Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích giải pháp xử lý nền đất yếu cho công trình đắp ở Đồng bằng Sông Cửu Long (Khu vực Cần Thơ)

NHIEM VU LUAN VAN:- Tổng quan các phương pháp xử lý nền dat yếu cho công trình đắp khu vực Can Thơ.- Nội dung các phương pháp xử lý nên đất yếu cho công trình đắp khu vực Cần Thơ.- So sá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐĂNG PHƯỚC SANG

PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP XỬ LÝ NÊN ĐẤT YẾU CHOCÔNG TRÌNH ĐẮP Ở ĐÒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

(KHU VỰC CAN THƠ)

Chuyên ngành : DIA KỸ THUAT XÂY DỰNG

Mã sốngành : 60.58 61

LUẬN VĂN THAC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA — ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS Châu Ngọc An

TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAMKHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Can Tho, ngày 09 tháng 12 năm 2013NHIEM VU LUAN VAN THAC Si

-0Q00 -Ho và tên học viên: BANG PHUOC SANG Phai: NamNgày, thang, năm sinh: 14-01-1986 Nơi sinh: Cần ThơChuyên ngành: DIA KỸ THUẬT XÂY DUNG (CT) Mã ngành: 60.58.61MSHV: 12814694

1 TÊN DE TÀI: PHAN TÍCH GIẢI PHAP XỬ LY NEN DAT YEU CHO CONGTRINH DAP Ở DONG BANG SONG CUU LONG (KHU VUC CAN THƠ)

2 NHIEM VU LUAN VAN:- Tổng quan các phương pháp xử lý nền dat yếu cho công trình đắp khu vực Can Thơ.- Nội dung các phương pháp xử lý nên đất yếu cho công trình đắp khu vực Cần Thơ.- So sánh kinh tế và các giải pháp hiệu quả trong xử lý nền dat yếu va áp dụng phùhợp ở thành phố Can Thơ

3 NGÀY GIAO NHIEM VU : 23/07/2013.4 NGAY HOAN THANH NHIEM VU : 23/12/2013.5 HO VA TEN CAN BO HUONG DAN: PGS.TS CHAU NGOC ANNội dung va dé cương Luận văn thạc si đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ky) QUAN LÝ CHUYEN NGANH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Châu Ngọc Ấn PGS.TS Võ Phán

LOI CÁM ON

Luận văn tốt nghiệp được hoàn thành không những từ nổ luc banthân học viên mà còn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, đồng

nghiệp và bạn bè thân hữu.

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy Châu Ngọc An,người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong thời gian thực hiện Luận văn,giúp cho học viên có được những kiến thức hữu ich, làm nên tang cho việc

học tập và công tác sau này.

Xin chân thành cám ơn quý thầy cô bộ môn ngành Địa kỹ thuật xây

dựng đã nhiệt tình giáng dạy trong thời gian qua.

Xin chân thành cám ơn quý thay cô trong bộ môn Dia cơ Nềnmóng đã quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian học

viên thực hiện Luận văn.

Cuối cùng, xin cám ơn gia đình và các bạn bè thân hữu đã độngviên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn.

Cần Thơ, ngày 09 tháng 12 năm 2013

Học Viên

Đặng Phước Sang

TÓM TẮT

Trong những năm gan đây các co sở hạ tầng ở TP Can Thơ cũng như ở Đồngbang sông cửu long phát triển rất mạnh dé đáp ứng nhu cấu phát triển kinh tế xã hội.Có một đặc điểm nồi bật ở vùng dat này là vùng trũng nên khi xây dựng các côngtrình thì chủ yếu là xây nên đường đắp dé cao độ cao hơn mực nước lũ, ngoài ra địachất ở đây phức tap, đất yếu, thường bị bão hoà nước Do đó chọn giải pháp dé xửlý nên đất yếu cho công trình đắp ở khu vực Cần Thơ là vô cùng quan trọng, giảipháp sao cho hợp lý với từng khu vực và loại đất yêu với giá thành hop lý nhất

ABSTRACT

In recent years, Can Tho’s infrastructure or Mekong Delta’s have beenimproved greatly to meet the requirements of social and economic developmentprocess Because of the noticed characteristic of this area is low land, when havingconstructed, mainly having focused on the embankment in order to assure theelevation is higher than the flood level In addition, the geological conditions hereare complicated, soft, and often saturated with water Therefore, the solution totreating soft ground for embankment constructions in Can Tho area is extremelyimportant, in such a way that it is reasonable to each kind of area and soft soil withthe most acceptable costs.

LỜI CAM ĐOAN

Z3» €8

Tôi xin cam đoan luận văn này là do tự bản thân thực hiện và không sao chépcông các công trình nghiên cứu của người khác để làm sản phẩm riêng của mình Luậnvan được hoan thành có sự hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn là PGS.TS Châu Ngọc An.Số liệu địa chất và kết quả tính toán các công trình dap được tham khảo từ các côngtrình thực tế đã va đang thi công ở khu vực Can Thơ Ngoài ra còn có tham khảonhững phân tích, nhận xét, đánh giá của các tác giả, tổ chức, cơ quan chuyên nghành

Nếu phát hiện có bất cứ sự gian lận nảo tôi xin hoàn toản chịu trách nhiệmtrước Hội đông, cũng như két quả luận văn của mình.

Cần Thơ, ngày 09 tháng 12 năm 2013

Học viên

Đặng Phước Sang

MỤC LỤCMỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: TONG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NEN ĐẤT YEU CHOCÔNG TRINH DAP KHU VỰC CAN THƠ 2 2 c2c 222212 S2xsx sec, |

A GIGI THIEU CHUNG 1 ằằa -:-a |B XÂY DỰNG NEN DUONG TP CAN THƠ - 2c SE S2 2E 1E £sx2 |1 Đặc điểm địa chất - cSn T212 11 111111 E1 txTE HH HH Hrưn |2 Xây dựng nên công trình + s tSt SE SE 2111551511E 1111111111118 11kg |C GIẢI PHAP XỬ LÝ NEN DAT YÊU ĐƯỢC ÁP DUNG Ở CAN THƠI Kết qua tính toán tham khảo ở dự án Đường Mậu Thân - sân bay Tra Nóc, quậnNinh Kiểu — TP Can Thơơ ¿2-22 5221221921221255212715312312127113 521211 xe 2

II G61 thidu dU AN 0 ad 22 Điều kiện xây dựng - : :-c2c S111 1111111181 1 1111151111111 He 22.1 Chiều cao nên đắp - - + s11 k1 11121111181 1111111111111 111g He 22.2 Đặc điểm địa chất công trình +2 c2 c2 Ss + sssssrres 22.3 Các yêu cau kỹ thuật tính toán 52 2s kt SE E111 11118 Erg 33 Kết quả tính toán xử lý nén đường -¿ 5: tt cEEEEE SE 21 2E EErregeeg 63.1 Đối với các đoạn nền dap có chiều cao Hạáp < 2,Ũm 63.2 Déi voi cac doan nén dap có chiều cao Hip > 2,Ũm 6II Kết quả tính toán tham khảo ở dự án đường Quang Trung — cảng Cái Cui, quậnCái Răng — TP Cần Thơ s21 St E111 13111118111 1511111151111 11111211111 tt 8

I Giới thiệu dự án 211111112 2 1111111111111 KH kho 82 Dac diém dia chat công trình 2222212335131 83 Kết quả tinh toán xử lý nên duOng o.eeec ccc cccccececeeescscecceeecsvececeveceeeseecseeees 103.1 Kiểm toán nền dtrOng ooo ccccccecccscscesesecescscscececeseevsvevsveseeveceesevecsevsveveveneees 103.2 Nên đường xử lý băng bắc thấm - + s 211 E11 121151111 1EEE1E15111 5E xe 11III Kết quả tính toán tham khảo tuyến đường Bốn Tổng — Một Ngàn (huyện Cờ10) ỘnỌnỤỤŨÚ 13

1 Giới thiệu sơ bộ dự án - 2c 1 10111111222 11111111111 11kg kho 132 Dac diém dia chat công CIM o.oo cece c1 1211110101111 1111111111 vs 133 Kết quả tính toán xử lý nền đường băng cọc cát 5c ccccccsrsrersei 14

CHƯƠNG II: NỘI DUNG CÁC PHƯƠNG PHAP XỬ LY NEN DAT YEU CHOCONG TRINH DAP KHU VUC CAN THO c-cc c2 19

A CAC GIẢI PHAP XỬ LÝ NEN DAT YÊU S222 1S 1E srrreret 19I PHƯƠNG PHÁP THAY DAT BẰNG CÁCH ĐÀO MOT PHAN HOẶC DAO

TOAN BỘ ĐẤT YÊU 1 1 1 T211 121 1 151812101 1 18 HH 19Il CẢI TẠO ĐẤT BANG COC CAT SG c tS E1 re 201 Khai niém Chung 11 =as ố 202 Những phương an thi công COC Cat - 2 2722222222 202.1 Phương pháp nén chặt bang rung động ST SE re rerseeg 202.2 Phương pháp thay thé bằng rung động 5 SE E111 EEEErkerskreg 202.3 Phương pháp rung động kết hợp - ¿+ + csx SE E21 11E111 1115111 E112 213 Tinh chất xây dựng của dat hỗn hợp -¿ + t1 S E21 EEErkekrkeei 21II PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NEN DAT YEU BANG COC DAT GIA CÓ XION 23

1 Khai niém Chung 11 =as ố 232 Quá trình thủy hóa va tác dụng giữa xi măng va dat ooo eee 243 Các nhân tô ảnh hưởng đến cường độ xi măng — đất s¿ 264 Một số tác dụng của phương pháp cọc dat gia cố xi măng 27IV PHƯƠNG PHÁP THOÁT NƯỚC CÓ KET THEO PHƯƠNG THANGĐỨNG BẰNG BÁC THẤM c1 EE1 11 2111121111111 11g rêu 28

1 Xử lý nên đất yêu bằng phương pháp bắc thâm 2-2-2 se z2 282 Tính toán gia cố nền băng bắc thấm - E2 E21 EEEEEE2E2EEEEEEEEEkekeksed 342.1 Nguyên lý tính toa -c- 2c c2 0 21v nh nh Hhưea 342.2 Trình tự tính fOán -.- -cc c2 C111 SE Y SH TK ST TK nh TK kh ky 35V PHƯƠNG PHAP SỬ DỤNG VAI DIA KY THUAT DE TANG CƯỜNG ONĐỊNH CUA NEN DAP TREN DAT YEU 5 St tre 36

1 Khái quát Chung ooo ccc cece cette cess sess sees vn ng HH nh nh na 362 Lý thuyết tính toán gia cường nên dat yêu bang vải địa kỹ thuật 37B MO PHONG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, XỬ LÝ NÊN DAT YEU

BANG PHAN MEM PLAXIS VA SLOPE W St tr 401 Gidi thigu CHUNG 17 es 402 Khả năng mô phỏng của chương trình - -cc ee c2 s2 + sssssse sa 4]

3 Giới thiệu sơ lược về phần mềm SLOPE /W 2- 5c zrekersxi 42CHƯƠNG III SO SÁNH KINH TE VA CÁC GIẢI PHÁP HIEU QUÁ TRONG XỬLÝ NÊN ĐẤT YÊU VÀ ÁP DỤNG PHÙ HỢP Ở THÀNH PHÓ CÂN THƠ

A KẾT QUÁ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÊN ĐẤTYEU SAU Ở CAN THO 5 c1 1 21 1111111115111 11121 H1 10H 44I Áp dụng kết quả địa chất khu vực quận Ninh Kiểu -5-: 44IL Áp dụng kết quả dia chất khu vực quận Cái Răng - 5c Scscsscxeccee 47IIL Ap dụng kết quả địa chất khu vực huyện Cờ Đỏ, Vinh Thạnh 49B SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT 3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÊN ĐẤTYEU THƯỜNG DUOC SỬ DỤNG Ở CAN THƠ 2-2 SH S212 3s 2xssc 5

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài:Thành phố Can Thơ nam ở trung tâm của Dong băng Sông Cửu Long và ở hạlưu châu thé Sông Hậu, do ảnh hưởng của triều cường hàng năm, nước ngập từ0,5m đến 1,0m Đặc biệt, trong đó có một phan tiếp giáp với vùng ngập sâu của khutứ giác Long Xuyên, mức độ ngập sâu do lũ từ Im đến 2m Thực hiện chủ trươngcủa Chính phủ, trên địa bàn thành phó Can Tho đã tiễn hành xây dựng các cụm,tuyến dân cư Đây là các khu đất đã được tôn cao cùng với hệ thống cơ sở hạ tangtương đối hoàn chỉnh (đường giao thông, hệ thống cấp thoát nước, cap dién, ) Vậtliệu san lap chủ yếu là cát mịn lẫn cát bang phương pháp xáng thổi Dat nên ở khuvực này chủ yếu là bùn sét trạng thái nhão Dưới tác dụng của tải trọng khối đất sanlâp, nền đất yếu bên dưới bị biến dạng

Do vậy, để đánh giá mức độ 6n định và đảm bảo điều kiện làm việc lâu daicủa công trình, việc phân tích đánh giá lựa chọn phương pháp xử lý đất nền chocông trình đắp thích hợp là vô cùng cấp thiết

Đối với các công trình đắp trên nền đất yếu, việc ước lượng độ lún theo thờigian và sự ổn định của công trình đóng vai trò rất quan trọng Hau hết các côngtrình đất đắp thực tế, sau thời gian san lấp và sử dụng, do quá trình cố kết thâm,công trình bị lún theo thời gian Cùng với nên dat bên dưới, các công trình cơ sở hạtang (đường giao thông, khu công nghiệp, sân bay, cầu cảng, hệ thống cấp thoátnước, ) cũng sẽ bị biến dạng theo thời gian Trong đa số các trường hợp, độ lúnkhông đồng đều trong phạm vi toàn bộ khu vực san lấp có thé dẫn đến phá hoại điềukiện làm việc của các công trình cơ sở hạ tầng xây dựng trên đó

Việc sử dung lý thuyết có kết thắm cô điển (bài toán một chiều) thường chokết quả độ lún theo thời gian của nên xảy ra đồng đều trên toàn bộ khu vực do giảthiết san lap đều khắp

Nhằm mục đích giải quyết vân dé này, tôi chọn lựa dé tài: “Phân tích giảipháp xử nền đất yếu cho công trình đắp ở đồng bằng sông Cửu Long (khu vựcCần Tho) ”.

Nhiệm vụ đề tài bao gôm:- Tiến hành phân tích dé lựa chọn giải pháp xử lý nên công trình đắp cho vùngcó dat yêu ở đồng bang sông Cửu Long, khu vực Can Thơ nhằm tìm ra giải phápthích hợp về kỹ thuật và kinh tế

Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các phương pháp tính toán thực nghiệm

(plaxis và slope/w) và cơ sở lý thuyết dé tính toán, lựa chọn biện pháp thi công hoplý cho công trình đắp trên nên đất yếu

Giới hạn của đề tài:- Số liệu địa chất hạn chế không đánh giá được toàn bộ khu vực Can Tho,cũng như Đồng Băng Sông Cửu Long

- Chỉ tính toán các công trình đường, chưa thể tính toán tất cả cầu cảng haycông trình dân dụng công nghiệp.

B.XÂY DUNG NEN DUONG TP CAN THƠ1.Đặc điểm địa chất

Thành phố Can Thơ năm ở vùng Đông bang sông Cửa Long là vùng đất bồi dap

trũng, kênh rạch chang chit, mực nước ngầm cao, đất thường bị bão hòa nước Khác

với vùng đất Miền Đông Nam bộ vì vùng đất này có đôi núi, đất đỏ baran nên địa chấttương đối tốt ít phải xử lý nền đường Địa chất ở thành phố Cần Tho so với các tinhlân cận có các đặc điểm khác, đối với các tỉnh như Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau giáp biển nên đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn nên khi xử lý nền đường phải nghiên cứuthêm vấn đề này, các tỉnh như An Giang và một số huyện Kiên Giang địa hình nhiềuđôi núi nên nền đường ở đây tốt ít phải xử lý lún

Nguồn gốc các tang dat yếu phân bố ở TP Cần thơ thuộc đồng băng Nam Bộ đềulà các loại trầm tích châu thé (sông, bãi bồi, tam giác châu), trầm tích bờ, vũng vịnh vàthuộc trầm tích kỷ thứ tư

2.[Xây dựng nền công trình

Hiện nay xây dựng nên móng công trình ở Can Thơ về mặt kỹ thuật xây dựng,biện pháp áp dụng xử lý nền móng trên nên đất yếu cũng còn nhiều hạn chế, vì đất yếucủa khu vực này có chỗ dày 30m, việc xử lý nên dat yếu bằng giải pháp chỉ dao lớp đấthữu cơ phía trên và thay thé bang cát sẽ dẫn đến thời gian đợi 6n định rất dài, khôngthể đảm bảo xây dựng công trình cấp cao qua vùng đất yếu với lưu lượng xe và tảitrọng xe lớn, nên phải có các biện pháp xử lý mới phù hợp hơn.

C.IGIAI PHAP XỬ LY NEN DAT YEU ĐƯỢC ÁP DUNG O CAN THƠI Kết quả tinh toán ở dự án Đường Mậu Thân - sân bay Trà Nóc

1.iGiới thiệu dự án

Tuyến đường Mậu Thân - sân bay Trà Nóc nối từ ngã tư giao đường Mậu Thânvà đường Nguyễn Văn Cừ đến đường vành đai sân bay Trả Nóc (nay là sân bay Quốctế Cần Thơ) Tuyến đường đi qua địa bàn phường An Hoà, phường An Bình, xã LongHoà và phường Trà Nóc - quận Ninh Kiểu và Binh Thủy Địa hình chủ yếu đi quavườn nhà dan trồng cây ăn quả có hệ thống mương đào, một số vị tri cat qua ruộngtrồng lúa

Tuyến đường được UBND thành phố Cần Thơ phê duyệt dự án tại Quyết định số2512/QĐ-UBND ngày 23/11/2006 Chủ dau tư là Sở GTVT Can Thơ

Quy mô tuyến đường có tổng chiều dai 6902,65m, được thiết kế theo tiêu chuẩnđường phố chính đô thị, tốc độ thiết kế V = 80Km/h, chiều rộng mặt cắt ngang đườngBn = 50m; trên tuyến có 5 cau với tong chiều dai 558,58m với tổng chiều rộng mỗicầu Bc = 40m

2.(Diéu kiện xây dựng2.1 Chiều cao nền đắp

Tuyến đường có chiêu cao nền dap thông thường 1,2 + 2,0m, một số đoạn dapđầu câu có chiều cao dap bién thién tir 2,0 + 5,5m

2.2 Đặc điểm địa chất công trìnhTham khảo số liệu địa chất đường Khu vực quận Ninh Kiều :- Số liệu dia chat đường Mậu Thân — Sân Bay Can Thơ

-_3-Căn cứ vào kết quả khảo sát khoan thăm dò, thí nghiệm hiện trường và thínghiệm trong phòng, địa tầng khu vực được tóm tắt thành các lớp từ trên xuốngnhư sau:

- Lớp trên cùng dày khoảng từ 0,5 — 0,8m thường là lớp hữu cơ, bùn dat

TT Chí tiêu kỹ thuật Lớp dat

Lớp 2 Lớp 3B Dat dap1 | Tên lớp đất yếu Soft Clay

2 | Bề day (m) 13,000 >203 | Chiều sâu (m) 13,500 16,0004 | Độ âm (%) 67,740 27,780 50,250

5 | Dung trong TN yu(kN/m’) 15,900 19,700 18,0006 | Dung trong khô ya(kN/n’) 9,500 15,400 14,600

7 | Hệ số rỗng e„ 1,817 0,758 1,2658 | Góc ma sat 9’ (độ) 16,000 28,000 26,000

9 | Lực dính don vic’ (kPa) 2,000 38,000 5,000

10 | Hệ số poisson v 0,300 0,300 0,30011 | Chỉ số lén lún Cc 0,324 0,262 0,31212 | Mô đun đàn hồi Eres (kPa) 1.200,000 | 10.400,00 | 4.000,00013 | Hệ sô cô kết C, (cm/s) 741x102 | 5,02x107 | 7,41x10714 | Hệ số thắm k (m/day) 56xI0) | 1,2x10° | 5,6x10°15 | Áp luc tiền cô kết p, (kg/cm) 0,540 1,540 0,640

+ Ngoài ra bên dưới còn có các lớp đất khác là dat tốt, không dé cập ở đây.Như vậy, trên toàn tuyến đều xuất hiện lớp đất yếu (lớp số 2) với độ sâu đáy lớpkhoảng 12 đến trên 20m, ảnh hưởng rat lớn đến van dé lún và ôn định nên đường, cầncó giải pháp xử lý phù hợp trước khi xây dựng nên đường ở trên

2.3 Các yêu cầu kỹ thuật tính toánCác yêu câu về 6n định: được tính toán theo các quy định trong mục II.1 của 22TCVN 262-2000 (Tinh theo phương pháp Bishop):

- Hệ số ồn định trong thời gian thi công Kmin =1.20

_4 Hệ số ổn định trượt trong thời gian sử dụng Kmm =1.40.Các yêu câu và tiêu chuẩn tính toán lún: tuân thủ các quy định trong mục IL2 của22 TCVN 262-2000.

Tham khảo quy trình thiết kế xử lý nền đất yếu băng bac thắm trong xây dựngnên đường 22 TCN 244-98, mục 2.1.8.1: Tốc độ lún dư theo tính toán < 2cm/nam.Tổng thời gian thi công nền đường: trong vòng 24 tháng (theo Quyết định phê duyệtdự an).

MAT CAT NGANG ĐẠI DIỆN XỬ LÝ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT LOẠI DỆT TĂNG CƯỜNG ĐỘ GN ĐỊNH (LOẠI 1)

(ÁP DỤNG ĐỔI VỚI NEN DUONG CÚ CHIEU CAO DAP H<2M)

% 50000 mi !

13000 6000 13000 : Đắp đất k90

| 2% = Mat đường 2% 2% Mat đường 2% wa |

MAT CẮT NGANG ĐẠI DIỆN XỬ LÝ NỀN BANG COC CAT (LOẠI 2)

2 (AP DUNG ĐỔI VỚI NEN DUONG CO CHIEU CAO DAP H>=2M)

| t 50000 He

13000 6000 13000 Đắp đất k90

| 2% Mat đường _„2% 2%„ Mặt đường 2%

Giếng cát D30 khoảng cách giữa cát cọc bố trí theo hình tam giác a=1.5-2.5m

L=15-25m

_5-BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC LÚN

Cọc quan trắc Cọc quan trắcchuyến vị ngang —“—\ Bie chuyén vi ngang

MAT BANG BO TRÍ DIEN HÌNH MAT BANG BO TRÍ DIEN HÌNH

COC CAT COC DAT GIA CO XI MANG

và khu vực Đồng băng sông Cửu long, áp lực tiền cố kết của đất yếu oy kG/em” trong

khoảng từ 0,3 — 0,5 kG/cm” thì chiều cao Haép > 2,0m thì nên dùng các biện pháp xử lýkhác Nếu Hạ¿; < 2,0m thì nên dùng phương pháp Vải địa kỹ thuật kết hợp thay dat

Đối với đường Mậu Thân — Sân bay Cần Thơ phần đường chủ yếu nền đườngdap cao khoảng trên dưới 2,0m nên dùng phương pháp xử lý nên đất yếu băng rải 1lớp vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp thay dat băng cát Các đoạn đường vào cau vàmột số đoạn qua ao mương có chiều cao đắp lớn hơn 2.0m thì tuyến đường nay xửdụng phương pháp coc cát và cọc dat gia cô xi măng

(Mặt cat điển hình ở phan phụ lục)3.2 Đối với các đoạn nên đắp cao Hd > 2.0m

Đối với các đoạn nên dap cao Hd > 2.0m thì can thiết phải áp dụng các giải phápxử lý nền đường dé đảm bảo các yêu cau kỹ thuật nêu trên Giải pháp được Chủ đầu tưlựa chọn để thi công là:

+ Coc cát kết hợp gia tải, đắp phân kỳ theo các giai đoạn chờ cố kết nền dat yếu;+ Trụ đất gia cỗ xi măng theo công nghệ phun khô: áp dụng đối với đường danhai đầu cầu Binh Thủy 2 để rút ngăn tiến độ thi công do gói thầu cầu Bình Thủy 2 tạithời điểm triển khai thi thời gian còn lại của dự án là không nhiều, dé đảm bảo tiễn độthông xe, đã chấp thuận cho áp dụng biện pháp gia cô trụ đất - xi măng

Kết quả thé hiện trong các bang sau (số liệu tham khảo từ Ban Quản Lý CôngTrình Giao Thông thuộc Sở Giao Thông Cần Tho):

Kết quả tính toán khi chưa xử ly:- Hệ số 6n định FS 1.32 0.69- Độ lún dư sau thời gian thi công AS 40 101(cm)

- Thời gian dé nền đường đạt độ cô kết 109 60U=90% (năm)

4 | Kết quả tính toán sau khi xử lý nênđường băng các giải pháp:

- Băng vải địa kỹ thuật gia cường 1l6p |FS=1.50 | Không áp dụngcường độ 100KN/m

- Băng cọc cát D = 30cm, Lge = 20m Khong ap | + Thời gian thi công:

dung 360ngay

+ Sc= 95cm, AS =15cm;

_8-I/ Kết quả tinh toán tham khảo tuyến đường Quang Trung — Cảng Cái Cui(Địa điểm xây dựng : Quận Cái Răng — TP Cần Tho)

1.iGiới thiệu sơ bộ dự án

Tuyến đường Quang Trung — cảng Cai Cui nối từ đầu cầu Quang Trung (bờHưng Phú) đến cảng Cái Cui là tuyến đường trục xuyên tâm khu công nghiệp HưngPhú (khu công nghiệp phía nam thành phố Can Tho)

Phạm vi dự án (theo lý trình dự án):+ Điểm đầu dự án: Km0+0.00 — đầu cầu Quang Trung, cách tim cauQuang Trung đã xây dựng 292,47m

+ Điểm cuối dự án: Km8+344.41m — Cảng Cái CuiQuy mô mặt cắt ngang hoàn chỉnh :

+ Chiều rộng nên: Bran = 36 m+ Chiều rộng mặt đường: Baa = 12x2 = 24 m+ Phân cách rộng: 2 m

+ Via hè: 2x5 = 10mMặt đường cấp cao chủ yếu A2Tai trọng: xe 6 tô có trục bánh sau P = 12TTrên tuyên đường còn có 3 câu và 2 công bản.2.Đặc điểm địa chất công trình

Địa chất khu vực tuyến đi qua có thể tóm lược kết quả chỉ tiêu cơ lý cơ bản đặctrưng như sau :

TT Chỉ tiêu kỹ thuật Lớp dat

Lớp 1 Lớp 2 Dat dap1 | Tên lớp đất yếu Soft Clay

2 | Bề day (m) 14,000 16,0003 | Chiều sâu (m) 14,000 30,0004 | Độ âm (%) 65,140 32 560 50,600

TT Chỉ tiêu kỹ thuật Lop dat

Lớp 1 Lớp 2 Dat dap

5 | Dung trong TN y,(kN/m’) 15,780 18,410 18,0006 | Dung trọng khô ya(kN/m’) 9,060 14,190 14,600

7 | Hệ sé rong e, 1,849 0,960 0,9208 | Góc ma sat 9’ (độ) 16,300 28,000 26,000

9 | Lực dính don vic’ (kPa) 2,200 30,000 5,000

10 | Hệ số poisson v 0,300 0,300 0,30011 | Chỉ số lén linc, 0,129 0,236 0,16212 | Mô dun ban dau Ever (kPa) 1.225,000 | 6.000,000 | 4.000,00013 | Hệ số thấm k (m/day) 6,32x10° | 1,4x10° | 632x107

14 | Ứng suất cat 6, (kPa) 0,642 0,482 0,599

Kết quả khoan va thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của dia chat trong khu vực tuyến di quacho thay rang địa chất tương đối yếu do vậy khi thiết kế và thi công cần thiết phải cóbiện pháp gia có xử lý nền đường

MAT CẮT NGANG BOAN XỬ LÝ BAC THẤM

+

ft + + + t+ F +t+ Ft + tit

++

+ + tot £ +

+ + + + t +

] Bac thấm a =1.5; L=15m

- T0

-BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC LÚN

Cọc quan trắc Cọc quan trắcchuyển vị ngang E—Đ“————3“ˆ—+ chuyển vị ngang

10000 5000 C1 i 5000 10000

Coc quan

trac lun

BIEU ĐỔ GIAI DOAN DAP DAT MẶT BANG BO TRÍ BAC THẤM

Chiéu cao dao dat

A _ 1800, 1300

7.0 |6.0 Eb

5.0

4

40

13001300

2.0

ft.1.0

Từ kết quả kiểm toán trên, phân ra các loại nên đường như sau:+ Nén đường thông thường : nền đường đắp thấp Haép < 1,5m+ Nên đường xử lý gia cường vải địa kỹ thuật: nền đường đắp cao Hạặp = 1,5 —2,5m

-11-+ Nền đường đắp cao Hap > 2,5m thiết kế đưa ra biện pháp xử ly nền đườngbang thoát nước đứng: sử dụng bắc thấm; theo tính toán chiều dai bac thấm L = 15,0mbố trí theo hình tam giác đều cạnh a= 1,3 - 1,5 m

3.2 Nền đường xử lý bằng bắc thấmLớp đệm cát thô dày 0,4 — 1.4m (tùy theo chiều cao nền đắp), hệ số đầm lèn K =0.95 nên đường được đắp bang cát, bên ngoài đắp bao băng dat sét (chiều day lớp dapbao 1,0m) theo bảng phân kỳ thi công Ta luy đắp 1:2, hệ số đầm lèn K = 0,95 Tạicác vị trí nền đắp trên kênh mương, rạch trải một lớp vải địa kỹ thuật trực tiếp trên mặtđất tự nhiên sau đó dap lớp đệm cát thô

Lớp nên đường dưới đáy kết câu áo đường dày 30cm được đắp băng cấp phối đá0x4, hệ số đầm lèn K = 0,98

Dọc hai bên thân nền đường cách 4m bố trí một lỗ thoát nước hình chữ nhật rộng

0,8m Lỗ thoát nước bố trí so le nhau và có câu tạo như tầng lọc ngược

* Bồ trí hệ thông quan trắc:- Hệ thống quan trắc lún:+ Bồ trí 3 mặt cắt đo lún tại mỗi đoạn xử lý nền băng bắc thấm.+ Trên mỗi mặt cắt bố trí 3 bàn đo lún: 1 tại tim đường và 2 điểm cách mép chântaluy nên đường 2m

+ Bàn do lún có kích thước 500x500x5 mm được hàn chắc với cần đo lún Cầnđo lún (ống thép ®20) và ống vách (ống nhựa PVC ®50) được làm từng đoạn 100cmđể tiện nối theo chiều cao dap

+ Ban do lún được đặt trực tiếp lên lớp vai địa kỹ thuật+ Hệ thông mốc cao độ dùng cho quan trắc lún phải được bé trí ở nơi không lúnvà phải được cố định chắc chan

- Hệ thống quan trac chuyển vị ngang:+ Mốc quan trắc chuyển vị ngang được bố trí trung bình 10m/1 trắc ngang trêncác đoạn xử lý nên bac thấm Mỗi trắc ngang bé trí 6 mốc (mỗi bên 3 mốc), mốc đầutiên cách chân taluy 2m, các mốc tiếp theo cách chân taluy 5m và 10m

-12-+ Mốc chắc ngang chuyển vị ngang được làm bang cọc gỗ tiết diện 10x10cmđóng ngập sâu vào đất yếu ít nhất 2,0m và cao trên mặt đất 0,5m Trên đỉnh cọc cócăm chốt đánh dâu điểm quan trac Yêu cau cọc phải chôn chắc trong đất yếu

- Yêu câu về tốc độ lún và tốc độ di động ngang:+ Tốc độ lún ở đáy nên đắp tại trục tim đường không được vượt quá 1,5cm/ngayđêm.

+ Tốc độ di động ngang của các cọc quan trac đóng hai bên nền đắp không đượcvượt quá 2cm/ngay đêm.

^“ ^“ 4 z nw

CAU TAO ONG QUAN TRAC LUN COC DO CHUYEN VỊ NGANG

Dinh thépNap ông — :

-13-H/ Kết quả tính toán tham khảo tuyến đường Bốn Tong — Một Ngàn(Địa điểm xây dựng : huyện Cờ Đỏ — TP Cần Tho)

1.iGiới thiệu sơ bộ dự án

Tuyến đường Bốn Tổng — Một Ngan là tuyến đường liên huyện nối từ quận CáiRăng đến huyện Cờ Đỏ

Phạm vi dự án (theo lý trình dự án):+ Điểm đầu dự án : Km0+0.00 — xã Bốn Tổng quận Cai Răng+ Điểm cuối dự án : Km18+3 1m xã Một Ngàn, huyện Cờ ĐỏQuy mô mặt cắt ngang hoàn chỉnh :

+ Chiều rộng nên : Ban = 12m+ Chiều rộng mặt đường : Bina = 9 mMặt đường cấp cao chủ yếu A2Tai trọng : xe ô tô có trục bánh sau P = 12TTrên tuyến đường còn có 8 cau

2.Đặc điểm địa chất công trìnhĐịa chất khu vực tuyến đi qua có thể tóm lược kết quả chỉ tiêu cơ lý cơ bản đặctrưng như sau :

Chỉ tiêu kỹ thuật Lớp đất

Lớp | Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Đất đắpTên lớp đất yêu Soft Clay

2 | Bé day (m) 11,000 2,000 6,000 16,0003 | Chiều sâu (m) 11,000 13,000 19,000 33,0004 | Độ ẩm (%) 90,000 25,000 25,000 20,000 50,652

5 | Dung trọng tự nhiên y,, (kN/m”) 14,700 17,270 19,110 19,800 18,2006 | Dung trọng khô yg (KN/m°) 7,700 14250 15,460 15,780 15,350

7 | Hệ số rỗng eo 1,875 1,272 0,781 0,767 1,4208 | Góc ma sát @` (độ) 14,600 28,000 30,000 30,000 26,000

14 | Ứng suất cắt o, (kPa) 0,141 1,230 1,322 1,325 0,450

Kết quả khoan và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ ly của địa chất trong khu vực tuyếnđi qua cho thấy lớp 1, 2 địa chat tương đối yếu do vậy khi thiết kế và thi công cân thiếtphải có biện pháp gia cố xử lý nền đường khi đắp cao

3.iKết quả tính toán xử lý nền đường bằng cọc cátTrên tuyên có 8 câu, phân đường vào câu dap cao 4m, do đó phải xử ly nênđường, đối với công trình này được thiết kế gia cố bằng cọc cát với thông số kỹ thuậtnhư sau : Chiều dài cọc cát Lc = 10m, khoảng cách cọc a = 3m bố trí hình hoa mai, Hy

-15-+ Hoạt tải rải đều quy đổi tương đương với chiều cao đắp là : 0,81m

Hoạt tải xe tính toán: Xe tính toán H30

Giai đoạn sửGiai đoạn thi côngdụng

Máy ủi | Máy luG - Trọng lợng 1 xe (chọn xe nặng nhất) Tấn - Xe H30 30.00 30.00 13.00 30.00n - số xe tối đa có thể xếp trong phạm vi bề rộng nền

đường 1.00 2.00 1.00 1.00

g - Dung trong của đất đắp nền đường (T/m?) 1.60 1.60 1.90 1.90| - Phạm vi phan bố của tal trong xe theo hướng dọc (m) 6.60 6.60 4.20 6.60b - Khoảng cách (m) giữa hai tim bánh xe (tim bánh đôi) 2.70 2.70 2.70 2.70

Các loại ô tô (Yes) 1.90 1.90 1.90 1.90Xe xích (No) 2.70 2.70 2.70 2.70

d - Khoảng cách ngang tối thiểu giữa các trục xe (m) 1.30 1.30 1.30 1.30

e - Bề rộng của lốp xe hoặc vệt bánh xích (m) 0.80 0.80 0.80 0.80B - Bề rộng phân bố ngang của trục xe (m)

B =n.b + (n-1)dt+e = 1*2.7+(1-1)*1.3+0.80 = 3.50 7.50} 3.50 3.50

h, - Chiều cao lớp đất tương đương của hoạt tal (m)

hx(m) = nG/gBI =1*30.00 /(1.60*3.50*6.60) = 0.81 0.76 0.47 0.68

Tal trong xe qui đổi ra tal trong phân bố đều (T/m’) 1.30 1.21 0.88 1.30

Chiều cao lớp đất tương đương lớn nhất của hoạt tải tinh

toán (m) h, = 0.81m

+ Chiều cao nên đường tinh toán (Hd + Hpl + Hht) = 4,81m

- 1Ó

-SO LƯƠNG COC CAT PHÍA BO MO M1DOAN |KHOANG CÁCH COC |CHIEUDAICOC |CAO TRÌNH ĐINH COC|SOLUGNG |TÔNG (MW)

Doan 1 200cm 10m +1,00 357 cọc 5190Doan 2 300cm 10m +1,00 162 cọc

SO LUONG COC CAT PHÍA BO MO M2DOAN |KHOANG CÁCH COC |CHIEUDAICOC |CAO TRÌNH ĐINH CỌC |SÓLƯỢNG |TONG(M)Doan 1 200cm 10m +1.00 357 coc 5190

Doan 2 300cm 10m +1,00 162 coc

BIEU DO DAP NEN DOAN 1

BIEU ĐỒ DAP NEN THEO GIAI DOANs”

ZF

96

G EF

zs -Ea °

LÌ

LỆ rs fi

| | | | | TL L 1L L | J J J | |} TL J J L | | J J L | | | J J0

300 NGAY

TT Các thông số đạt được Các giai đoạn dap

Giai doan 1 | Giai doan 2 | Giai doan 3

1 | Tốc độ đắp O,lm/ngay | 0,lm/ngay | 0,lm/ngày2 | Chiều cao đắp Hạ 1,00m 2,50m 4,00m3 | Thời gian đắp đất Tụ 10 ngày 15 ngày 15 ngày4 | Thời gian chờ Tore 50 ngày 105 ngày 65 ngày5 | Tổng cộng thời gian thi công T ó0 ngày 120 ngày 80 ngày | 260 ngày6 | Độ cô kết đạt được U ứng với Hạ 92 4% 99 4% 96,7%

7 | Độ lún tong cong dat duoc (m) 0,404 0,890 1,2308 | Độ cô kết U sau cùng 18,76% 65,81% 86,01%

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÁC PHƯƠNG PHAP XỬ LÝ NEN ĐẤT YEU CHO

CONG TRINH DAP KHU VỰC CAN THƠ

A.CÁC GIẢI PHAP XU LY NEN DAT YEUI.LPHƯƠNG PHÁP THAY ĐẤT BANG CÁCH ĐÀO MOT PHAN HOẶC ĐÀOTOAN BỘ DAT YEU

Cac trường hợp sử dung biện pháp thay dat:+ Bê day lớp đất yếu từ 2m trở xuống thì đào toàn bộ đất yếu đến đáy nền đườngtiếp xúc với tầng đất không yếu

+ Dat yếu là á sét, sét dẻo mềm, dẻo chảy, than bùn loại 1 nếu chiều dày đất yếuvượt quá 3-4 m thì có thể đào đi một phần sao cho phần đất yếu còn lại có bề dàynhiều nhất chỉ băng 1/2- 1/3 chiều cao dap tính cả phan đắp chìm trong đất yếu

Giải pháp này là cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nên Khilớp đất yếu có chiều day không lớn, nhỏ hơn 4m, nam trực tiếp dưới nên đường thì cóthé áp dụng các phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dang củanên như đệm cát, đệm đất hoặc bệ phản áp Các phương pháp đệm cát, đệm đất thườngđược sử dung dé thay thé một phân hoặc toàn bộ bê day lớp đất yêu đưới nền đường

Việc thay thé lớp đất yêu bang đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:- Sau khi thay thé lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới nên đường, có vai trò như mộtlớp chịu lực, có khả năng tiếp thu tải trọng bên trên và truyền tải trọng xuống lớp đấtthiên nhiên phía dưới.

- Giảm bớt độ lún toàn bộ va độ lún không đều của công trình, đồng thời làmtăng nhanh quá trình cô kết của nên đất (vì vật liệu thay thế VD (vertical drained) nhưcát thì có hệ số thấm lớn hon)

- Làm tăng khả năng 6n định của công trình, tăng nhanh thời gian 6n định về lúncho công trình.

Phương pháp đệm cát có nhiều tác dụng tốt, thi công đơn giản không đòi hỏi cácthiết bị phức tạp Nhưng nếu lớp đất yếu sâu và nhiều tầng lớp phức tạp thì không nêndùng phương pháp này:

20

-+ Lớp đất yếu phải thay thế có chiều dày lớn hơn 3m, thì lớp vật liệu thay thế

(hiện nay thường dùng Cat) thi công khó khăn, chi phí lớn, cần khối lượng thay thếlớn.

+ Mực nước ngầm cao dé dẫn đến lớp vật liệu thay thế mắt 6n định (các kỹ suthiết kế phải chú ý)

II PHƯƠNG PHAP GIA CÓ NEN DUONG BANG COC CAT1 Khai niệm chung

Cac coc cat bao gôm cát được làm chặt và chèn vào lớp đất mềm yếu bằngphương pháp thay thé Dat được cải tạo bang cọc cát được gọi là dat hỗn hợp Khi chattải, cọc bị biến dang phinh lân vào các tầng dat va phân bồ lại ứng suất ở các mặt cắtbên của dat hơn là truyền ứng suất xuống lớp dưới sâu Điều đó làm cho dat chịu đượcứng suất, kết quả là làm cường độ và khả năng chịu lực của đất hỗn hợp có thể tăng lênvà tính nén lún giảm Ngoài ra nó còn giảm được ứng suất tập trung sinh ra trên cáccọc vật liệu rời.

2 Những phương pháp thi công cọc catCó nhiều phương pháp khác nhau để tạo cọc cát đã được sử dụng trên thế giới.Tuy theo khả năng ứng dung thực tế của chúng va khả năng có được những thiết bị thicông ở từng địa phương Những phương pháp thi công sau đây sẽ được miêu tả tóm tắtcùng với những trường hợp áp dụng tham khảo.

2.1.Phương pháp nén chặt bằng rung độngPhương pháp này được sử dụng dé nâng cao độ chặt của đất rời, không dính bangmột bộ phận rung Bộ phận này chìm vào trong đất nhờ trọng lượng bản thân cùng vớisự phụ trợ của nước và rung động Sau khi đạt tới chiều sâu đã định trước, bộ phậnrung động được từ từ rút lên và chỗ đó được làm đây lại bằng cát Băng cách như vậygây nên sự nén chặt đất

2.2.Phương pháp thay thế bằng rung độngPhương pháp này thiết bị sử dụng tương tự phương pháp nén chặt băng rungđộng Bộ phận rung động được nhấn chìm vao trong đất dưới tác dụng của trọng lượng

2.3.Phương pháp rung động kết hợpPhương pháp nay được dùng phổ biến ở Nhật và áp dụng để gia cố cho đất sétmém yếu khi mực nước ngầm cao Coc sử dụng thường có kết quả là cọc cát nén chặt.Chúng được xây dựng băng cách đóng ống chống tới chiều sâu mong muốn, dùng búarung thang đứng, nặng đặt lên dau ống, đồ vào một thé tích cát nhất định rồi kéo ốnglên từng nắc một, từ từ nhờ búa rung hoạt động từ đáy Quá trình lặp lại cho đến khitoàn bộ cọc vật liệu rời nén chặt được xây dựng xong.

3 Tính chất xây dựng của đất hỗn hợpĐặc tính xây dựng của đất hỗn hợp đã được nghiên cứu đây đủ về khả năng chịutải giới han, lún và ồn định nói chung Trong phan tiếp theo trước hết là trình bàynhững mối quan hệ cơ bản của dat hỗn hợp cũng như cơ chế phá hoại của cọc cát trongđất sét yêu đồng nhất Sau đó giới thiệu khả năng chịu tải giới hạn, độ lún và ôn địnhcủa đất hỗn hợp băng những nghiên cứu thực nghiệm và phân tích

+ Những mối quan hệ cơ bản:Vùng dat chịu ảnh hưởng xung quanh cọc cát được coi gần đúng bang diện tíchhình tròn tương đương Đối với các cọc cát bố trí theo sơ đồ tam giác đều, vòng tròntương đương có đường kính hiệu quả là:

D,=1,05.S (1)

_22-Còn theo sơ đồ hình vuông:

D,=1,13.5 (2)Ở đây: S là khoảng cách giữa các cọc cát

Sơ đồ tam giác đều cho độ chặt của đất bao quanh vùng đất bao quanh cọc tốtnhật

Trụ dat hỗn hợp có đường kính D, gồm dat chịu ảnh hưởng xung quanh và mộtcọc vật liệu rời được coi là một đơn nguyên.

Tỷ diện tích thay thế là tỷ số giữa diện tích của cọc cát với diện tích toàn bộ trụdat tương đương trong phạm vi một đơn nguyên và được thé hiện như sau:

Da=Ci*(SY (4)Ở đây: C¡ là hang số phụ thuộc dang bồ trí coc cát Nếu bố trí hình vuông thìC,=n/4 Theo dạng tam giác đều thì:

Theo dang tam giác déu thi:

OTR (5)

Khi đất hỗn hợp chịu tải, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rang sự tập trung ứng suấtxuất hiện trên cọc vật liệu rời sẽ kèm theo giảm ứng suất trong đất sét ít cứng chắc hơnở xung quanh Điều này có thể giải thích là khi chất tải, độ lún của cọc cát và đất xungquanh xấp xỉ nhau, cho nên ứng suất sẽ tập trung trên cọc cát vì cọc có độ cứng lớnhon đất dính và đất rời xốp ở xung quanh Sự phân bố ứng suất thắng đứng trong phạmvi một đơn nguyên cũng có thể biểu thị băng hệ số tập trung ứng suất sau:

n=—~: (6)Ở đây:

Gø; Là ứng suất trên cọc vật liệu rời.ơ.: Là ứng suất trên dat dính xung quanh.Độ lớn tập trung ứng suất cũng phụ thuộc vao quan hệ giữa độ cứng của cọc vậtliệu rời và đất xung quanh Ứng suất trung bình o trên điện tích một đơn nguyên tươngứng với tỷ diện tích thay thé đã cho a, như sau:

O=05*atoc*(1-a, ) ; (7)

Ứng suất trên cọc va trên đất sét biểu thi qua hệ số tập trung ứng suất là:

nơ2 Ty n-D*a | Be: (8)

Gc= oO

c [l+(n-1)*a, | = HœØ ; (9)Ở đây: p, và Lạ tỷ số ứng suất trên cọc va trên đất sét so với ứng suất trung bìnhtrên diện tích một đơn nguyên.

+ Cơ chế phá hoại :Trong thực tế cọc vật liệu rời thường được xây dựng xuyên qua toàn bộ lớp đấtsét yêu nam trên địa tang ran chắc (cọc chống) Cũng có thé là những cọc mà mũi củachúng chỉ trong phạm vi đất sét yeu (cọc treo) Các cọc vật liệu rời có thể bị phá hoạiriêng từng cọc hoặc cả nhóm.

II PHƯƠNG PHAP XỬ LÝ NEN DAT YEU BANG COC ĐẤT GIA CO XI

MANG

1 Khai niệm chungKết quả phan ứng hóa hoc giữa dat xét tại chỗ và các chất phối trộn (thường là ximăng hoặc vôi bột ) sẽ hình thành các dạng tinh thể liên kết giữa các hạt với nhau,hình thành các cột dat xi mang có cường độ cao làm tang khả năng chiu lực của nên.

Lượng xi mang và nước đã có trong dat chi có hiệu qua lớn nhât khi nào các quátrình kỹ thuật can thiết sau đây được thực hiện triệt dé và hợp lý:

- Làm phá vỡ kết cau của dat- Tron đều dat với xi măng va nước- Bảo đưỡng tot

Nếu không có lượng nước cần thiết trong hỗn hợp đất xi măng thì quá trình thủyphân và thủy hóa xi măng sẽ không đảm bảo Nếu dat không được nghiền kỹ và trộnđều thì cường độ cũng không đảm bảo Đồng thời trong hỗn hợp đất - xi măng ởnhưng điều kiện nhất định xi măng là thành phần chủ yếu, cơ bản làm thay chất lượngvà thay đối những gốc tự nhiện của đất Chính trong xi măng đã chứa sẵn các đặc tínhliên kết có thé có, nếu các đặc tinh này được biến thành hiện thực một cách có hiệuquả thì nó sẽ tăng cho đất độ bên và tính liên kết cao không đổi, không thuận nghịchvà do đó dam bảo sự thay đôi đáng kế về chất các đặc tính tự nhiên của dat

Tính chất xi măng pooclant là một loại bột đá phân tán có thành phần phức tạp, tỉdiện lớn, có khả năng biến cứng khi trộn với nước

Khác với bê tông và vữa xây, đất xi măng (đặc biệt là đất sét min) là loại vật liệumà cốt liệu của nó là các hạt đất có tỉ diện lớn, hoạt tính cao Vì vậy quá trình hóacứng của xi măng và tạo thành trong nó những liên kết cau trúc mới còn phức tạp hơnnhiều, vi đất, đặt biệt là sét mịn còn có tác dụng tương hỗ hóa học và lý hóa với cácchất khác trong đó ké cả các sản phẩm thủy phân xi măng

2 Quá trình thủy hóa và tác dụng giữa xi măng và dat

~ 2S

Cac hop chat hoa hoc co hoat tinh cao, thuong duoc su dung trong xu ly nén la[Ca(OH)2], [Cao], [Ca(OH)2.MgO] Khi trộn xi măng hoặc vôi vào dat, trong dat sẽđiên ra các quá trình trao đôi cation, ximang hóa và cacbonat hóa.

Trong quá trình trao đồi cation, các ion hóa trị 1 trong sét được thay thé bằng ioncanxi hóa trị 2 của vôi Nhìn chung, phản ứng nảy làm giảm tính dẻo, tính biến dạngvà làm tăng độ bên cua dat.

Khi SiO2 và Al203, Fe2O3 của đất tác dụng với vôi sẽ tạo ra các aluminate tựnhiên Thêm vào đó, nhiệt sinh ra trong quá trình phản ứng còn có tác dung làm giamđộ âm của đất Tuy nhiên, quá trình xI măng hóa diễn ra rat chậm và phụ thuộc vàoloại đất, hàm lượng vôi và thời gian xảy ra phản ứng

Quá trình cacbonat hóa diễn ra khi lượng vôi thêm vào không tác dụng với đất,mà chúng tác dụng với CO2 có trong đất hoặc không khí để tạo ra CaCO3 LượngCaCO3 này làm giảm tính dẻo của đất và ngăn cản quá trình xi măng hóa Do đó, khicho vào dat một lượng vôi dư có thê làm giảm hiệu quả của công tác xử ly băng VÔI.

Độ bên của hỗn hop v6i- đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất, thành phan,lượng vôi sử dụng, nhiệt độ và thời gian lưu hóa Trong thực tế, độ bền của hỗn hợpvôi - đất không tăng tuyến tính với ham lượng vôi, néu ham lượng vôi vượt quá mộtgiới hạn nao đó độ bên của hỗn hợp vôi- dat sẽ giảm xuống Lượng vôi tối ưu nămtrong khoảng từ 4,5- 8%, tý lệ sét trong đất càng cao lượng vôi thêm vào cảng tăng.nhiệt độ cảng cao thì tốc độ phản ứng xảy ra càng nhanh và làm cho độ bên của đấttăng lên khi nhiệt độ xuống thập hơn 4°C phan ứng vôi- đất bị chậm lại hoặc khôngxảy ra Các kết quả nghiên cứu của Bell và Courthard (1990) cho thấy độ bên của hỗnhợp vôi - dat đạt giá trị cực đại và 6n định với thời gian lưu hóa khoảng một vài tháng.Một nhân tô nữa ảnh hưởng đến độ bên của hỗn hợp vôi- đất là độ âm tự nhiên của nó.Nhìn chung, độ bên của hỗn hợp vôi- đất càng giảm khi độ âm càng tăng

Với các ưu điểm là tiễn độ thi công nhanh, sử dụng các vật liệu sẵn có tại địaphương, chi phí thấp va rat phù hợp với các công trình xây dựng có quy mô vừa vànhỏ, trong thời gian gần đây phương pháp xử lý nền đất yêu bằng phương pháp trộn ximăng, vôi đã bắt đầu được áp dụng ở Việt Nam Tuy nhiên, cơ sở lý thuyết phục vụ

Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ (Terashi 1997) như sau:Đặc điểm của chất kết dính :

- Loại vật liệu chất kết dính.- Hàm lượng

- Hàm lượng nước trộn thêm vàoĐặc điểm và điều kiện của đất :

- Đặc điểm lý hóa và khoáng vật trong đắt.- Lượng chat hữu co

- Nong độ pH của nước 16 rỗng- Hàm lượng nước

Điều kiện trộn- Mức độ trộn- Số lần trộn- Chất lượng của chất kết dính sử dụngĐiều kiện hoạt động

- Nhiệt độ- Thời gian hoạt động- Độ âm

- Trộn ướt hay trộn khô

Các nhân tô ảnh hưởng ở trên có thé được đánh giá mức độ ảnh hưởng tùy theo

điều kiện thực tế tại hiện trường và các công trình cụ thê nhưng có thể tóm lược các

đặc điểm sau:+ Đặc điểm của chất kết dính có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ của đất được xửlý Vì thế sự lựa chọn chất kết dính hợp lý thực sự ý nghĩa và là vân đề rất quan trọng.Có rất nhiều chất kết dính để có thể chọn cho việc gia cố

+ Các nhân tố ảnh hưởng bởi đặc điểm và điều kiện của đất thì đó là các đặc tính

có hữu của đất và điều kiện hình thành, tồn tai của đất Các điều kiện này thườngkhông thé thay đối được khi áp dụng biện pháp gia cố sâu

+ Các nhân tố ảnh hưởng bởi điều kiện trộn thường rất dễ thay doi và kiểm soáttrong quá trình thực hiện dựa trên khả năng xử lý thực tế tại hiện trường của ngườithực tiếp thực hiện, đặc biệt là của kỹ sư hiện trường

+ Các nhân tố ảnh hưởng trong quá trình hoạt động cũng có thể kiểm soát mộtcách dễ dàng các nghiên cứu trong phòng nhưng không thể kiểm soát được ngoài côngtrường thi công.

4 Một số tác dụng của phương pháp cọc đất gia cố xi măng- Thời gian xây dựng: Có thể đạt được cường độ trong thời gian rất ngắn, nhưvậy có thé rút ngắn thời gian xây dựng công trình đáng kẻ

- Cường độ yêu câu của đât được cải thiện có thê đạt được bởi sự điêu chỉnh hàmlượng chất kết dính thêm vào trong đất tại chỗ

- Độ lún nhỏ: Độ lún của đất được cải thiện tùy thuộc vào tải trọng tính toán,nhưng phương pháp này không là nguyên nhân gây ra biến dạng

- Pham vi áp dụng: Phương pháp cọc dat gia cố xi măng được áp dụng một cáchrộng rãi cả cho đất ở vùng dat liền và các vùng biển Phạm vi áp dụng của phươngpháp này cũng đặc biệt rộng vì nó có thé áp dụng được trong mọi điều kiện (đất tạichỗ, năm ở vùng sâu ) vùng mà khó có thé sử dụng phương pháp truyền thống khác.Xa hơn nữa, phương pháp nay có thé áp dụng bao gồm cả việc 6n định của kết caumóng, nên đường, đập chăn nước, hâm lò, sân bay, bên cảng

- 28

-Phương pháp trộn vôi hay xi măng dưới sâu qua thực tế sử dung đã chứng tỏ làmột phương pháp có hiệu quả để cải tạo tính chất của đất sét yêu Dựa trên qui môthực của khối dap trén coc x1 mang dat, bién dang cua dat duoc cai tao phu thudc vaokiểu mẫu xây dựng Chuyển vi ngang và lún của công trình dạng tường nhỏ hon côngtrình dang cọc Vi thế dang tường có hiệu quả hơn trong việc giảm biến dạng ngang vàbiến dạng thăng đứng

Sử dụng các coc dat gia cô vôi va gia cô xi mang là một phương pháp xử lý nêndat yêu có hiệu quả va được ứng dung kha rộng rãi vào việc gia cô các nên dat yêudưới các công trình xây dựng Việc sử dụng phương pháp nay đã dem lại hiệu quatrong xây dung, tăng nhanh thời gian thi công.

IV THOÁT NƯỚC CÓ KET THEO PHƯƠNG THANG DUNG BANG BACTHAM

1 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bắc thamSử dụng các thiết bị thoát nước thắng đứng để gia tăng quá trình cố kết của đấtyếu được bắt đầu trong thập niên 20 bằng các giếng cát Vào giữa những năm 30walter kjellman, sau đó là viện trưởng viện địa kỹ thuật Thuy Điền đã phat minh ra hệthống thoát nước chế tạo sẵn đâu tiên trên thé giới Sau năm 1939, hệ thông thoát nước

thăng đứng này được sử dụng rộng rãi ở các nước Châu Âu và nhật bản Một vài năm

sau thụy Điển và nhiều nước khác lại trở lại sử dụng giếng cát, do hệ thống thoát nướcchế tạo sẵn có hệ số thấm và lưu lượng thoát nước nhỏ Cho tới năm 1950 hau hết hệthống thoát nước thắng đứng là các giếng cát Với sự phát triển các chất dẻo và vải lọc,từ năm 1980 các hệ thống thoát nước chế tạo sẵn (chủ yếu là bắc thâm) đã trở thànhphô biến do lắp đặt dé dang, mềm dẻo, độ tin cậy cao va chi phí thấp Dé tăng nhanhquá trình cố kết, người ta thường dùng các hệ thống thoát nước thang đứng kết hợp vớigia tải trước băng khối đắp tạm thời hoặc bơm hút chân không

Nhìn chung, phương pháp xử lý nên đất băng hệ thống thoát nước thang đứngkhông hiệu quả trong các trầm tích có hàm lượng vật chất hữu cơ cao, đặc biệt là cácvật chất hữu cơ chưa phân hủy hoàn toàn và than bùn do tính chất lưu biến của các loạidat nay và do sự gia tăng khả năng chịu tải của đất sau khi xử lý là không đáng kể

Bò 4: rò sáu nà n nhện >

+ * +) Be RE RE DED

Sand PleistoceneWith No Improvement With Improvement by

Sand Drainage

Mô hình nên đường xử lý bằng giải pháp thoát nước thang đứngKhi nghiên cứu lý thuyết cố kết của đất bằng thiết bị thoát nước thăng đứngngười ta phải giải quyết bai toán cô kết ba chiều Năm 1942, Carilo đã dé xuất phânbài toán cố kết ba chiều thành tổng hợp của bai toán cô kết theo chiều thắng đứng vabài toán cô kết theo hướng xuyên tâm Barron (1948) đã đưa ra lời giải toàn diện dautiên cho bai toán cô kết của giếng cát Olsen và các tác giả khác (1974) đã lập chươngtrình tính toán bằng phương pháp sai phân hữu hạn để nghiên cứu ảnh hưởng của chattải thay đối theo thời gian, sự thay đổi của hệ số có kết, đặc tính ứng suất - bién dangkhông tuyến tính của đất, ảnh hưởng của các biến dạng lớn và ảnh hưởng của việc lắpđặt thiết bị thoát nước thang đứng đối với quá trình có kết Yoshikoni (1974), Hansbo(1979), Kok (1981), Rixner (1986), Zeng (1989), Bergado (1993), Zhu (2000) và cáctác giả khác đã đưa ra các phương pháp tính toán thông dụng cho bai toán cô kết banghệ thống thoát nước thăng đứng Sau đây là một số vấn đề liên quan đến bài toán cốkết băng hệ thống thoát nước thăng đứng

Theo Carilo mức độ cố kết trung bình của một lớp đất có thé được biéu dién như

Sau:

Trong đó: