TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG VỚI ĐẮP ĐẤT TẠI CÔNG TRÌNH BÌNH KHÁNH, QUẬN 2 II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1.. Phương pháp cố kết
Trang 1TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015
NGUYỄN QUỐC LIỆT
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG VỚI
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
-
Tp HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
I. TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG VỚI ĐẮP ĐẤT TẠI CÔNG TRÌNH BÌNH KHÁNH, QUẬN 2 II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. NHIỆM VỤ: - Phương pháp giải tích tính toán sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ đó tính độ cố kết của nền và tính lún
- Dùng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis Version 8.5) để mô phỏng cho bài toán gia tải hút chân không kết hợp với đất đắp bằng áp tải đứng và tải ngang
- So sánh số liệu quan trắc và phương pháp phần tử hữu hạn: áp lực nước lỗ rỗng, chuyển vị (đứng và ngang) và ảnh hưởng đối với công trình xung quanh
2. NỘI DUNG - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan về phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bằng bấc thấm kết hợp với gia tải
- Chương 2: Cơ sở tính toán nền đất xử lý bằng bấc thấm kết hợp với gia tải hút chân không và đất đắp
- Chương 3: Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn và mô phỏng cho công trình thực tế
- Kết luận và kiến nghị - Tài liệu tham khảo
Trang 4V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN
Ngày 14 tháng 06 năm 2015
TRƯỞNG KHOA XÂY DỰNG
TS NGUYỄN MINH TÂM
Trang 5Luận văn này hoàn thành đã ghi dấu sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị em, gia đình và bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:
Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Bộ môn Địa cơ Nền móng - Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Địa cơ Nền móng -Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM đã tận tình truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong thời gian tôi học tập tại trường để phục vụ cho luận văn và công việc của tôi sau này
Phó giáo sư - Tiến sĩ Châu Ngọc Ẩn, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, tận tình dạy bảo tôi trong thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè và đồng nghiệp, đã động viên, chia sẻ những khó khăn trong công việc và hỗ trợ tôi trong quá trình học tập
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và người thân, đã cho tôi nguồn động viên tinh thần to lớn để hoàn thành luận văn này Luận văn được hoàn thành nhưng không thể tránh được những thiếu sót và hạn chế
Rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và có ý nghĩa thực tiễn
Trang 6Phương pháp cố kết nền đất yếu bằng bấc thấm (PVDs) kết hợp với gia tải trước hút chân không đang phổ biến trên thế giới Việt Nam cũng là một trong những nước áp dụng công nghệ này cho nhiều dự án lớn Dự án 38,4ha tại Bình Khánh, Quận 2 đã áp dụng công nghệ nhầm rút ngắn thời gian thi công xử lý nền Việc mô phỏng bài toán 2 D bằng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis version 8.5 cho ta thấy được biến dạng vùng xử lý hút chân không cũng như ảnh hưởng đến vùng lân cận Giải pháp đất trộn xi măng (tường xi măng đất, CDM) làm giảm ảnh hưởng vùng xử lý đến vùng lân cận một cách hiệu quả
ABSTRACT
Methods of handling soft soil with vertical drains (PVDs) incorporating with vacuum preloading is popular in the world Vietnam is countries apply this technology to big projects The project for 38.4ha has applied to reduce for purpose time construction processing at Binh Khanh, District 2 The 2 D numerical modeling of combined surcharge and vacuum preloading with vertical drains for Plaxis Version 8.5 has shows strain of zone vacuum processing, as well as affect the surrounding areas Solution mixing soil cement (wall of soil cement, CDM) to reduce the impact to surrounding areas efficiently processed
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là đề tài nghiên cứu thực sự của tác giả, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS TS Châu Ngọc Ẩn
Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực Tôi cam đoan chịu trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình
Tp.HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2015
Học Viên
Nguyễn Quốc Liệt
Trang 8NGUYỄN QUỐC LIỆT
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG VỚI ĐẤT ĐẮP TẠI CÔNG TRÌNH BÌNH KHÁNH, QUẬN 2
Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM Mã số ngành : 13.09.00.83
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015
Trang 9MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 8
1 Đặc vấn đề: 8
2 Nội dung nghiên cứu: 9
3 Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài: 9
4 Bố cục của đề cương luận văn 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI 11
1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BẤC THẤM VÀ HÚT CHÂN KHÔNG
1.3.1 Đường kính tương đương của bấc thấm 18
1.3.2 Khả năng thoát nước của bấc thấm 19
Trang 101.4.1.Cơ chế của phương pháp cố kết bằng hút chân không
26
1.4.2 Sự thay đổi ứng suất trong quá trình gia tải và cố kết chân không 31
1.4.3 Cấu tạo của phương pháp gia tải bằng chân không có sử dụng bất thấm 32
1.4.4 Ưu khuyết điểm của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không so với phương pháp gia tải trước bằng đất đắp 34
1.4.5 Kết hợp gia tải trước bằng đất đắp và hút chân không 34
1.4.6 Một số công trình thực tế áp dụng phương pháp thi công gia tải kết hợp hút chân không 35
1.5 NHẬN XÉT CHƯƠNG 1 36
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN NÊN ĐẤT XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI HÚT CHÂN KHÔNG VÀ ĐẮP ĐẤT 37
2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU 37
2.1.1 Các giả thuyết của bài toán cố kết 37
2.1.2 Bài toán cố kết cơ bản 37
2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THẤM CỦA BẤC THẤM BA CHIỀU 39
2.2.1 Bài toán cố kết thấm ba chiều (tính toán bấc thấm) 39
2.2.2.Lời giải của Kjellman (1948)
41 2.2.3 Lời giải của Hansbo (1981) 43
2.3.TÍNH CỐ KẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC BẰNG HÚT CHÂN KHÔNG
Trang 113.3.1 Giới thiệu về công trình 65
3.3.2 Điều kiện địa chất 66
Trang 12MỞ ĐẦU 1 Đặc vấn đề:
Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá, các khu công nghiệp tập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới,… đang được xây dựng với tốc độ ngày càng lớn Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập đất và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề cần phải giải quyết như: sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định nền,… Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều vùng đất yếu, đặc biệt khu vực phía Nam như: Đồng Bằng Sông Cửu Long, và ven sông Đồng Nai, sông Sài Gòn,… Nhiều công trình quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu Do đó,việc xử lý nền đất yếu là vấn đề cần thiết và quan trọng hàng đầu trong ngành Xây dựng hiện đại
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất… đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình
Một số các phương pháp được áp dụng xử lý như: Đệm vật liệu rời (đệm đá, sỏi, cát,…) Cọc vật liệu rời (cọc đá, cọc cát) Giếng cát hay bấc thấm kết hợp gia tải trước bằng đất đắp Hút chân không kết hợp gia tải trước
Cọc đất trộn vôi hoặc trộn xi măng Phun vữa xi măng (grouting); điện thấm (hút nước) Sợi hoặc vải địa kỹ thuật; thanh hoặc vải địa kỹ thuật Hiện nay có 3 phương pháp cố kết trước được dùng và phổ biến hơn cả đó là:
Phương pháp gia tải trước bằng đất đắp Phương pháp gia tải trước bằng áp lực hút chân không Phương pháp gia tải trước bằng áp lực chân không kết hợp với đất đắp
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, em nhận thấy việc nghiên cứu phương pháp gia tải
Trang 13trước bằng áp lực chân không kết hợp với đất đắp của nền đất yếu là cấp thiết và đặt biệt
hơn nữa là ở những khu vực đô thị nơi khan hiếm nguồn đất đắp
Công trình mà em nghiên cứu là khu đô thị mới (Bình khánh, Quận 2) Với mục tiêu kết quả của đề tài sẽ làm rỏ hơn hiệu quả của phương pháp hút chân không và đồng thời giúp việc chọn lựa phương pháp xử lý nền đất yếu của các Kỹ sư xây dựng được hợp lý trong từng công trình khác nhau
2 Nội dung nghiên cứu:
Nội dung nghiên cứu của luận văn dựa trên: Phương pháp giải tích tính toán sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ đó tính độ cố kết của nền và tính lún
Dùng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis Version 8.5) để mô phỏng cho bài toán gia tải hút chân không kết hợp với đất đắp bằng áp tải đứng và tải ngang
So sánh số liệu quan trắc và phương pháp phần tử hữu hạn: áp lực nước lỗ rỗng, chuyển vị (đứng và ngang) và ảnh hưởng đối với công trình xung quanh
Từ ba phương pháp trên, tác giả tiến hành so sánh và phân tích giải pháp gia tải trước bằng hút chân không kết hợp với đất đắp của dự án KHU TÁI ĐỊNH CƯ Bình Khánh, Quận 2
3 Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài:
Từ những kết quả thu được của luận văn có thể giúp cho các kỹ sư thiết kế, thi công đánh giá tính hiệu quả không chỉ của phương pháp xử lý đất yêu bằng phương pháp gia tải trước bằng hút chân không kết hợp với đất đắp mà còn cho phương pháp bấc thấm kết hợp với gia tải một cách hợp lý và nhanh chóng để mang lại hiệu quả cao, phù hợp với điều kiện công trình thực tế
Việc gia tải bằng áp lực chân không có nhiều ưu điểm hơn gia tải đất đắp như: Không cần vật liệu đất đắp
Thời gian thi công ngắn hơn Không cần những thuyết bị máy móc nặng Chuyển vị ngang, phương pháp hút chân không gây ra ứng suất đẳng hướng trong nền đất, do đó gây ra chuyển vị ngang về phía bên trong nền Trong khi đó, phương pháp
Trang 14gia tải đất đắp có khuynh hướng gây ra chuyển vị ra phía ngoài
Trong thực tế thi công, để tăng nhanh quá trình cố kết mà vẫn đảm bảo tính ổn định, hai phương pháp này đã được kết hợp với nhau Một số lượng lớn ứng dụng phương pháp này trong việc xử lý nền đất yếu đã được báo cáo rộng rải bởi Bergado (1998), Tang và Shang (2000), Chu (2000), Chai (2008),…
4 Bố cục của đề cương luận văn
Phần: Mở đầu Trình bài tính cấp thiết của đề tài, mục đích nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài, hạn chế của đề tài
Chương 1: Tổng quan về phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bằng bấc thấm kết hợp với gia tải Trình bày về lịch sử hình thành và phát triển của giếng thấm, thi công và quan trắc, đặc tính của bấc thấm, và giới thiệu cơ sở lý thuyết về gia tải trước bằng hút chân không và ứng dựng của nó vào thực tế
Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày về cơ sở lý thuyết thấm của bấc thấm bằng lời giải của Kjellman (1948) và Hansbo (1981) Phương pháp tính lún và cố kết theo Menard, và Asaoka và phương pháp ba điểm
Chương 3: Phương pháp giải tích và phân tích phần tử hữu hạn cho công trình thực tế Trình bài các điều kiện địa chất công trình, kết quả đo đạt thực tế, tính toán bằng phương pháp giải tích và mô phỏng phần tử hữu hạn (plaxis 8.5 2D) cho công trình KHU TÁI ĐỊNH CƯ, Bình Khánh, Quận 2 Từ đó, đánh giá tính hiệu quả hai phương pháp nói trên
Phần: Kết luận và Kiến nghị, trình bày các kết luận rút ra được từ luận văn, từ đó đưa ra kiến nghị và hạn chế của đề tài
Trang 15CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG
BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI 1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BẤC THẤM VÀ HÚT CHÂN KHÔNG
Daniel D Moran là người đầu tiên đề nghị sử dụng gieng61 cát vào năm 1925 và được thi công thử nghiệm thử một vài năm sau đó tại California, My Cát sử dụng trong giếng cát phải được lựa trọn kỹ để có được hệ số thấm tốt nhất, do đó cát được vận chuyển từ các nguồn thích hợp bên ngoài công trình Ngoài ra, trong khi thi công giếng cát rất có khuyết điểm là giếng cát bị đứt đoạn không đảm bảo được vai trò thoát nước do lỗi trong thi công hoặc do chuyển vị ngang của nền Từ đó, người ta bắt đầu nghĩ ra cách thay thế bằng vật liệu thuận lợi hơn để thi công
Nữa sau thập niên 1930, Kjellman đã tiến hành thử nghiệm PVD hoàn toàn bằng cát tông Tuy nhiên, vật liệu này bị phá hủy nhanh chóng khi thi công vào nền đất
Năm 1971, Wager sử dụng PVD có lõi làm bằng chất dẻo (polyethlene) nhằm thay thế lõi bằng các tông Mở ra một thời kỳ mới đối với PVD, khi một số lượng lớn đã được chế tạo ra Việc thi công cắm PVD cũng được cải thiện về tốc độ và chiều sâu cắm (Holtz, 1991) Ngày nay, dùng PVD thoát nước được xem là phương pháp phổ biến và áp dụng rãi dùng để xử lý nền đất yếu có độ sâu lớn
Thông thường, PVD có bề rộng 100mm, dày 4mm Lõi thấm là một loại chất dẻo, có nhiều rảnh nhỏ để làm khe thoát nước hoặc để đỡ lớp vỏ bọc khi có áp lực ngang ép vào Bao quanh lõi là lớp vải địa kỹ thuật bằng nhựa tổng hợp hoặc được dệt từ sợi nhựa tổng Vỏ có tác dụng làm bộ lọc nước, hạn chế các hạt đất di chuyển qua làm tắc nghẽn khe thoát nước PVD hiện nay, lưu lượng thoát nước có thể đạt tới 80m3 – 140m3/năm cao hơn rất nhiều so với độ thấm của đất
Trang 16
Hình 1.1: Bấc thấm
Năm 1952, Kjellman đã đưa ra phương pháp dùng áp lực chân không để nén cố kết nền đất thay cho việc chất tải Trong phương pháp này người ta phủ lên nền đất sét một lớp cát có chiều dày chừng 15cm và dùng một tấm bằng cao su hoặc nhựa phủ lên toàn bộ lớp cát này và biên của nó được chôn kỹ vào lớp sét yếu Sau đó người ta hút không khí ra để tạo áp lực hút chân không khoảng 70-80kPa, tương đương với với chiều cao đất đắp lên tới 5m Ý tưởng này đã được đặt ra từ thập niên 60, nhưng mãi đến thời gian gần đây, khi công nghệ thi công bằng phương pháp này được cải tiến và áp dụng thành công trong các công trình lớn thì nó mới được ghi nhận và đánh giá như một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu
Đã có một số tác giả công bố về phương pháp này như Holtz (1975); Chen và Bao (1983); Bergado và công sự (1998); Chu và cộng sự (2000); Indraratna và cộng sự (2005) Bằng phương pháp kết hợp thiết bị mới với công nghệ mới, phương pháp này đã có những cải thiện rõ rệt Theo những nét chung thì sự thoát nước trong cát sử dụng phương pháp bấc thấm đã phân bố áp lực chân không và làm thoát ra nước lỗ rỗng Áp lực chân không danh định là 80 kPa dùng khi thiết kế nhưng thực tế đôi khi áp lực này đạt đến 90 kPa Khi tải lớn trên 80 kPa thường dùng hỗn hợp phương pháp hút chân không và gia tải
1.2 THI CÔNG VÀ QUAN TRẮC
Trước khi thi công cắm bấc thấm cần chuẩn bị trước mặt bằng, bấc thấm sẽ được cắm vào nền đất thông qua ống cắm đến cao độ thiết kế Bấc thấm sẽ được giữ lại trong nền đất nhờ neo với tấm thép
Trang 171.2.1 Chuyển vị ngang
Thiết bị dùng để đo chuyển vị ngang có tên là Inlcinometer dùng để đo chuyển vị ngang của mặt trượt tự nhiên hay công trình đắp đất Ống vách được làm từ kim loại hay bằng nhựa được thi công vào trong nền đất thông qua lỗ khoan Để quan trắc chuyển vị ngang, thông thường thiết bị đo được lắp đặt tại chân khối đất đắp
a) Đầu đo chuyển vị ngang b) Ống dẫn đo chuyển vị ngang
Hình 1.3: Thiết bị đo chuyển vị ngang
1.2.2 Quan trắc lún mặt và lún theo độ sâu
Thiết bị đo lún mặt và đo lún theo độ sâu được lắp đặt tại vị trí cần xem xét tốc độ lún dưới tác dụng của tải trọng, do đó chúng cần lắp đặt ngay sau khi thi công cắm bấc thấm
Trang 18
Hình 1.4: Thiết bị đo lún sâu
1.2.3 Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng
Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng được gọi là piezometer Các thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng được lắp đặt bên dưới nền đất, tại nhiều độ sâu khác nhau
a) Lấy số đọc piezometer b) Đọc số piezometer
Hình 1.5: Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng piezometer
1.2.4 Bấc thấm
Bấc thấm là vật liệu địa kỹ thuật dùng để thoát nước thẳng đứng và ngang nhằm gia tăng độ ổn định của nền đất Bấc thấm được chế tạo đặc biệt và có cấu tạo từ hai lớp: Lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không vệt, sợ liên tục PP hoặc PET 100%, không thêm bất cứ chất kết dính nào và lớp lõi thoát nước được làm bằng nhựa PP
Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trưng sau: Cho nước trong lỗ rỗng của đất nền thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lõi chất dẻo Lõi chất dẻo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra khỏi nền đất
Một số ưu điểm của bấc thấm: Giảm thiểu tối đa sự xáo trộn của các lớp đất Khả năng tương thích cao của lõi cũng vỏ bấc thấm với nhiều loại đất Thi công dễ dàng, thời gian thi công nhanh
Trang 19 Không cần cấp nước hay điện khi thi công Bấc thấm có thể thi công lên đến trên 40m Giảm được chi phí vận chuyển và chi phí thi công
Hình 1.6: Thi công bấc thấm
1.2.5 Thoát nước ngang
Hệ thống thoát nước ngang là các ống nhựa PVC được đấu nối với nhau Ống thoát nước ngang được cấu tạo thành hai lớp: Lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không vệt cho nước thấm qua Lớp lõi là ống nhựa PVC được chế tạo có các lỗ nhỏ xung quanh ống để nước đi vào ống và thoát ra ống chủ theo hệ thống máy hút chân không
Trang 201.2.6 Đệm cát
Đệm cát được đắp phía trên của nền đất xử lý với chiều dài 50cm – 80cm để giữ các đường thoát nước ngang và thoát nước từ đất nền trong quá trình hút chân không mà các đường thoát nước ngang không hết
1.2.7 Màng địa kỹ thuật
Màng địa kỹ thuật là một bộ phận rất quan trọng trong việc quyết định hiệu quả của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không Yêu cầu cơ bản của màng địa kỹ thuật là bảo đảm tuyệt đối kín, không để lọt khí bên ngoài vào khi hút chân không Thông thường màng được làm từ chất liệu nhựa tổng hợp HDPE dày từ 0,5 – 1mm và được nói với nhau bằng cách hàn nhựa hoặc keo dán
Trước khi trải lớp màng ở trên thì người ta thường phủ lên mặt đệm cát một lớp vải địa kỹ thuật
Hình 1.9: Rãnh chèn màng địa kỹ thuật
Trang 211.2.9 Hệ thống máy hút chân không
Hệ thống máy hút chân không là tạo ra áp suất chân không để hút nước từ trong đất nền ra bên ngoài thông qua mạng hệ thống thoát nước đứng (bấc thấm) và ngang (ống nhựa PVC) Từ đó, làm giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất nền gây cố kết bên trong nền đất
3. Thi công cắm bấc thấm 4. Thi công lắp đặt các ống quan trắc 5. Lắp đặt hệ thống thoát nước ngang 6. Trải vải địa kỹ thuật và thi công màng cách khí HDPE, kiểm tra cẩn thận không cho khí lọt vào, xử lý rảnh chèn màng và các vị trí với các ống quan trắc
7. Lắp đặt hệ thống hút chân không với các ống thoát nước ngang 8. Lắp đặt các thiết bị quan trắc vào vị trí và kiểm tra khả năng làm việc 9. Tiến hành công tác hút tạo chân không và tiêu thoát nước từ nền đất Trong quá trình đất nền cố kết, tiến hành công tác quan trắc và thu thập, ghi nhận các số liệu để đánh giá, xử lý các sự cố khi gặp phải
10.Gia tải thêm bằng cát hay đất khi độ lún của nền đất do hút chân không đạt đến giá trị tính toán trước Quá trình đắp gia tải thêm được tiến hành theo từng giai đoạn sao cho không gây ra các chuyển vị bất lợi cho công tác xử lý
11. Dỡ tải đắp đến cao độ nền theo thiết kế sau khi nền xử lý đạt độ cố kết tính toán trước, nghiệm thu và bàn giao công trình xử lý nền
Trang 221.3 ĐẶT TÍNH CỦA BẤC THẤM 1.3.1 Đường kính tương đương của bấc thấm
Trong lý thuyết cố kết thấm theo phương ngang của giếng thấm có hình trụ tròn, trong khi đó bấc thấm có tiết diện hình chữ nhật, do đó chúng ta cần phải quy đổi thành tiết diện tròn với đường kính tương đương sao cho khả năng thoát nước bằng nhau
Theo Hansbo (1979) đề nghị đường kính tương đương của bấc thấm có thể xác định theo công thức sau:
Hình 1.11: Bấc thấm hình có tiết diện chữ nhật và đường kính quy đổi
“Iyathurai Sathananthan – Modelling of Vertical drains with smear installed in
Trang 23Hình 1.12: Đường kính tương đương của bấc thấm “Buddhima Indraratna - Modelling of prefabricated vertical drains in soft clay and evaluation of their effectiveness in practice -2003”
1.3.2 Khả năng thoát nước của bấc thấm
Mục đích của việc sử dụng bấc thấm là làm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và thoát nước lỗ rỗng ở trong nền đất yếu ra ngoài Vì vậy, khả năng thoát nước của bấc thấm càng cao thì hiệu quả của việc dùng bấc thấm càng lớn Mà việc thoát nước của bấc thấm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Áp lực ngang của đất, sự uống cong – gập chồng bấc thấm, sự tắt đường thoát nước, thời gian,…
Hình 1.13: Sự uốn – gập của bấc thấm (Holtz, et al 1991)
“Iyathurai Sathananthan – Modelling of Vertical drains with smear installed in
soft clay – 2005”
Trang 24Bảng 1.1: Bảng giá trị thoát nước theo các tác giả
Khả năng thoát nước của bấc thấm chế tạo sẵn thường được lấy theo kết quả do nhà chế tạo cung cấp để phân tích hệ số cản thấm Rixner và cộng sự (1986) đã báo cáo kết quả thí nghiệm xác định khả năng thoát nước của các loại bấc thấm như trong hình1.9
Hình 1.14: Lưu lượng thấm của bản thân từng loại bấc thấm (từ Rixner et al., 1986)
1.3.3 Đường kính vùng ảnh hưởng
Thời gian để đạt được độ cố kết là hàm số phụ thuộc vào bình phương đường kính có hiệu De của giếng thấm Thông số này có thể được khống chế theo ý muốn vì nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các giếng thấm và cách bố trí giếng thấm Giếng thấm thường được bố trí theo lưới hình vuông hoặc lưới tam giác đều (hình 1.15)
Trang 25Đường kính có hiệu được xác định như sau:
a, Sơ đồ hình vuông b, Sơ đồ tam giác đều
1.3.4 Độ cản thấm
Ở tại hiện trường, phương pháp giếng thấm có hiệu quả hay không phụ thuộc chủ yếu vào khả năng thoát nước của giếng thấm, cho nên trong thiết kế cần phải ghi rõ yêu cầu về độ cản thấm của giếng thấm Nếu giếng thấm thoát nước kém thì quá trình cố kết diễn ra rất chậm, đặc biệt trong trường hợp giếng thấm sâu Về lý thuyết tính toán, lời giải của Hansbo (1979, 1981) đã xét đến ảnh hưởng của cản thấm lên độ cố kết bằng cách đưa hệ số thấm hữu hạn vào phương trình liên tục của dòng thấm ở trong giếng Hansbo cũng giả thiết rằng tốc độ thấm tại bất kỳ mặt cắt nào của giếng thấm cũng bằng với tốc độ lớn nhất của dòng thấm ở trong giếng
Khả năng thoát nước của bấc thấm phụ thuộc đáng kể vào loại bấc thấm và giảm khi áp lực ngang của đất gia tăng (hình 1.14)
Áp lực ngang của đất làm cho lớp vải bọc ép sát vào lõi nhựa của bấc thấm khiến cho tiết diện ngang của các rãnh thoát nước trong phần lõi bị giảm Đối với loại bấc thấm không có lớp vải bọc thì các rãnh bị bóp ép vào nhau Trường hợp nền bị biến dạng ngang lớn cũng có thể gây cho bấc thấm bị gấp khúc, trong những trường hợp này các rãnh bị giảm đi và hậu quả là giảm khả năng thoát nước của giếng, ngoài
Trang 26ra các hạt mịn có thể bám vào rãnh cũng làm giảm đi khả năng thoát nước
Hình 1.16: Sự thay đổi độ cố kết theo độ sâu khi kể đến độ cản thấm của giếng
(Jamiolkowski et al 1983)
Độ cản thấm ảnh hưởng đến độ cố kết cho nên Uh thay đổi theo độ sâu (Hình 1.16) Khi xét đến độ cản thấm thì độ cố kết theo phương ngang không những phụ thuộc vào hệ số cố kết Ch và đường kính có hiệu De mà còn phụ thuộc vào tỷ số qw/kh
(Hình 1.17) Tỷ số này giữ vai trò quan trọng khi chiều dài bấc thấm lớn và giá trị của nó nhỏ hơn 500m2 Lúc đó thời gian hoàn tất việc cố kết kéo dài rất lâu (Jamiolkowski, 1983)
Hình 1.17: Ảnh hưởng của lưu lượng thấm của bấc thấm lên độ cố kết
(Jamiolkowski et al 1983)
Độ cản thấm ảnh hưởng càng nhiều khi chiều dài bấc thấm càng lớn, tính chất này được minh họa trong hình 1.17 với loại bấc thấm điển hình (qw/kh = 400 m2)
Trang 27Hình 1.18: Ảnh hưởng của chiều dài giếng thấm lên độ cố kết
(Jamiolkowski et al 1983)
1.3.5 Đường kính vùng đất bị xáo trộn
Thông thường bấc thấm được thi công bằng một ống thép chuyên biệt Ống thép thường được thiết kế sao cho giảm tối đa sự xáo trộn cho đất, vì vậy tiết diện ngang của ống thép có tiết diện hình oval hoặc hình chữ nhật với kích thước vừa đủ để tránh hiện tượng ma sát giữa bấc thấm với ống thép, tuy nhiên ống thép tiết diện hình tròn cũng khá phổ biến Đường kính vùng đất bị xáo trộn tùy thuộc vào ống thép được sử dụng trong thi công bấc thấm và kích thước của bộ phận neo bấc thấm trong đất nền
Từ thí nghiệm với mô hình 1:1 Bergado (1991) cũng nhận thấy rằng, với ống thép thi công có đường kính nhỏ hơn thì nền sẽ cố kết nhanh hơn, điều đó cho thấy rằng vùng đất xáo trộn cũng nhỏ hơn
Với mục đích thiết kế Jamiolkowski và Lancellotta (1981) cho thấy rằng, đường kính vùng đất bị xáo trộn có liên hệ với kích thước của ống thép thi công như sau:
(5 6)2
ms
d
Trong đó dm là đường kính tương đương của ống thép:
4π
m
Trang 28với: ω – bề rộng; l – chiều dài của tiết diện ống
Hình 1.19: Vùng đất bị xáo trộn xung quanh ống Madrel (Rixner et al 1986)
“Iyathurai Sathananthan – Modelling of Vertical drains with smear installed in
Trang 29Hình 1.20: Độ lún theo tính toán và quan trắc từ mô hình thật
(Bergado et al 1993)
1.4 PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG
Đặc tính cơ học của đất được xử lý bằng phương pháp gia tải áp lực chân không và gia tải bằng khối đất đắp là khác nhau
Với phương pháp gia tải bằng khối đất đắp, quá trình cố kết là kết quả của sự thay đổi thể tích trong đất cũng như ứng suất cắt gây ra chuyển vị đất nền, chuyển vị ngang có xu hướng ra ngoài khối đất đắp gây mất ổn định cho nền đất Theo phương pháp gia tải bằng cách đắp đất thì ứng suất cắt bên trong nền sẽ gia tăng ngay lập tức, trong khi đó ứng suất có hiệu cũng như suất chống cắt của nền chỉ gia tăng khi áp lực lỗ rỗng tiêu tán, cho nên quá trình đắp đất phải được tiến hành từng bước để tránh cho nền không bị phá hoại
Trong khi đó, phương pháp hút chân không nền không bị phá hoại do trượt vì ứng suất tổng không gia tăng cho nên ứng suất cắt cũng không gia tăng Phương pháp hút chân không chỉ gây ra sự gia tăng ứng suất đẳng hướng trong nền đất, vì thế nó gây ra độ lún và xu hướng chuyển vị vào bên trong nền đất
Phương pháp kết hợp gia tải đất đắp và áp lực chân không có nhiều ưu điểm vượt trội như:
Gia tăng áp lực cố kết trong nền đất yếu Gia tăng hệ số an toàn của khối đất đắp trong quá trình thi công
Trang 30 Làm giảm chuyển vị ngang của nền đất
Hình 1.21: Mô hình chuyển vị ngang của nền dưới tác dụng của tải đất đắp và tải chân
không
“J.-C Chai & S Hayashi - Characteristics of vacuum consolidation, Department of Civil
Engineering, The University of Sydney, NSW 2006, Australia”
Trong hình 1.21, tải trọng do khối đất đắp gây ra sự gia tăng ứng suất cắt trong nền đất và gây ra chuyển vị ngang ra ngoài phía đất đắp Trong khi đó, áp lực chân không là áp lực cố kết đẳng hướng, có khuynh hướng gây ra chuyển vị bên trong nền trong suốt quá trình thi công Do đó, để giảm thiểu chuyển vị ngang, ta có thể kết hợp hai phương pháp này lại với nhau
1.4.1 Cơ chế của phương pháp cố kết bằng hút chân không
Nguyên tắc và cơ chế của sự gia tải chân không đã được phân tích trong các tài liệu như của Kjellman (1952), Chen và Bao (1983), Chu và cộng sự (2000), Indraratna và cộng sự (2004) So sánh với phương pháp gia tải bằng cách chất tải đơn thuần, áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất thay đổi trong quá trình tạo chân không được phân tích như sau:
- Quá trình cố kết của nền dưới tác dụng gia tải đất đắp được hiểu và có thể được giải thích bằng việc sử dụng mô hình lò xo như hình 1.22a Để thuận tiện cho việc giải thích, áp lực ghi trong hình 1.22a là các giá trị tuyệt đối và Pa là áp suất khí quyển Ngay khi chất tải đất đắp ΔP, áp lực tải đất đấp sẽ truyền trực tiếp vào nước
Trang 31lỗ rỗng (áp lực nước lỗ rỗng thặng dư sẽ mang tải) Vì vậy với đất bảo hòa nước, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ban đầu Δu=0, thì ở cấp tải đất đắp là ΔP, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư dần dần bị tiêu tán và tải trọng truyền dần từ nước sang lò xo (xem như khung hạt đất) Lượng gia tăng của ứng suất hữu hiệu bằng lượng tiêu hao của áp lực nước lỗ rỗng ΔP - Δu (hình 1.22a) Ở cuối quá trình cố kết, Δu = 0 và tổng lượng tăng thêm của ứng suất hữu hiệu là lượng tải đất đắp thêm, ΔP Điều đó chứng minh rằng quá trình trên không bị ảnh hưởng của áp suất khí quyển, Pa
uo = Pa Δσ = Pa + ΔP - (uo + Δu) = ΔP – Δu
Hình 1.22a: Cơ chế gia tải đất đắp
- Cơ chế của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không cũng được minh họa bằng mô hình lò xo như hình 1.22b Khi tải chân không được thực hiện theo hệ thống hút chân không, áp lực nước lỗ rỗng trong đất nền giảm Lúc đó ứng suất tổng không thay đổi, ứng suất hữu hiệu gia tăng Tại thời điểm gia tải chân không (-Δu), thì áp lực nước lỗ rỗng trong đất là Pa Áp lực nước lỗ rỗng dần dần giảm xuống và lò xo bị nén lại, tức là khung hạt đất có được ứng suất hữu hiệu Lượng ứng suất hữu hiệu gia tăng bằng với lượng giảm đi của áp lực nước lỗ rỗng, (Δu), mà sẽ không vượt quá áp suất khí quyển, Pa
uo = Pa
Trang 32Δσ = Pa – (uo – Δu) = Δu Hình 1.22b: Cơ chế gia tải bằng hút chân không
Đối với mô hình đất lý tưởng với mực nước ngầm ở ngay mặt đất, sự phân phối áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất có hiệu với độ sâu tại một thời điểm nhất định có thể được thể hiện trong hình 1.23a và hình1.23b cho gia tải đất đắp và gia tải hút chân không Dưới gia tải, ứng suất có hiệu tương đương với σv(z)’ = Δσv - ut(z); (Δσv
là phần gia tải và ut(z) là áp lực nước lỗ rỗng thặng dư) Khi áp lực nước lỗ rỗng tăng theo chiều sâu thì ứng suất có hiệu giảm theo như hình 1.23a
Thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Thay đổi ứng suất có hiệu Hình 1.23a: Thay đổi ứng suất có hiệu và áp lực nước lỗ rỗng khi gia tải đất đắp
Dưới gia tải hút chân không thì ứng suất có hiệu là σv(z)’ = σ0'+ u0(z) - ut(z), (σ0' là ứng suất có hiệu ban đầu, u0(z) là áp lực nước lỗ rỗng thủy tĩnh, và ut(z) là áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm t) Khi áp lực chân không được áp dụng từ mặt đất, ut(z) là nhỏ nhất ở đỉnh Do đó, ứng suất có hiệu sẽ là cao nhất ở đỉnh (Hình 1.23b)
Thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Thay đổi ứng suất có hiệu
Trang 33Hình 1.23b: Thay đổi ứng suất có hiệu và áp lực nước lỗ rỗng khi hút chân không
“Chu and JW Yan – Effective depth of vacuum preloading, 2006” hình 1.22 và hình
1.23 Khi tính toán ứng suất thường thì không xét đến áp lực của không khí Việc bỏ qua này không ảnh hưởng đến kết quả tính vì việc tính toán chủ yếu dựa trên ứng suất có hiệu Hơn nữa, áp lực của không khí không phải là một thông số ảnh hưởng trong bài toán địa kỹ thuật Tuy nhiên, để hiểu rõ nguyên lý của cố kết chân không, áp lực không khí được xét đến trong dẫn giải sau đây
Hình 1.24a: Các thông số của đất
Trước khi hút chân không: Ứng suất tổng:
Trang 34Ứng suất tổng Áp lực nước lỗ rỗng Ứng suất có hiệu
Hình 1.24b: Trước khi cố kết chân không
Ứng suất tổng Áp lực chân không Áp lực nước lỗ rỗng Ứng suất có hiệu
Hình 1.24c: Sau khi cố kết chân không
Nếu khi hút chân không tạo nên một áp lực là - Pa lên đất nền thì ứng suất tổng không thay đổi trong khi đó áp lực lỗ rỗng sẽ như sau:
Trong đó: σ’f: Ứng suất hữu hiệu sau cùng
ut: áp lực nước lỗ rỗng không kể đến áp lực không khí Pa: Áp suất khí quyển
z: Chiều sâu đất bão hòa nước h: Chiều sâu lớp đất
σt: Ứng suất tổng không kể đến áp lực không khí : Dung trọng của đất
w: Dung trọng của nước
Trang 35r: Dung trọng của đất trên mực nước ngầm Ứng suất có hiệu gia tăng trong quá trình hút chân không sẽ là:
chân không tạo nên là 1atm tương đương là 100kPa Tuy nhiên, trong thực tế chỉ đạt được 70% - 90% (n = 0,7 - 0,9) Vậy ứng suất có hiệu gia tăng khoảng 70 – 90 kPa tương đương với chiều cao gia tải trước bằng cát từ 4m đến 5 m
1.4.2 Sự thay đổi ứng suất trong quá trình gia tải và cố kết chân không
Trong trường hợp gia tải trước, tải trọng sẽ làm phát sinh áp lực dư lỡ rỗng trong đất Khi áp lực dư lỗ rỗng tiêu tán thì ứng suất có hiệu trong đất sẽ gia tăng Lộ trình ứng suất có hiệu (ABC) của một phân tố đất chịu tác dụng của gia tải như hình 1.25
Trường hợp cố kết chân không, ứng suất tổng không gia tăng mà phát sinh áp lực lỗ rỗng âm trong đất Vì áp lực lỗ rỗng âm cho nên ứng suất có hiệu gia tăng bằng với giá trị áp lực lỗ rỗng âm Lộ trình ứng suất có hiệu của phân tố đất trong trường hợp cố kết chân không là đường AD trong hình 1.25
Hình 1.25: Lộ trình ứng suất cho trường hợp gia tải trước và hút chân không
Trang 36Trong điều kiện cố kết chân không, phân tố đất trải qua điều kiện ứng suất gia tăng đẳng hướng (K=1) Vì vậy, không phát sinh ứng suất lệch làm phát sinh sự mất ổn định Đối với trường hợp gia tải đất đắp, trạng thái ứng suất sau cùng nằm trong miền chủ động với εh < 0 gây cho đất nền bên dưới khối đất đắp chuyển vị ngang ra phía ngoài khối đất đắp
Trường hợp cố kết hút chân không, trạng thái ứng suất sau cùng nằm bên dưới đường Ko, có nghĩa là trong miền bị động với εh > 0 gây chuyển vị nén về phía tâm khối đất đắp
Trong quá trình chất tải đất đắp, lộ trình ứng suất di chuyển về phía đường phá hoại Kf Vì thế, gia tải đất đắp sẽ gây ra phá hoại trượt đột ngột khi ứng suất vượt qua cường độ chống cắt Trong khi đó, quá trình cố kết chân không, lộ trình ứng suất càng đi xa đường phá hoại Kf Vì vậy, cố kết hút chân không bảo đảm được điều kiện ổn định trong suốt quá trình thi công
Kỹ thuật hút chân không phù hợp nhất cho các loại đất rất yếu có mực nước ngầm cao và dễ mất ổn định cũng như tốc độ thi công bị hạn chế Do đó, kỹ thuật này tạo được sự cố kết đẳng hướng cho nền đất tránh được rủi ro do phá hoại trượt Áp lực chân không còn tạo nên lực dính giả trong lớp cát đệm vì ứng suất có hiệu gia tăng Điều này cho phép gia tải gần như tức thời lên đất yếu mà nền vẫn ổn định
Kinh nghiệm cho thấy rằng chỉ cần sau vài ngày hút chân không là có thể cho chất tải đất đắp Cố kết hút chân không thường được kết hợp với phương pháp gia tải trước trong trường hợp áp lực cần thiết chất tải trước vượt qua áp lực chân không
1.4.3 Cấu tạo của phương pháp gia tải bằng chân không có sử dụng bất thấm
Sơ đồ cấu tạo của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không được mô tả như hình 1.26 Các máy hút tạo áp suất chân không trong các bồn chứa, thông qua hệ thống thoát nước ngang kết hợp bấc thấm thoát nước đứng sẽ dẫn truyền nước và không khí trong đất đi vào bồn chứa Tại đây, nước được thoát ra ngoài mương hở để chảy đi Cụ thể hệ thống gia tải bằng hút chân không gồm có các bộ phận được trình bày như trong hình 1.26
Trang 37a) Sơ đồ của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không có dùng bấc thấm
b) Sơ đồ của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không có dùng bấc thấm kết hợp
với gia tải Hình 1.26: Sơ đồ của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không có dùng bấc thấm
và kết hợp với gia tải
Nguyên tắt hoạt động của hút chân không như sau: Loại bỏ áp lực không khí trong nền đất, thành một môi trường đóng kín (bao gồm phía trên là màng kín khí, bên dưới và xung quanh là môi trường đất có độ thấm nhỏ, bão hòa nước)
Duy trì hệ thống thoát nước hiệu quả dưới màng để tống nước và không khí ra khỏi đất trong suốt thời gian
Giữ cho môi trường bão hòa nước bên dưới màng
Trang 38 Duy trì áp suất chân không liên tục trong suốt quá trình xử lý Neo chặt và bịt kín hệ thống ở chu vi ngoài biên của vùng xử lý Kết quả cuối cùng nước sẽ được hút ra khỏi nền và đất sẽ cố kết lại 1.4.4 Ưu khuyết điểm của phương pháp gia tải trước bằng hút chân không so với phương pháp gia tải trước bằng đất đắp
Ưu điểm Không sử dụng nhiều vật liệu gia tải (hiện đang khan hiếm, nhất là khu vực thành thị)
Đất nền không bị phá hoại trượt vì ứng suất tổng không thay đổi Việc hút chân không tạo ra áp lực gia tại lớn (lên đến 90kPa) và gần như tức thời nên rút ngắn thời gian gia tải
Nếu kết hợp gia tải trước bằng hút chân không và đất đắp thì áp lực gia tải tổng đạt được lớn hơn rất nhiều so với gia tải thông thường, do tính chất bù trừ áp lực nở hông của hút chân không (đất co) và áp lực gia tải đất đắp (đất nở)
Đất càng yếu và mực nước ngầm cao thì phương pháp này càng hiệu quả Thời gian dỡ tải nhỏ hơn rất nhiều so với thời gian dỡ tải trong trường hợp đất đắp
Khuyết điểm Yêu cầu về máy móc và kỹ thuật thi công cao dẫn đến giá thành đắt Bị giới hạn về áp lực hút chân không và độ sâu gia cố, hiệu quả thấp đối với nền gồm các tầng cát xen kẹp với hệ số thấm cao
Rất khó làm kín khí nên dễ gây ra tổn thất áp lực hút Tuy nhiên với kỹ thuật ngày càng hoàn thiện công nghệ hút chân không đã và đang dần trở thành phổ biến trên thế giới
1.4.5 Kết hợp gia tải trước bằng đất đắp và hút chân không
Thông thường phương pháp hút chân không được lựa chọn cho công trình cần độ gia tải lớn, yêu cầu về thời gian thi công nhanh Phương pháp hút chân không có nhược điểm là áp lực gia tải hạn chế bởi hiệu suất hút (chỉ đạt 70 -90 kPa), nên thường được kết hợp với biện pháp gia tải trước bằng đất đắp
Phương pháp hút chân không thường sẽ được áp dụng trước làm cho đất nền tăng sức chịu tải, sau đó mới triển khai giai đoạn gia tải đất đắp theo nhiều cấp tiếp theo
Trang 39Ngoài ra, để giảm các chuyển vị ngang nằm ở chu vi khu vực xử lý khi tiến hành hút chân không, việc gia tải bằng đất đắp phải được cân nhắc sao cho có khuynh hướng làm triệt tiêu chuyển vị ngang
1.4.6 Một số công trình thực tế áp dụng phương pháp thi công gia tải kết hợp hút chân không
Việc nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ gia tải bằng hút chân không đã được áp dụng và thành công ở nhiều nước trên thế giới
Trung Quốc là nước đã tiến hành thử nghiệm đầu tiên do thiếu vật liệu đắp gia tải Một số công trình quy mô lớn đã được sử dụng công nghệ này như: Cảng Xingang, Tianjing
Tại Nhật Bản, phương pháp này cũng được sử dụng thường xuyên trong xây dựng công trình từ những năm 1960 đến 1980
Ở Việt nam, công nghệ gia tải bằng hút chân không đang được sử dụng phổ biến như các công trình sau:
m2Nhà máy khí điện đạm Cà Mau 2006 Cà Mau 130.000 Nhà máy khí điện đạm Hiệp Phước Cần Giờ 90.000 Nhà máy sản xuất sợi tơ Polyster 2009 Hải Phòng 92.963 Đình Vũ
Nhà máy nhiệt điện chu trình 2009 Đồng Nai 124.500 hỗn hợp Nhơn Trạch 2
Kho chứa LPG lạnh Thị Vải 2010 Bà Rịa-Vũng Tàu 49.720 Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2011 Thái Bình 95.000 Nhà máy nhiệt điện Long Phú 1 2011 Sóc Trăng 700.000 Nhà máy nhiệt điện Long Hải 1 2011 Trà Vinh 560.000 Khu liên hợp gang thép Formosa 2012 Hà Tĩnh 2.900.000
Trang 401.5 NHẬN XÉT CHƯƠNG 1
1. Hiện nay có nhiều phương pháp để xử lý nền đất yếu, trong đó phương pháp gia tải trước bằng hút chân không thường được sử dụng cho các công trình có diện tích xử lý tương đối lớn Lớp đất mặt quá yếu và bão hòa nước dễ gây nên trượt nếu áp dụng phương pháp gia tải trước bằng đất đắp thông thường Ngoài ra, khi các công trình gần bờ biển, ven sông dùng phương pháp gia tải trước bằng hút chân không sẽ tránh được sự cố trượt ngang do tải đất đắp gây ra, đây là một trong những ưu điểm quan trọng của phương pháp này Một ưu điểm nữa của phương pháp này là dùng cho các công trình cần thời gian xử lý nền đất yếu ngắn
2. Sự cố thường xảy ra khi áp dụng phương pháp gia tải trước bằng hút chân không là hiện tượng lọt khí vào do màng chấn không kín dẫn đến hiệu suất hút chân không chưa đạt theo yêu cầu
3. Gia tải trước thường gắn liền với các giải pháp thoát nước thẳng đứng, và hiện nay vật liệu thoát nước thẳng đứng thường được sử dụng là các loại bấc thấm được chế tạo sẵn Tuy nhiên, quá trình thi công cắm bấc thấm vào nền đất cũng thường gây nên những sự cố làm tắc đường thoát nước nên cần được giám sát kỹ và thi công bởi những nhà thầu có kinh nghiệm với những thiết bị chuyên dụng phù hợp
4. Áp lực gia tải trước bằng hút chân không thường bị giới hạn ở mức 70 – 90 kPa nên trong thực tế dùng phương pháp gia tải trước bằng hút chân không thường kết hợp với gia tải bằng đất đắp (cát san lấp) để gia tăng thêm áp lực gia tải để giảm thời gian thi công công trình
