cắt (m), z> 2.0m

Cường độ kháng cắt Su kG/cm2

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.5000.0

1.0

?

3.04.0 +5.0

Cat C % 19.6

Bot sét B % 46.1Sét 5 % 34.4

Tinh chất vat lý của hatĐộ ẩm tự nhiên Ww % 29.2

Dung trong tự nhiên vw g/cm? 1.89Dung trong khé va g/cm? 1.46Dung trong đây nỗi Ysub g/cm? 0.92

Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị tính Giá trịTỷ trọng Gs 2.68

Hệ số rỗng €o 0.841

Độ lỗ rỗng n % 45.5D6 bao hoa Sr % 93.3Giới hạn chảy LL % 42.0Giới han dẻo PL % 19.0

Chỉ số déo PI % 23.0

Độ sệt Ih 0.45

Hệ số thắm K 107 m/s 0.553Thí nghiệm cường độ đất

Cường độ nén nở hông du kg/cm? 1.455Thi nghiệm nén ba trục UU

Góc ma sát trong Om Độ 4922

Lực dính Cuu kg/cm? 0.646Thi nghiém nén ba truc CU

Góc ma sát trong tổng cu Độ 17°24Lực dính tổng Cou kg/cm? 0.500Góc ma sát trong có hiệu 0’ cu Độ 27943

Lực dính có hiệu Cou kg/cm? 0.296

Tinh chat co ly của các lớp dat rời, bão hòa nước, cát bụi chặt vừa (Lớp 3 — SC; Lớp 4a

— SM; Lớp 4b — SM) được tông hợp trong bảng bên dưới [8].

Bang 3-3: Tinh chất cơ lý của các lớp đất rờiTên chỉ tiêu ni "— Lớp3 | Lớp4a | Lớp4bThành phan hạt

Soi sạn SS % - 1.4 1.0Cat C % 75.6 78.6 78.0Bột sét B % 18.1 14.9 16.2Sét S % 6.3 5.1 4.8

Tinh chất vật ly của hatĐộ ẩm tự nhiên Ww % 22.8 19.6 21.0

Dung trong tu nhién vw | g/cm? 1.95 2.02 2.01Dung trọng khô va | g/cm? 1.59 1.69 1.66

Ky Don viTén chi tiéu hiệu | tính Lớp 3 Lớp 4a Lớp 4b

Dung trong day nỗi Yeub | g/em? 0.99 1.06 1.04

Ty trong Gs 2.67 2.67 2.67

Hệ số rỗng Eo 0.688 0.577 0.608

Độ lỗ rỗng N % 40.7 36.6 37.8Độ bão hòa Sr % 88.5 89.5 91.2Gidi han chay LL % 24.0 24.1 23.4Gidi han déo PL % 17.6 17.8 17.4

Chỉ số dẻo PI % 6.4 6.3 6.0

Độ sệt Ip 0.81 0.26 0.57

Hệ số tham K |107m/s| 32.318 20.520 30.439Thí nghiệm cắt trực tiếp

Góc ma sát trong tiêu chuẩn Otc Độ 28°18' 31959 31912!Lực dính tiêu chuẩn Cte | kg/cm? | 0.053 0.046 0.053

3.2 Đặc điểm cọc xi măng dat thí nghiệm

Tại công trình cống kiểm soát triều Phú Định, cọc xi măng đất được thi công bằng công

nghệ trộn sâu kêt hợp phụt vữa áp lực trung bình (CMS).

Khoan cẩn lên vàđảo chiều khoan,đồng thời vẫn tiếptục bom vita ap lực

Khi mũi khoan được rutlên, một cọc xi măngđất đã hình thành vànăm ở trong lòng đất

Hình 3-8: Các bước thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ CMS

CMS là một trong những phương pháp thi công cọc xi măng đất theo công nghệ MITS(Middle Injection Total System), là phương pháp cải tạo nền đất yếu bằng việc sử dụngkết hợp hai hệ thống phun vữa với áp lực trung bình và lưỡi cắt đặc biệt, được gắn trênmột máy đào cải tiến Hệ thống CMS được thiết kế với kích thước nhỏ gọn, linh hoạtvới khối lượng chỉ 25 tấn nên rất phù hợp dé áp dung thi công cọc xi măng dat cho khuvực bị hạn chế mặt băng như tại cống Phú Định.

Loại xi măng được chọn căn cứ kết quả thí nghiệm cấp phối trong phòng với 3 loại ximăng xi lò cao chuyên dụng cho xử lý nền đất yếu khác nhau bao gồm: Holcim StableSoil PCBsrs 40, Hà Tiên PCBsrs 40, Hà Tiên PCBsrs 50 Kết quả nén đơn cho các mẫu

trộn xi măng đất trong phòng sau 28 ngày tuổi (Hình 3-9) cho thay xi măng HolcimStable Soil PCBars 40 cho cường độ của cọc lớn nhất và chất lượng ôn định cho tất cảcác cấp phối

—@— Holcim Stable Soil PCBBFS 40 —#— Ha Tiên PCBBFS 40 Hà Tiên PCBBES 504000

—3500100 150 200 250 300 350 400

Hàm lượng xi măng (kg/m? đất)

Hình 3-9: Kết quả thí nghiệm nén đơn các mẫu trộn xỉ măng đất trong phòng cho 3

loại xi mang khác nhau sau 28 ngày tôi.

XI măng Holcim Stable Soil PCBsrs 40 đã được chon dé thi công 3 cọc thí nghiệm với

3 loại câp phôi khác nhau như sau:

Bảng 3-4: Thông số các cọc xỉ măng đất thí nghiệmĐường | Cao độ | Cao độ | Chiều | Hàm lượng Tỷ lệ; kinh dinh mii dai vira xi Nước/Xi

Loại cọc cọc cọc coc coc măng măng

(m) (m) (m) (m) (kg/m*)

CMS 250 0.80 +0.9 -16.1 17.0 250 1.0CMS 300 0.80 +0.9 -16.1 17.0 300 1.0CMS 350 0.80 +0.9 -16.1 17.0 350 1.0

3.3 Cường độ của cọc xi măng đất thi nghiệm

Coc thí nghiệm sau khi thi công 26 ngày được khoan lấy lõi và đưỡng hộ đề thí nghiệm

nén nở hông (UC) xác định cường độ ở 28 ngày tuôi.

Vị trí khoan lấy lõi cách tim cọc 1/4D (D là đường kính cọc)

Cường độ nén nở hông, q, (kPa)

3.4 Quan hệ Cường độ và Mô đun biến dạng của cọc xi măng dat

Từ kêt quả thí nghiệm UC của các mau cọc xi mang dat, xác định các gia tri mô đunbiên dạng Eu-so và sử dụng đô thị dé thê hiện môi quan hệ g1ữa cường độ nén, qu, với môđun biên dang, Eu-so.

x CMS-250 m CMS-350 CMS-300 =———=E50-70qu0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000

Euzo (kPa)

Hình 3-13: Quan hệ giữa mô dun biến dạng E„ so và cường độ nén qu của các mẫu

cọc thi nghiệm xi mang datBiêu đô quan hệ giữa cường độ nén, qu, với mô dun biên dạng, Eu-so của các mau thinghiệm cọc xi măng dat thi công băng công nghệ CMS cho thay môi tương quan sau:

Tiêu chuẩn Việt Nam 9403:2012 [I] cho phép lẫy mô đun biến dang cua cọc, Ec, khi

tính toán biên dạng là Ec= (50+100)Cc, với C; là sức khang cat của cọc.

Kết quả thí nghiệm cho thay mô đun biến dạng của cọc Ee= 140Cc Giá trị này lớn hơngiá trị lớn nhất do tiêu chuẩn Việt Nam 9403:2012 quy định là Ec= 100Cc Do đó trongthiết kế tính toán, mô đun biến dạng của coc xi mang đất tại khu vực của công trìnhCống kiểm soát triều Phú Định có thé chon giá trị Ee= (100+140)Cc Trong đó, giá trị

cận dưới sử dụng cho cọc có hàm lượng xi mắng cao và cận trên cho cọc có hàm lượng

xi măng thấp

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ UNG DUNG COC XI MĂNG DAT TẠI

CONG TRINH CONG KIEM SOÁT TRIEU PHU ĐỊNH4.1 Ung dụng trong khung vây hố móng công trình

4.1.1 Hồ móng thiết kế và thực tế thi côngHồ móng công trình cống kiểm soát triều Phú Định được thi công đưới lòng sông sát hai

bên bờ H6 móng được chăn nước và dat bang hệ khung vay cw van thép.

Âu thuyền

Google Earth

Hình 4-1: Hình chụp vệ tinh hỗ móng công trình trên GoogleKhung vây hỗ móng hạng mục âu thuyền có đặc điểm nằm sát bờ sông, khoảng cáchđến nhà dân sinh chỉ trong khoảng 8.6m Do đó, việc thi công đóng hoặc rung hạ cọcván thép xuống sâu có thể gay rung chan làm nứt nhà dân Coc xi măng đất đã được sửdụng dé gia cố phan đất nền giữa tường coc ván thép với nhà dân sinh với mục đích:

- Tăng cường độ của nên đất trước tường cọc ván thép, nhằm giảm áp lực ngang của đấtnên lên kêt câu tường cọc ván thép, nhờ đó không cân thi công cọc ván thép quá sâugiúp giảm được rung chân do thi công cọc ván thép lên nhà dân sinh.

- Giảm độ biến dạng của đất nền, đảm bảo an toàn cho khung vây và đồng thời chốnglún nứt cho nha dan sinh.

Khung vây hồ móng được thiết kế với mặt cắt như hình bên đưới Các cọc xi măng đấtđược bố trí kiểu khối tiếp xúc.

ee |! |

S4 Thanh neo Ø36 - Loại 2 Hang rào công trườn: a

Cầu công tác a +350 eee - Hng ráo ng TƯƠNG NHÀ DÂN

+2.50 el 3 ry Đường tam dân sinh

MNTCmax=+1.61 - | 7 | _ tts 40.80 si==] L~+t HẠ oe Sina80

HỊP— — = AL lệ chống S1 (+0.80)

Vang dọc H350 - M8“ IR _ Z7 + Chống chéo H200` Kict ae 200 La | | Hệ chống S2 (-2.

Baotảicái - Ề M#— sẽ : † et St êu e ng S2 (-2.00) @và ae oe we : `_ Ô l ý Hài | -Hị Chống dọc H350

Kiet ia | Hệ chống $1 (-4.60)

| ia ———-H —-— —-*_- + 5 “fl Chống ngang H350

King-post H350 h =

art PHL—e Prt ae i Riese oTbel ial al ace ||: eel LHe eee nà BTM20bitday

Hh | Rie ` Ị | || Gye xi măng đất D800 - 15m

Coc chống H380 - 24m ` | | | | ae LÊN | | h Cọc a ie] st | | | WT _ Đọc ván thép - 18ván thép - 18m

Eh 4 I, J i oy | | Coe khoan nhöi D500 - 22,45m

K J b 4 1 | t 4 ” @)

| | an ian ii ñoan | | | | fi J | | 21.30

120/120, | 240 | 240 | 240 Cọc khoan nhôi D500

Thanh neo @36 - Loại 2

Hình 4-3: Mặt bằng bố trí cọc xi mang đất 1 đoạn khung vâyQuy trình thi công lắp dựng khung vây thực tế đã được thực hiện như sau:- Giai đoạn 1: Thi công tường cừ larsen phía bờ, nạo vét một phần mái bờ đến cao trình

-3.00m đê tạo mớn nước cho xà lan có thê vào thi công các hàng cọc khoan nhôi giápbờ