LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU NỀN ĐẤT ĐẮP

Nền đất đắp là bộ phận quan trọng của công trình trên nền đất đắp, nếu đất đắp không đạt yêu cầu như thiết kế sẽ dẫn đến những sự cố như hư hỏng, lún, gãy, sập,… cho các công trình trên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

L ỜI CẢM ƠN

Sau quá trình nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ từ thầy hướng dẫn, bạn bè, phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Công trình trường Đai học Thủy Lợi, đến nay luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy

với đề tài: “Giám sát thi công và nghiệm thu nền đất đắp” đã hoàn thành

Tác giả xin gửi lời chân thành cám ơn tới KS Phùng Mạnh Vương, người

đã cung cấp các số liệu cho luận văn này

Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến NGND.GS.TS Lê Kim Truyền, người đã trực tiếp hướng dẫn, và giúp đỡ tận tình tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Do thời gian và kiến thức có hạn, luận văn không thể tránh khỏi những điều thiếu sót Tác giả rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp và những quý vị quan tâm Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ theo địa chỉ email: sondn63@wru.vn

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả

Đoàn Ngọc Sơn

B ẢN CAM KẾT CỦA HỌC VIÊN

Tác giả xin cam kết rằng, nội dung trong luận văn này hoàn toàn được thực hiện bởi chính tác giả dưới sự hướng dẫn của NGND.GS.TS Lê Kim Truyền Các số liệu, kết quả sử dụng trong luận văn hoàn toàn trung thực, nguồn trích dẫn có thực và đáng tin cậy

Tác giả xin cam kết những điều trên là đúng sự thật Tác giả chịu trách nhiệm với những gì mình cam kết

Tác giả

Đoàn Ngọc Sơn

M ục lục

Mục lục

Danh mục hình vẽ

Danh mục bảng biểu

Danh mục chữ viết tắt

Mở đầu 1

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 4

1.1 Mở đầu 4

1.2 Đặc điểm và yêu cầu nền đất đắp 5

1.2.1 Đặc điểm của nền đất đắp 5

1.2.2 Yêu cầu của nền đất đắp 6

1.3 Đất xây dựng và đặc trưng cơ bản của nó 7

1.3.1 Đất xây dựng 7

1.3.2 Đặc trưng của đất xây dựng 8

1.3.3 Lựa chọn đất đắp 15

1.4 Những sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên nền đất đắp 16

1.4.1 Lún nền đất đắp 16

1.4.2 Nứt khối đắp 20

1.4.3 Sạt trượt khối đắp 22

1.4.4 Xói, xói ngầm 24

1.5 Thí nghiệm đầm nén và lựa chọn công cụ 25

1.5.1 Khái niệm về đầm đất 25

1.5.2 Các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng tới hiệu quả đầm nén 26

1.5.3 Lựa chọn công cụ đầm nén đất khi thi công nền đất đắp 28

1.5.4 Thí nghiệm đầm nén 29

1.6 Xử lý tiếp giáp giữa nền và khối đất đắp 42

1.6.1 Nguyên tắc xử lý 42

1.6.2 Cách xử lý 43

Kết luận chương 1 44

CHƯƠNG 2.GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU KHỐI ĐẤT ĐẮP 45

2.1 Những căn cứ để nghiệm thu và giám sát công trình đất đắp 45

2.1.1 Căn cứ tiêu chuẩn hiện hành 45

2.1.2 Căn cứ hồ sơ thiết kế 45

2.2 Nội dung của giám sát thi công khối đất đắp 45

2.2.1 Giám sát vật liệu đất đắp 45

2.2.2 Giám sát khai thác vật liệu đắp 47

2.2.3 Giám sát công tác đắp đất 47

2.3 Giám sát công tác đầm nén đất 48

2.4 Các phương pháp kiểm tra chất lượng đầm nén đất 49

2.4.1 Nội dung kiểm tra chất lượng khối đắp 49

2.4.2 Dụng cụ kiểm tra chất lượng 51

2.5 Phân tích và đánh giá chất lượng khối đất đắp 61

2.5.1 Phương pháp đánh giá 61

2.5.2 Đánh giá kết quả 62

2.5.3 Báo cáo kết quả kiểm tra 62

2.6 Tổ chức và trách nhiệm các cá nhân giám sát thi công nền đất đắp 63

2.6.1 Tổ chức công tác giám sát 63

2.6.2 Trách nhiệm của các đơn vị, cá nhân tham gia giám sát 63

2.7 Công tác nghiệm thu khối đất đắp 68

2.7.1 Căn cứ nghiệm thu 68

2.7.2 Nội dung và trình tự nghiệm thu 68

2.7.3 Thành phần tham gia nghiệm thu 70

2.7.4 Nội dung biên bản nghiệm thu công trình 70

2.7.5 Kết luận và kiến nghị 71

Kết luận chương 2 71

CHƯƠNG 3.GIÁM SÁT VÀ NGHIỆM THU NỀN ĐƯỜNG DÂN SINH CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC LẬP ĐINH XÃ NGỌC THANH THỊ XÃ PHÚC YÊN TỈNH VĨNH PHÚC 73

3.1 Giới thiệu công trình 73

3.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 73

3.1.2 Đặc điểm địa chất vùng tuyến đường dân sinh 74

3.1.3 Quy mô dự án 75

3.1.4 Đặc điểm công trình và yêu cầu xây dựng 76

3.2 Giám sát công tác khai thác vật liệu 77

3.2.1 Yêu cầu vật liệu đối với tuyến đường dân sinh 77

3.2.2 Giám sát công tác khai thác vật liệu 77

3.3 Kiểm soát biện pháp thi công của nhà thầu xây lắp 78

3.4 Giám sát công tác xử lý nền 78

3.5 Giám sát đảm bảo chất lượng 79

3.5.1 Trách nhiệm của cá nhân và tổ chức 79

3.5.2 Nội dung giám sát chất lượng 82

3.5.3 Kiểm tra đánh giá chất lượng nền đắp 84

3.6 Công tác nghiệm thu 85

3.6.1 Căn cứ nghiệm thu 85

3.6.2 Nội dung và trình tự nghiệm thu 86

3.6.3 Thành phần tham gia nghiệm thu 87

Kết luận chương 3 87

Kết luận và kiến nghị 88

Tài liệu tham khảo 90

Phụ lục 92

Danh m ục hình vẽ Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo 3 pha của đất 8

Hình 1.2 Quan hệ giữa trạng thái vật lý và lượng ngậm nước của đất dính 12

Hình 1.3 Độ lún và chênh lệch lún của nền công trình 17

Hình 1.4 Mô phỏng ba pha và cấp phối hạt đất 27

Hình 1.5 Ống lấy mẫu tiêu chuẩn SPT 30

Hình 1.6 Biểu đồ quan hệ sức chịu tải và góc ma sát trong của đất 32

Hình 1.7 Chùy xuyên DPA và DPB 34

Hình 1.8 Biểu đồ kết quả thí nghiệm xuyên động 35

Hình 1.9 Biểu đồ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh 37

Hình 1.10 Bố trí thí nghiệm với một trị số của chiều dày rải đất h1 40

Hình 1.11 Biểu đồ các đường đầm nện 41

Hình 1.12 Các đường quan hệ giữa h, N, w và γK khi thí nghiệm đầm nén đất có tính dính 41

Hình 1.13 Các đường quan hệ giữa dung trọng khô, số lần đầm nén và chiều dày rải đất khi đầm nén thí nghiệm đất không có tính dính 42

Hình 1.14 Tạo độ nhám bề mặt tiếp giáp giữa khối đắp và nền 43

Hình 1.15 Tường lõi và chân khay bằng đất 43

Hình 1.16 Cọc gia cố tăng tiếp giáp giữa nền và khối đắp 44

Hình 2.1 Máy đo dung trọng đất bằng phóng xạ 54

Hình 2.2 Mô hình tia phóng xạ thu và phát khi máy đặt ở các vị trí khác

nhau 55

Hình 2.3 Dao vòng dùng trong thí nghiệm đo dung trọng của đất 56

Hình 2.4 Phương pháp đo thể tích lỗ thí nghiệm 60

Hình 3.1 Vị trí địa lý vùng công trình trong bản đồ tỉnh Vĩnh Phúc 73

Danh m ục bảng biểu Bảng 1.1 Trọng lượng riêng của một số loại đất 9

Bảng 1.2 Trạng thái của đất cát 11

Bảng 1.3 Các trạng thái độ chặt của cát 12

Bảng 1.4 Trạng thái của đất dính dựa theo chỉ số lỏng 13

Bảng 1.5 Bảng phân loại đất theo độ cứng 14

Bảng 1.6 Bảng phân loại đầm 27

Bảng 1.7 Các đặc trưng của cát được diễn dịch từ thí nghiệm SPT 31

Bảng 1.8 Trạng thái của đất và sức kháng nén đơn được diễn dịch từ kết quả thí nghiệm SPT 32

Bảng 1.9 Trạng thái của cát theo thí nghiệm xuyên tĩnh 38

Bảng 1.10 Góc ma sát trong xác định theo thí nghiệm xuyên tĩnh 38

Bảng 1.11 Kết quả thực nghiệm trị số α và qc ở khu vực Hà Nội 38

Bảng 2.1 Độ ẩm khống chế ứng với khối lượng thể tích của một số loại đất 46 Bảng 2.2 Số lượng mẫu đất kiểm tra tương ứng với khối lượng thể tích

đất đắp 51

Bảng 2.3 Quy định số tổ mẫu kiểm tra khối đắp 61

Bảng 2.4 Sai lệch cho phép của bộ phận công trình đất so với thiết kế 69

Danh m ục chữ viết tắt

XDCT Xây dựng công trình

TVTK Tư vấn thiết kế

TVGS Tư vấn giám sát

CĐT Chủ đầu tư

[số thứ tự] Trích dẫn tài liệu tham khảo

M ở đầu

1 Tính c ấp bách

Nước ta là nước đang phát triển, nền kinh tế phát triển chưa mạnh mẽ Do

đó, trong đầu tư XDCT, việc lựa chọn kết cấu, phương pháp thi công tiết kiệm chi phí được đánh giá cao Trong các kết cấu thường được sử dụng, kết cấu đất đắp luôn rất được chú trọng nhờ chi phí vật liệu thấp, không mất nhiều chi phí

vận chuyển và công nghệ thi công đơn giản Nền đất đắp được đầm chặt là một trong những phương pháp cải tạo nền đất nhằm tăng khả năng chịu tải của nền

Nền đất đắp là bộ phận quan trọng của công trình trên nền đất đắp, nếu đất đắp không đạt yêu cầu như thiết kế sẽ dẫn đến những sự cố như hư hỏng, lún, gãy, sập,… cho các công trình trên đó, nên việc giám sát thi công và nghiệm thu

nền đất đắp đòi hỏi rất chặt chẽ

Các công trình đất đắp phổ biến ở nước ta như đê, đập, đường giao thông,… Mỗi loại công trình đều có yêu cầu khác nhau nên đất cũng khác nhau phù hợp với yêu cầu đó Điều đó khiến việc lựa chọn loại đất đắp cần được chú

trọng, vì nó ảnh hưởng tới chất lượng, chi phí đầu tư XDCT Do đó, cần phải thí nghiệm đánh giá chính xác cấp phối, tính chất cơ lý, khả năng chống thấm,… của đất để đảm bảo chất lượng nền công trình

Các yếu tố ngoại cảnh có ảnh hưởng tới chất lượng của đất như: độ ẩm, nhiệt độ, gió,… Các yếu tố này có thể thể làm giảm chất lượng đất hoặc tăng chất lượng đất Để chất lượng khối đất đắp được tốt cần có quy trình giám sát vật liệu

để tránh lẫn vật liệu kém chất lượng vào công trình

Việc thi công đất đắp theo quy trình Rải – San – Đầm Trong quá trình thi công các khâu thi công này có ảnh hưởng tới khâu khác và ảnh hưởng tới chất lượng công trình Do đó việc thi công đất đắp cần có một quy trình hoàn chỉnh để đảm bảo chất lượng khối đất đắp đạt yêu cầu, tránh các sự cố cho các công trình

nằm trên nó

Ngoài việc lựa chọn được loại đất đắp, công công cụ thi công,… chúng ta

cần chú ý đến quá trình thi công, công tác giám sát để đảm bảo chất lượng khối

đất đắp, tránh để chất lượng khối đất đắp kém chất lượng hoặc chỗ đạt, chỗ không đạt yêu cầu của thiết kế

Những sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên khối đất đắp như: lún, nghiêng, nứt nẻ,…Các sự cố này phần lớn do chất lượng của khối đất đắp không đạt yêu cầu của thiết kế gây nên, nó gây thiệt hại lớn đối với kinh tế xã hội

và đời sống dân cư khu vực đó, làm cho công trình đạt hiệu quả thấp Nguyên nhân chất lượng khối đất đắp không đạt theo yêu cầu của thiết kế là do công tác giám sát và nghiệm thu công trình của các tổ chức, cá nhân liên quan chưa làm tròn trách nhiệm của mình

Đề tài “Giám sát thi công và nghiệm thu nền đất đắp” sẽ đưa ra các quy

trình về giám sát thi công và nghiệm thu nền đất, đưa ra cách đánh giá chất lượng

khối đất đắp trong xây dựng các công trình

2 M ục đích của luận văn

− Nắm được đặc điểm làm việc của nền đất đắp và sự cố có thể xảy ra (lún, nghiêng,…)

− Nắm được các nhân tố ảnh hưởng đến độ đầm chặt đất và phương pháp đầm chặt

− Các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng đầm chặt đất và nội dung nghiệm thu nền đất đắp

3 Ph ạm vi nghiên cứu

Những công trình xây dựng thuộc loại đắp đất

4 Phương pháp nghiên cứu của luận văn

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn là

- Phương pháp điều tra thực địa và phân tích thống kê;

- Phương pháp kế thừa trong nghiên cứu

5 Các k ết quả của luận văn

Các kết quả dự kiến đạt được trong quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn như sau:

- Xác định được quy trình giám sát thi công và nghiệm thu công trình nền đất đắp

- Xác định các yếu tố ảnh hướng tới hiệu quả đầm lèn đất

- Xác định một số sự cố khi thi công đắp đất và cách khắc phục

6 B ố cục của luận văn

Luận văn bao gồm 3 chương Nội dung khái quát của các chương như sau:

- Chương 1 Tổng quan Trong chương này tác giả nêu ra các đặc điểm

của đất xây dựng nói chung, của đất đắp nói riêng, các thí nghiệm đầm nén, việc lựa chọn thiết bị thi công, các sự cố có thể xảy ra trong thi công

và cách khắc phục

- Chương 2 Giám sát thi công và nghiệm thu khối đất đắp Nội dung

chính của chương này đề cập tới các quy trình giám sát thi công ngoài

hiện trường và nghiệm thu đánh giá chất lượng của khối đắp

- Chương 3 Giám sát và nghiệm thu nền đường dân sinh công trình

“H ồ chứa nước Lập Đinh xã Ngọc Thanh thị xã Phúc Yên tỉnh Vĩnh Phúc” Chương này giới thiệu về công trình hồ chứa nước Lập Đinh, công tác giám sát vật liệu đất đắp, kiểm soát biện pháp thi công, giám sát đảm

bảo chất lượng, kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng khối đắp

- K ết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 T ỔNG QUAN 1.1 M ở đầu

Nền đất đắp là một trong những giải pháp xử lý nền khi gặp địa chất xấu

hoặc đắp lại sau khi thi công các công trình ngầm, công trình phải mở móng tự nhiên

Ngày nay các công trình trên nền đất đắp rất phổ biến như nhà cửa, kênh mương, đường giao thông, công trình kiến trúc văn hóa,… Sự phổ biến đó có được nhờ nó có chi phí thấp hơn, thi công đơn giản, vật liệu sẵn có trong tự nhiên, kinh nghiệm thực hiện công tác đất của con người nhiều

Ở Nhật Bản, một đất nước gồm rất nhiều đảo nhỏ thì việc XDCT trên nền đất đắp là khá phổ biến Tại đất nước này có rất nhiều công trình được xây dựng trên nền đất đắp tiêu biểu như: Sân bay quốc tế Kansai – Osaka, công trình được xây dựng trên một hòn đảo nhân tạo (được tạo ra bởi việc đắp đất, đá để hình thành đảo)

Tại Việt Nam, việc phát triển công nghiệp khiến cho các khu công nghiệp

mọc lên rất nhiều Đại đa số chúng được xây dựng trên phạm vi đất nông nghiệp

cũ sau khi đã được đắp đất nền mới Sau khi xử lý nền đất đắp chắc chắn, các nhà xưởng được xây dựng phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của chúng ta Đồng thời, quá trình xây dựng nông thôn mới xây dựng nhiều con đường xuyên qua các khu dân cư giúp giao thông đi lại được thuận tiện hơn Chúng thường được xây dựng trên nền đất đắp Thêm vào đó những kênh dẫn nước cũng được xây dựng phục vụ nhu cầu của dân Chúng có thể là kênh nổi hay kênh trìm nhưng thường nằm trên nền đất đắp

Hiện nay, các công trình trên nền đất đắp được xây dựng với quy mô và kích thước ngày càng lớn hơn, tải trọng tác dụng lên nền tăng lên Để đáp ứng được nhu cầu đó cần có các công nghệ thi công mới hơn để xử lý nền nhằm nâng

sức chịu tải của nền, chống thấm (giảm khả năng thấm) cho nền Vấn đề này khiến cho quy trình thi công, nghiệm thu cần được hoàn thiện hơn để bắt kịp các công nghệ mới

1.2 Đặc điểm và yêu cầu nền đất đắp

Nền công trình là bộ phận rất quan trọng của công trình; toàn bộ tải trọng

của phần trên của công trình tác động trực tiếp lên nền Nền cần có sức chịu tải

lớn để đảm bảo an toàn công trình, mọi hư hỏng của nền đều có ảnh hưởng ít nhiều tới phần trên công trình

Nền công trình có thể làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như: đá, đất, cát,… Trong nền đất thì có nền đất đắp, nền đất tự nhiên Nền đất đắp là nền được hình thành qua quá trình đắp đất lên phần đất trũng thấp để đạt đến cao độ

cần thiết làm nền công trình Nền đất tự nhiên là nền hình thành trên mặt đất sẵn

có hoặc bóc bỏ một lớp đất trên bề mặt

Nền đất đắp hay còn gọi là “nền đất mượn”, được sử dụng khi nền đất tự nhiên thấp hơn yêu cầu Phần nền đắp có thể mỏng hoặc dày tùy theo yêu cầu của thiết kế Do là phần đất đắp thêm, không liền thổ với đất tự nhiên nên có một số đặc điểm và yêu cầu khác so với nền tự nhiên

1.2.1 Đặc điểm của nền đất đắp

Nền đất đắp là nền được hình thành trên nền đất cũ hoặc đắp lại sau khi thi công các công trình ngầm hoặc mở móng lộ thiên Nền có thể được đắp bằng loại đất như đất tự nhiên hoặc loại đất khác Khối đắp thường nằm trên nền tự nhiên sau khi đã bóc bỏ phong hóa, bóc bỏ lớp đất yếu, xử lý bề mặt Độ đầm chặt của

khối đất đắp cũng phụ thuộc vào khả năng chịu lực sẵn có của nền tự nhiên Nếu

nền tự nhiên yếu mà không được xử lý thì nền đắp cũng không có được sức chịu

lực tốt nhất có thể

Đất để đắp nền là đất được đào rồi đắp xuống nên các tính kháng cắt, khả năng chịu lực, độ cố kết, hệ số đầm chặt phụ thuộc vào loại đất được sử dụng và quy trình rải – san – đầm Tính đồng nhất của vật liệu đắp ảnh hưởng tới độ đầm

chặt, khả năng chịu lực, tính lún của nền

Nền đất đắp có thể chia làm hai loại: loại nền chịu lực; loại nền vừa chịu

lực, vừa chống thấm Nền chịu lực được sử dụng khi người ta chỉ cần chịu toàn

bộ tải trọng phần trên công trình tác động xuống Trường hợp này thường là nền

nhà, nền xưởng, hoặc một số công trình đơn thuần Nền vừa chịu lực, vừa chống

thấm được sử dụng khi yêu cầu công trình phía trên cần nền có sức chịu lực và hệ

số thấm nhỏ Đó là các công trình như đường giao thông, các công trình thủy lợi như đê, kênh, đập,…

1.2.2 Yêu c ầu của nền đất đắp

- Khả năng chịu lực của bộ phận nền được xử lý đạt yêu cầu chịu tải của thiết kế đảm bảo an toàn cho công trình phía trên, tránh hiện tượng lún, lún không đều, nứt, gãy,…

Một số yêu cầu của nền đất đắp theo mục 4.3 (Đào và đắp đất) trong TCVN 4447 : 2012 Công tác đất – Thi công và nghiệm thu:

- Khi đắp đất trên nền đất ướt hoặc có nước, trước khi tiến hành đắp đất

phải tiến hành tiêu thoát nước, vét bùn, khi cần thiết phải đề ra biện pháp

chống đùn đất nền sang hai bên trong quá trình đắp đất Không được dùng đất khô nhào lẫn đất ướt để đầm nén

- Trước khi đắp đất phải tiến hành đầm thí nghiệm tại hiện trường với từng

loại đất và từng loại máy đem sử dụng để xác định: chiều dày lớp rải, số

lần đầm lèn, độ ẩm tốt nhất

- Đối với công trình thủy lợi, nếu trong thiết kế không quy định việc sử

dụng đất đắp không đồng nhất thì đất có hệ số thấm nhỏ phải đắp ở phía thượng lưu và đất có hệ số thấm lớn hơn phải đắp ở phía hạ lưu công trình

- Trước khi đắp đất hoặc rải lớp đất tiếp theo để đầm, bề mặt lớp trước phải được đánh xờm

- Trên bề mặt nền đắp, phải chia ra từng ô có diện tích bằng nhau để cân

bằng giữa đầm và rải đất nhằm bảo đảm dây chuyền hoạt động liên tục

- Khi rải đất để đầm, cần tiến hành rải từ mép biên tiến dần vào giữa Đối

với nền đất yếu hay nền bão hoà nước cần phải rải đất giữa trước tiến ra mép ngoài biên, khi đắp tới độ cao 3 m thì công tác rải đất thay đổi lại từ mép biên tiến vào giữa

- Chỉ được rải lớp tiếp theo khi lớp dưới đã đạt khối lượng thể tích khô thiết

kế Không được phép đắp nền những công trình dạng tuyến theo cách đổ

tự nhiên, đối với tất cả loại đất

- Đất đắp ở mái dốc và mép biên phải rải rộng hơn đường biên thiết kế từ

20 cm đến 40 cm tính theo chiều thẳng đứng đối với mái dốc Phần đất không đạt khối lượng thể tích khô thiết kế phải loại bỏ và tận dụng vào

phần đắp công trình Nếu trồng cỏ để gia cố mái đất thì không cần bạt bỏ

phần đất tơi đó.[10, tr.13, 14]

- Công cụ đầm lèn phải phụ thuộc vào loại đất, diện tích và chiều dày của

nền

- Cần phải đắp đất bằng loại đất đồng nhất về chỉ tiêu cơ lý

- Công tác thay đổi độ ẩm của loại đất dính phải tiến hành bên ngoài mặt

bằng thi công

1.3 Đất xây dựng và đặc trưng cơ bản của nó

1.3.1 Đất xây dựng

Đất là sản phẩm phong hóa từ đá gốc (đá trầm tích, đá mác ma, đá biến

chất), do đó đất tồn tại rất nhiều trong tự nhiên, trên khắp bề mặt của trái đất

Đất gồm các hạt đất (hạt khoáng vật) tổ hợp thành, giữa các hạt hình thành

lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí Chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất

hoặc không có liên kết (đất rời) hoặc có liên kết (đất dính) nhưng cường độ liên

kết rất bé so với cường độ bản thân hạt đất Như vậy đất có đặc tính rõ rệt là vật

thể rời rạc, phân tán và có nhiều lỗ rỗng, do đó đất có tính thấm nước, tính ép co

và nén lún; tính ma sát, tính kháng cắt và có khả năng đầm chặt Đó là những đặc điểm khác biệt so với các vật liệu liên tục khác

Lớp đất trên mặt vỏ quả đất thường dùng để trồng trọt dày khoảng 0,5 m đến 1 m gồm có đất lẫn nhiều chất mùn hữu cơ tạo thành thường gọi là đất nông nghiệp hay “thổ nhưỡng”

Lớp đất nằm dưới lớp đất thổ nhưỡng hoặc sâu hơn được sử dụng vào mục đích XDCT, gọi là đất xây dựng Đất xây dựng thường dùng để làm nền công

trình – gọi là nền đất, đắp đê đập, nền đường – gọi là đất đắp, đào đường hầm,

xây dựng cống ngầm trong đất – đất trở thành môi trường xây dựng

Tính chất và độ bền của đất xây dựng ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến

chất lượng, quy mô công trình và kinh tế kỹ thuật của công trình

1.3.2 Đặc trưng của đất xây dựng

Theo Đặng Bình Minh thì đất là một thực thể phúc tạp gồm ba thành phần chính:

- Các hạt khoáng tạo nên cốt đất ta gọi là pha rắn

- Phần dịch thể lỏng (nước) lấp đầy trong cốt đất ta gọi là pha lỏng

- Phần khí xem kẽ trong các chỗ rỗng của cốt đất ta gọi là pha khí

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo 3 pha của đất

Soil

W Ww

Ws

VaVw

VsVrV

1.3.2.1 Các chỉ số cơ lý của đất

a Trọng lượng riêng G (T/m3

)

Trọng lượng riêng của đất là tỷ số giữa trọng lượng của đất và trọng lượng riêng

của nước cùng thể tích ở nhiệt độ 40C

Bảng 1.1 Trọng lượng riêng của một số loại đất

b Lượng ngậm nước của đất ω (%)

Lượng ngậm nước trong đất là tỷ số giữa lượng nước trong đất và trọng

lượng của đất, được tính theo tỷ lệ phần trăm

Lượng ngậm nước là chỉ tiêu vật lý quan trọng về độ ẩm của đất Sự thay

đổi lượng ngậm nước trong đất phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên Lượng ngậm

nước trong đất càng cao thì cường độ chịu lực trong đất càng giảm Người ta

dùng phương pháp sấy khô đất trong phòng thí nghiệm để xác định lượng ngậm

nước của chúng

c Dung trọng của đất γ (T/m3

) Dung trọng của đất là trọng lượng đơn vị thể tích của đất, đơn vị là kg/m3, T/m3

Dung trọng đất trong thiên nhiên nói chung không đều

d Dung trọng khô γd (T/m3)

Dung trọng khô là dung trọng phần rắn trong đơn vị thể tích của đất

Dung trọng khô chính là chỉ tiêu dùng để đánh giá độ chặt của đất đắp

e Dung trọng bão hòa γsat (T/m3)

Dung trọng bão hòa của đất là trọng lượng đơn vị thể tích của đất khi đất chứa

đầy nước trong lỗ rỗng

Trong công thức trên thì γw = 10 kN/m3

f Dung trọng nổi γ’ (T/m3

) Dung trọng nổi được xác định theo công thức:

g Hệ số rỗng e

Hệ số rỗng là tỷ số giữa thể tích rỗng trong đất và thể tích hạt đất

Hệ số rỗng được thể hiện bằng số thập phân Hệ số rỗng thể hiện độ chặt của đất

trong thiên nhiên

(1.10)

h Tỷ lệ rỗng của đất n (%)

Tỷ lệ rỗng là tỷ số giữa thể tích rỗng chiếm chỗ và thể tích của toàn bộ hạt đất

Chúng được thể hiện bằng tỷ lệ %

i Độ bão hòa của đất Sr (%)

Độ bão hòa của đất là tỷ số giữa thể tích rỗng chứa đầy nước và thể tích

rỗng toàn bộ có trong đất Người ta biểu thị độ bão hòa nước của đất bằng tỷ lệ %

Dựa vào chỉ số Sr người ta xác định đất cát ở ba trạng thái như sau:

“Độ chặt của đất không dính có quan hệ mật thiết với đất công trình (đất

xây dựng) Độ chặt đất không dính cáo thì cường độ chịu lực của nền cao và ngược lại Cùng một loại đất như nhau nếu hệ số rỗng càng nhỏ thì độ chặt càng

lớn Tùy theo giá trị của hệ số rỗng mà ta chia các trạng thái khác nhau: chặt,

chặt vừa, hơi chặt và tơi xốp.”[9, tr.14]

Sr =VVw

Bảng 1.3 Cỏc trạng thỏi độ chặt của cỏt

Chặt Chặt vừa Hơi chặt Tơi xốp

Sỏi nhỏ, cỏt thụ, cỏt vừa e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,75 0,75 ≤ e ≤ 085 e > 0,85

Cỏt mịn – Bụi cỏt e < 0,7 0,7 ≤ e ≤ 0,85 0,85 ≤ e ≤ 0,95 e > 0,95

b Đất dớnh

Trong cuốn Thi cụng đất của Đặng Bỡnh Minh (2011) cú nờu:

• Lượng ngậm nước giới hạn trong đất dớnh

Do lượng ngậm nước trong đất dớnh khỏc nhau mà nú cú thể ở trạng thỏi

cứng, nửa cứng, dẻo hoặc chảy lỏng Tựy theo lượng ngậm nước mà đất dớnh cú

thể chuyển từ trạng thỏi này sang trang thỏi khỏc

Lượng ngậm nước giới hạn khiến cho đất dớnh chuyển từ trạng thỏi dẻo sang trạng thỏi chảy được gọi là giới hạn lỏng (cũn gọi là lượng ngậm nước giới

hạn trờn của trạng thỏi dẻo) Ký hiệu là ωL

Lượng ngậm nước giới hạn khiến cho đất cứng chuyển sang trạng thỏi dẻo được gọi là giới hạn chảy dẻo (cũn gọi là lượng ngậm nước giới hạn dưới của

trạng thỏi dẻo) Ký hiệu là ωp

Đất dớnh ở trạng thỏi nửa cứng dần dần bốc hơi và thể tớch dần dần co lại,

co đến lỳc khụng co thờm được nữa thỡ lượng ngậm nước giới hạn lỳc đú được

gọi là giới hạn co Ký hiệu ωs

Cỏc giới hạn trờn được biểu thị bằng % Quan hệ giữa trạng thỏi và lượng

ngậm nước của đất dớnh được thể hiện qua hỡnh sau

Hỡnh 1.2 Quan h ệ giữa trạng thỏi vật lý và lượng ngậm nước của đất dớnh

• Chỉ số dẻo của đất dớnh Ip

0 Trạng thái

cứng Trạng tháinửa cứng Trạng tháidẻo Trạng tháicó thể chảy

lỏngGiới hạn co Giới hạn dẻo Giới hạn lỏng Lượng ngậm nước

Chỉ số dẻo chính là hiệu số giữa giới hạn lỏng ωL và giới hạn dẻo ωp Đó

chính là phạm vi thay đổi lượng ngậm nước của trạng thái dẻo

Đất càng mịn thì số lượng hạt mịn trong đất nhiều vì thế mà lượng ngậm

nước kết hợp với bề mặt hạt càng nhiều Dĩ nhiên chỉ số dẻo cũng Ip cũng càng

cao

Nếu trong đất không có hạt đất kết dính thì Ip = 0

Lượng ngậm nước tương đối của hạt đất dính trên 3%, giá trị Ip > 3% thì

đất bắt đầu xuất hiện các đặc tính của đất dính Dựa trên trị số của Ip người ta có

Chỉ số lỏng của đất dính được thể hiện theo công thức

Theo công thức trên, khi lượng ngậm nước tự nhiên của đất ω có giá trị

ω < ωp thì IL ≤ 0 và đất tự nhiên ở trạng thái rắn Đất tự nhiên ở trạng thái lỏng

khi ω > ωL và IL > 1 Như vậy IL càng lớn thì đất càng mềm và ngược lại

Dựa trên chỉ số lỏng người ta phân ra các trạng thái của đất

Bảng 1.4 Trạng thái của đất dính dựa theo chỉ số lỏng

c Phân loại đất xây dựng

- Đất đắp do con người tạo nên: dùng đất tự nhiên để đắp Đất đắp là phế

liệu, xà bần; đất đắp bằng phương pháp bồi thủy lực do tàu hút (xáng thổi)

tạo nên

- Đất hữu cơ: Loại đất có hàm lượng hữu cơ > 5% (với đất dính) và > 3% (với đất cát) Khi lượng hữu cơ lớn hơn 25% thì ta gọi chung là đất than bùn Đất than bùn có lượng ngậm nước cao, tính co nén cao

- Đất tự nhiên là đất nền xây dựng, đất dùng để đắp Đất tự nhiên được phân theo độ cứng được cho trong bảng sau

Bảng 1.5 Bảng phân loại đất theo độ cứng

Dụng cụ đào bới

0,8 ÷ 1 1750 ÷

1900

Cuốc, cuốc chim, xà beng

4 ÷ 10 2200 ÷

2900

Ít khi dùng

cuốc chim, thường nổ mìn

đá huyền vũ, andesite hơi bị phong hóa, đá porphyrite

- Đất có thành phần hạt không đồng đều, không quá nhiều hạt to, không quá nhiều hạt nhỏ

- Dung trọng khô của đất lớn hơn hoặc bằng dung trọng khô thiết kế, độ ẩm

tự nhiên không quá cao hay quá thấp

- Hệ số thấm tùy thuộc vào loại công trình (phần chống thấm, hệ số thấm khoảng 10-6 cm3/s; phần yêu cầu chống thấm ít hơn, hệ số thấm khoảng

10-5 cm3/s;…)

- Độ ẩm tối ưu đạt được trong phòng thí nghiệm và đất tự nhiên không chênh lệch nhiều

- Đất có lực dính và góc ma sát trong phù hợp với biện pháp thi công đề ra

- Đất không lẫn tạp chất hữu cơ quá so với quy định

1.4 Nh ững sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên nền đất đắp

“Nền móng vững chắc là cơ sở cho sự an toàn của nhà và công trình Về

mặt kinh tế, phần nền móng thường chiếm từ 30%, có khi đến 40% giá thành XDCT nói chung, vì vậy một giải pháp nền móng tốt sẽ có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật quan trọng Ngược lại nếu xảy ra một sai lầm nào đó trong khâu nền móng (khảo sát, thiết kế, thi công, sử dụng) sẽ dẫn đến rất tốn kém để khắc phục và có khi không thể sửa chữa được

Những dấu hiệu biểu hiện sự hư hỏng nền móng thường phát hiện rất

chậm và lại xuất hiện ở những bộ phận kết cấu bên trên như nứt, nghiêng, võng, trượt cục bộ hoặc sụp đổ,…Vì vậy, khi gặp sự cố, phải xem xét công trình toàn

diện, chuẩn đoán theo các loại biến dạng quan trắc được, tìm ra nguyên nhân (trong đó có thể có nguyên nhân nền móng) và thiết kế phương án sửa chữa.” [8,

Như đã biết đất là môi trường rời rạc phân tán và có tính rỗng cao, do đó khi chịu lực ứng suất nén lún (do tải trọng công trình và trọng lượng bản thân gây ra) đất nền sẽ bị ép co và biến dạng làm cho mặt nền bị hạ thấp kéo theo sự hạ

thấp đáy móng công trình so với vị trí ban đầu Hiện tượng đó quen gọi là hiện tượng lún của nền công trình Về định lượng, độ lún của nền chính là độ ép co và

biến dạng thẳng đứng của khối đất nền do ứng suất nén lún gây ra

Trong thực tế hiện tượng lún của nền không xảy ra tức thời, trái lại xảy ra trong một thời gian sau đó mới kết thúc Độ lún của nền lúc quá trình lún kết thúc

gọi là độ lún ổn định hay độ lún hoàn toàn, còn độ lún ở một thời điểm nào đó trong quá trình nền đất đang lún gọi là độ lún chưa ổn định hay độ lún theo thời gian

Hiện tượng lún xảy ra nhanh hay chậm, quá trình lún kết thúc sớm hay

muộn tùy thuộc vào tính chất đất nền và tải trọng công trình Với nền đất dính,

hiện tượng lún xảy ra chậm và kéo dài Nói chung khi thi công xong công trình,

độ lún của nền đất chỉ đạt 50 ÷ 60% độ lún ổn định, sau đó lún còn kéo dài Với

nền đất rời hiện tượng lún xảy ra nhanh hơn và kết thúc sớm hơn, thường kết thúc khi công trình vừa thi công xong Do vậy xác định độ lún theo thời gian đối

với nền đất rời không có ý nghĩa thực tiễn đáng kể

Hình 1.3 Độ lún và chênh lệch lún của nền công trình

Tải trọng công trình phân bố không đều, cấu tạo đất nền không đồng chất

sẽ gây hiện tượng lún không đều Chênh lệch lún của nền được xác định bằng

hiệu số của hai độ lún tại hai điểm khác nhau ở mặt nền và đáy móng Hình 1.3

thể hiện độ lún và chênh lệch lún của nền công trình Ở hình (a) là chênh lệch lún

giữa hai móng đơn của công trình, còn hình (b) là chênh lệch lún giữa hai điểm mép móng công trình Chênh lệch lún càng lớn càng bất lợi đối với sự làm việc bình thường của công trình Nếu chênh lệch lún quá lớn, vượt quá phạm vi cho phép, công trình sẽ bị nghiêng lệch dẫn đến hư hỏng công trình Chính vì vậy trong nhiêu trường hợp tuy tải trọng ngoài không lớn lắm, chưa đạt đến giá trị tải

trọng giới hạn (pgh) gây trượt nền nhưng công trình đã bị nghiêng đổ hư hỏng do lún và chênh lệch lún của nền quá lớn

Hiện nay thường dùng hai phương pháp sau đây để xác định độ lún ổn định của nền Phương pháp tổng cộng độ lún từng lớp và phương pháp lý thuyết đàn hồi Cả hai phương pháp đều dựa trên giả thiết đất nền là vật thể bán không gian biến dạng tuyến tính Điều này được xem là thỏa mãn và cho phép áp dụng định luật ép co, định luật Hooke và lý thuyết đàn hồi để tính toán độ lún ổn định

của nền nếu khống chế tải trọng công trình nhỏ hơn hoặc bằng tải trọng giới hạn tuyến tính p0 (p ≤ p0).[2, tr 165, 166]

1.4.1.2 Nguyên nhân

Hiện tượng lún nền đất đắp xảy ra do một số nguyên nhân sau:

- Quá trình thi công nền và phần công trình phía trên khiến cho phần đất phía dưới chịu tác động của các lực kéo dài Điều đó dẫn tới hiện tượng phá vỡ liên kết của đất, các hạt đất không còn liên kết và bị đẩy sang hai bên, khiến cho nền công trình lún xuống

- Quá trình dịch chuyển các hạt và thu hẹp lỗ rỗng Khi đất được đào lên để

vận chuyển đi đắp, trật tự của nó bị thay đổi, không còn trạng thái ổn định Khi đắp đất, qua quá trình đầm lèn và trọng lượng bản thân cũng như công trình phía trên, các hạt đất tự sắp xếp lại vị trí, thu hẹp lỗ rỗng giữa chúng Điều này đồng nghĩa với việc thể tích thu lại, với diện tích bề mặt không đổi nên chiều dày khối đắp giảm xuống hay nền bị lún

- Quá trình cố kết thấm và cố kết từ biến của đất Đây là quá trình trọng lượng bản thân và trọng lượng công trình phía trên tác động với điều kiện

không có chuyển dịch ngang, nước trong lỗ rỗng thoát ra ngoài khiến cho

thể tích của khối đất giảm, độ rỗng giảm theo

- Quá trình đắp đất sử dụng đất có độ ẩm quá cao, quá trình đầm chặt không

thực hiện được Lượng nước trong lỗ rỗng là lớn, áp lực nước cao khiến

việc đầm khó khăn nên việc sắp xếp lại trật tự của đất khó khăn Qua thời gian lượng nước thoát ra ngoài qua quá trình thấm, cố kết thấm, bốc hơi,… Khi đó áp lực nước giảm, trọng lượng bản thân nén khiến cho lỗ

rỗng giảm, đất chặt lại, làm cho chiều cao khối đắp giảm

- Phần đáy nền của khối đắp có địa chất yếu, khi chịu tác động của trọng lượng khối đắp thì biến dạng lún làm khối đắp lún xuống

- Do tính chất vật lý của loại đất đem đắt, nếu đó là loại đất có tính co ngót cao thì sau một thời gian qua quá trình cố kết thấm nước thoát ra khiến cho thể tích co lại rất lớn

- Khi thi công không thực hiện đúng quy trình đầm lèn như đầm không đủ

tải trọng, số lượt, hay phạm vi đầm chưa đúng yêu cầu khiến cho đất bị lún, lún không đều nhau ở các phần khác nhau

Tất cả đều diễn ra trong một thời gian chứ không phải xảy ra tức thời

1.4.1.3 Phòng chống

- Hiện tượng cố kết thấm hay tự sắp xếp lại trật tự là hai hiện tượng mà ta

có thể khắc phục qua quá trình đầm lèn đất Với việc cho lượng nước hợp

lý, sử dụng đầm có tải trọng thích hợp khiến cho thể tích rỗng của đất

giảm, tránh được hiện tượng lún sau này Thêm vào đó quá trình thi công công trình có chiều cao lớn cần ngắt quãng để cho khối đắp có thời gian tự

cố kết rồi mới đắp tiếp Khi tính cao độ đắp cần tính đên độ lún của đất để

dự phòng lún

- Với nền của khối đắp ta cần khảo sát địa chất kỹ càng, đánh giá xem nền

có đảm bảo an toàn không, nếu không an toàn thì tiến hành xử lý gia cố

nền trước khi đắp đất Các biện pháp gia cố như sử dụng cọc bê tông, cọc tre, cọc xi măng đất, đệm bằng vải địa kĩ thuật,…

- Lựa chọn đất đắp có cấp phối hợp lý để việc đầm chặt được dễ dàng, kiểm tra tính co ngót của đất, tính chất vật lý của đất Lựa chọn vật liệu đồng

nhất tránh việc sử dụng nhiều loại vật liệu đắp khác nhau về chỉ tiêu vật lý khiến việc lún không đều

- Lựa công cụ đầm lèn hợp lý, tính toán tải trọng đầm phù hợp Quá trình đầm cần tuân thủ theo quy trình như đầm theo rải, đầm đủ số lượt, tránh

việc để đầm sót

1.4.1.4 Biện pháp xử lý

Biện pháp xử lý tùy thuộc vào từng tình huống Căn cứ vào hiện trạng lún, kinh phí đầu từ, tải trọng và mức quan trọng của công trình mà đề xuất một biện pháp hợp lý, an toàn và kinh tế

Nếu khối đắp có chiều cao thấp có thể phá bỏ và gia cố lại nền bằng cách

sử dụng cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc xi măng đất, sử dụng vải địa làm

lớp đệm Nếu khối đắp đã có chiều cao nhất định, chúng ta có thể sử dụng khoan lõi và sử dụng cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc xi măng đất; sau đó tiến hành đắp bù lún đến cao trình yêu cầu Trước khí tiến hành đắp bù cần xử lý bề

mặt tiếp giáp, mái dốc để liên kết giữa hai khối đắp tốt hơn và ngăn chặn dòng

thấm hình thành theo khe thi công làm phá hoại công trình

1.4.2 N ứt khối đắp

1.4.2.1 Hiện tượng

Nứt khối đắp là hiện tượng cũng khá phố biến trong quá trình thi công và

vận hành khối đất đắp Đó có thể là những vết nứt trên bề mặt khối đắp theo hình chân chim; nứt hình côn theo phương thẳng đứng; nứt nghiêng; nứt thẳng đứng;

nứt ngang hay theo bề mặt tiếp giáp của khối đắp

1.4.2.2 Nguyên nhân

Hiện tượng nứt khối đất đắp có rất nhiều nguyên nhân

- Hiện tượng nứt chân chim, nứt thành mảng là do nhiệt độ môi trường cao,

độ ẩm thấp, khiến cho nước trong lớp đất phía sát mặt bốc hơi, dẫn đến co ngót đất Lực liên kết giảm khiến cho đất tách thành từng mảng

- Nền của khối đắp lún không đều chính là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng

nứt hình côn Nếu vết nứt rộng ở trên và nhỏ ở dưới thì độ lún ở hai bên

lớn hơn ở giữa nền Ngược lại nếu vết nứt ở trên nhỏ, ở dưới to thì độ lún

ở giữa lớn hơn độ lún ở hai bên mép

- Nếu nền lún một bên mép nền sẽ dẫn tới hiện tượng nứt nghiêng, vết nứt sát nền nhỏ và rộng phần phía trên Nếu nền vừa bị lún một bên mép đồng

thời bị kéo theo hướng đó thì dẫn tới hiện tượng nứt nghiêng, tuy nhiên

vết nứt thẳng lớn hơn vết nứt ngang

- Vết nứt thẳng đứng thường xuất hiện khi một phần nền bị lún mạnh

- Vết nứt ngang khối đắp xảy ra khi có chuyển vị của hai phần khối đắp, đó

có thể do tiếp giáp của hai lớp đắp không tốt, hoặc có một phần chuyển vị ngang

- Hiện tượng nứt theo bề mặt tiếp giáp của khối đắp xảy ra khi bề mặt tiếp giáp là mặt nghiêng và không được xử lý hoặc là vách đứng có chênh cao

lớn Lực liên kết của khối đắp và mặt tiếp giáp không hình thành, dưới tác

dụng của trọng lực khối đắp bị kéo xuống gây nứt bề mặt tiếp giáp

1.4.2.3 Phòng chống

- Phần lớn các hiện tượng nứt có nguyên nhân là lún, do đó để khắc phục

hiện tượng này ta cần khắc phục các nguyên nhân do lún gây ra như khảo sát đánh giá chính xác chất lượng phần nền khối đắp, xử lý gia cố khi cần thiết, đắp đất đồng chất, đầm chặt theo quy trình, quá trình gia tải khi xây

dựng cần trải đều tránh hiện tượng lực tập trung gây lún không đều

- Đối với hiện tượng nứt nẻ chân chim ta cần theo dõi điều kiện thời tiết khu vực, cung cấp thêm ẩm khi độ ẩm ngoài trời thấp, tránh việc mất nước

của đất, cần có biện pháp che phủ đất khi cần thiết tránh hiện tượng bốc hơi của nước, việc che phủ có thể dùng nilon, bao tải, rơm, bèo tây, cát,…

- Trường hợp nứt bề mặt tiếp xúc thì phòng tránh bằng cách tạo các liên kết

giữa khối đắp và mặt liên kết như tạo các bậc thang để liên kết tốt hơn,

giảm chênh cao của vách, đánh xờm bề mặt, khoan tạo neo liên kết,…

1.4.2.4 Biện pháp xử lý

- Đối với nguyên nhân do nhiệt độ thì có thể xử lý bằng cách bổ sung thêm nước cho đất rồi bóc bỏ lớp đất có vết nứt và đắp bù lại Tiến hành phủ bề

mặt bằng cách trồng cỏ, bao bọc bằng bê tông hoặc tấm đan, đá sỏi

- Đối với vết nứt do hiện tượng lún nền gây ra thì tiến hành xử lý nền như

phần xử lý lún sau đó xử lý vết nứt Với các vứt nứt trên mặt có thể tiến hành đắp bù và xử lý tiếp giáp khối đắp và khối đắp bù Đối với các vết

nứt phía dưới có thể bơm phun dung dịch gắn kết phần nứt và thân khối đắp

1.4.3 S ạt trượt khối đắp

1.4.3.1 Hiện tượng

Hiện tượng sạt trượt khối đắp có thể xảy ra các trường hợp như trượt một

phần khối đắp, trượt toàn bộ khối đắp Dù là trường hợp nào thì hiện tượng sạt trượt cũng rất nguy hiểm và biện pháp khắc phục, sửa chữa đều rất phức tạp và

tốn kém

1.4.3.2 Nguyên nhân

- Hiện tượng sạt trượt một phần khối đắp có thể do việc chất tải trọng lớn lên đỉnh dốc trong khi không có tải trọng ở dưới chân dốc, hoặc có nhưng quá bé so với tải trọng phía trên mái dốc Lực tác dụng trên đỉnh dốc có

thể là nước mưa, dòng thấm, tải trọng tĩnh hoặc động phục vụ thi công, khai thác Lực tác động này sẽ tách thành hai thành phần, một thành phần vuông góc với mái dốc, một thành phần song song với mái dốc có tác

dụng kéo mái dốc xuống

- Cũng có thể, trước đó lượng nước ở hai bên mái cố định, nhưng do một điều kiện nào đó mà một bên mực nước đột ngột rút xuống thấp Dòng nước trong quá trình hạ thấp đã rút các hạt đất trong khối đắp ra khỏi vị trí Đất thoát ra ngoài khối đắp theo dòng nước với số lượng lớn khiến cho lượng ke rỗng lớn, liên kết của khối đắp bị suy yếu giữa hai phần khối đắp trên và dưới dòng thấm Đến một thời điểm nào đó khi lực kháng cắt

không thắng được lực kéo của phần đất trên dòng thấm dẫn đến bị sạt trượt

- Nếu khối đắp có hệ số mái nhỏ, góc ma sát trong của đất nhỏ thì cũng có

thể dẫn đến hiện tượng sạt trượt khi lực ma sát không đủ để giữ khối đắp Đây là trường hợp xảy ra khi khối đắp có hệ số mái nhỏ hoặc đất có lượng nước lớn, khiến cho góc ma sát trong của đất bị giảm xuống

- Hiện tượng trượt toàn bộ khối đắp xảy ra khi khối đắp nằm trên mặt nghiêng, nằm trên một cung trượt và liên kết của khối đắp với mặt nghiêng là ít, không có phần chắn giữ chân khối đắp hoặc trượt toàn bộ

phần mặt nghiêng do liên kết yếu

1.4.3.3 Phòng chống

- Để tránh các hiện tượng sạt trượt toàn bộ khối đắp ta cần chú ý việc liên

kết của khối đắp với phần tiếp giáp như tạo các bậc trên mặt nghiêng, đánh xờm bề mặt, kiểm tra địa chất khối tiếp giáp, gia cố phần chân mái

khối đắp

- Nếu khối đắp thường xuyên nằm trong khu vực mực nước thay đổi thì cần gia cố mái hai bên, làm tầng lọc ngược để tránh mất đất khi dòng thấm đi qua

- Tính toán chính xác khoảng cách an toàn để chất tải phía trên đỉnh dốc để tránh bị sạt trượt

- Tính toán góc ma sát trong trong các trường hợp đất khô, ngậm nước, bão hòa nước để có hệ số mái dốc cho hợp lý Tùy vào mức độ đầu tư và tầm quan trọng của công trình mà có thể tăng thêm hệ số mái để tăng hệ số an toàn

- Tạo các rãnh thu nước tránh việc nước mặt ngấm vào đất quá nhiều gây bão hòa, tăng dung trọng của đất

1.4.3.4 Biện pháp xử lý

- Đối với hiện tượng sạt trượt toàn phần ta tiến hành dọn dẹp mặt bằng Tùy vào mức độ kinh phí, tầm quan trọng của công trình mà xây dựng lại hoặc xây dựng mới sử dụng vật liệu khác

- Đối với hiện tượng sạt trượt một phần thì dọn dẹp điểm sạt trượt; xử lý bề

mặt trượt trước khi tiến hành đắp bù; tiến hành làm hệ thống thoát nước tránh việc tập trung nước gây tăng tải trọng đỉnh mái; gia cố bảo vệ mái

bằng cỏ, tấm đan, bê tông, bê tông cốt thép,… Tăng hệ số mái để tăng ổn định mái Gia cố chân mái bằng tầng lọc giúp thoát nước, giữ đất và gia tăng tải trọng chân mái

1.4.4 Xói, xói ng ầm

1.4.4.1 Hiện tượng

- Hiện tượng xói là hiện tượng nước chảy trên bề mặt theo mái dốc, khiến cho đất mất liên kết theo dòng chảy thoát ra khỏi khối đắp Khiến cho mái

dốc bị hổng từ dưới lên Nếu kéo dài lâu nó khiến tách đôi khối đắp

- Xói ngầm là hiện tượng đất bị dòng chảy ngầm lấy đi, lâu ngày gây rỗng

phần chân khiến khối đắp bị sập hoặc nứt

1.4.4.2 Nguyên nhân

- Hiện tượng xói do lượng nước mặt lớn, tập trung tại một điểm, chảy theo mái xuống, hoặc do nước từ trên cao đổ xuống tập trung tại một điểm

- Hiện tượng xói ngầm xảy ra khi khối đắp nằm trên dòng chảy ngầm nào

đó, dòng chảy này có thể tự nhiên hoặc nhân tạo

1.4.4.3 Phòng chống

- Để tránh hiện tượng xói ta làm rãnh gom thu nước mặt, xác định điểm tụ

thủy để làm cống thu nước Gia cố mái khối đắp bằng cách trồng cỏ hoặc

bê tông hóa

- Để tránh hiện tượng xói ngầm cần khảo sát địa chất và địa chất thủy văn

kỹ lưỡng, kiểm tra các nguồn nước chảy trong khu vực thi công công trình

Dưới tác dụng của áp suất do đầm truyền vào những hạt đất, thắng trở lực

ma sát giữa chúng làm cho các hạt di chuyển, hạt nhỏ chui vào khe kẽ giữa các

hạt lớn, khoảng trống bị thu hẹp lại, các hạt đất được sắp xếp chặt chẽ, mật độ đất tăng lên, đất được đầm chặt

1.5.1.2 Tầm quan trọng của đầm đất

Đất đào xong đắp lại, chúng sẽ ổn định ở trạng thái tự nhiên, đặc điểm dung trọng khô tự nhiên thấp Độ rỗng của đất cao dẫn đến khả năng chống thấm kém, khả năng kháng cắt kém, khả năng phát sinh ra lún gây trượt dễ dàng

Để đảm bảo những yêu cầu của nền thì đất đắp cần khắc phục được các nhược điểm trên hay nói cách khác là đất cần được đầm chặt

1.5.2 Các nhân t ố tự nhiên ảnh hưởng tới hiệu quả đầm nén

1.5.2.1 Lượng ngậm nước

Lượng ngậm nước trong đất là một nhân tố ảnh hưởng đến việc nén chặt

của đất Nước có tác dụng làm trơn các hạt đất, làm cho trở lực di động tương đối

giữa các hạt đất (lực ma sát, keo kết) giảm nhỏ

Đất có độ ẩm nhỏ thì lượng nước trong đất không đủ gây tác dụng làm trơn các hạt đất, lực ma sát cao Để thắng được lực ma sát này cần một công đầm

rất lớn, hiệu quả đầm nén không cao

Đất có độ ẩm lớn thì lượng nước trong các lỗ rỗng lớn Lực đầm tác động

sẽ tác động vào hạt đất và phần nước thừa Công có ích nhỏ, làm giảm hiệu quả

của công tác đầm nén Lượng ngậm nước tốt nhất được xác định qua thí nghiệm đầm nén đất trong phòng thí nghiệm hoặc hiện trường

1.5.2.2 Loại đất

Đối với đất có tính dính (sét, thịt) lực keo kết cũng lớn, lực ma sát nhỏ, dưới tác dụng của lực đầm nén đất dễ bị co ép, giãn nở nhưng do tính thoát nước

yếu nên quá trình co ép tương đối chậm Hiệu quả đầm nén thấp, đất khó chặt

Đối với đất không dính thì ngược lại

1.5.2.3 Sự tổ hợp cấu tạo hạt

Hạt càng nhỏ thì độ phân tán càng cao và tỷ lệ rỗng càng lớn Thường γK

của đất dính sau khi đầm nén nhỏ hơn γK của đất không dính sau khi đầm nén Đối với đất dính γK = 1,5 ÷ 1,76; đối với đất không dính γK = 1,77 ÷ 1,92

Đất có cấu tạo hạt to nhỏ khác nhau, cấp phối hạt phân bố càng không đều thì khi đầm nén các hạt nhỏ dễ chui vào kẽ rỗng giữa các hạt làm cho tỷ lệ rỗng

giảm xuống, độ chặt tăng lên, γK tăng và ngược lại

Hình 1.4 Mô ph ỏng ba pha và cấp phối hạt đất

1.5.2.4 Công cụ đầm nén

Mỗi loại công cụ đầm nén lại có lực tác dụng khác nhau và khả năng đầm

chặt khác nhau Nếu sử dụng loại đầm kết hợp với đúng loại đất thì hiệu quả đầm

chặt là cao nhất, giúp giảm thời gian và ca đầm

Dựa vào ngoại lực tác dụng của công cụ đầm người ta phân ra các loại đầm sau:

Bảng 1.6 Bảng phân loại đầm

Đầm lăn ép

Đầm lăn phẳng Đầm chân dê Đầm bánh hơi

Đầm xung kích (đầm nện)

Đầm thủ công Đầm nâng hạ bằng máy Đầm gắn máy tự hành

Đầm chạy dầu

1.5.3 L ựa chọn công cụ đầm nén đất khi thi công nền đất đắp

1.5.3.1 Nguyên tắc

Lựa chọn công cụ đầm nén đất phải đảm bảo yêu cầu thiết kế như độ đầm

chặt, không phá hoại kết cấu hạt và công trình liền kề, giá thành thi công hạ, phù

hợp với điều kiện địa hình, địa chất khu đắp

1.5.3.2 Các loại đầm thường dùng khi thi công khối đất đắp

c Đầm bánh hơi

Đặc điểm làm việc: áp suất nén truyền cho đất thay đổi theo sự biến dạng

của đất; áp suất điểm có thời gian kéo dài hơn; thay đổi tải trọng và áp suất p1làm thay đổi suốt nén; tạo mặt nhẵn sau khi đầm; mọi chỗ mấp mô mấy đều có

1.5.4 Thí nghi ệm đầm nén

1.5.4.1 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm đầm nén nhằm xác định các chỉ tiêu đầm nén: tải trọng đầm nén, số lần đầm nén, chiều dày đầm nén, độ ẩm tốt nhất

1.5.4.2 Các nội dung thí nghiệm

Thí nghiệm với đất tại hiện trường được các chỉ tiêu, tiến hành tính toán

và phân tích kết quả

1.5.4.3 Các phương pháp thí nghiệm

a Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT – Standard Penetration Testing

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT được trình bày trong giáo trình Cơ học đất của trường Đại học thủy lợi như sau:

Nguyên lý thí nghiệm: Ống lấy mẫu đã tiêu chuẩn hóa được đóng vào lòng đất, năng lượng đóng (trọng lượng quả tạ và chiều cao rơi) cũng được tiêu chuẩn hóa, đo (đếm) số nhát đập để ống mẫu ngập vào trong đất một chiều sâu đã được tiêu chuẩn hóa

Thiết bị và cách thí nghiệm: Ống lấy mẫu tiêu chuẩn để thí nghiệm SPT là ống thép có đường kính D = 51 mm (2”), d = 38 mm (1,5”).Quả tạ nện có trọng lượng 63,5 kg (140lbs) cho rơi ở độ cao 76 cm (30”)

Trước hết khoan tạo lỗ bằng khoang guồng xoắn hoặc khoan dung dịch cho đến độ sâu thí nghiệm Tiếp theo lắp ống lấy mẫu vào cần và đưa ống xuống

độ sâu dự kiến Dùng tạ nện nhẹ cho ống mẫu cắm vào đất khoảng 10 cm, xem như bỏ qua không đo Nện tạ ở độ cao rơi tiêu chuẩn, đếm số nhát đập N1 để ống

mẫu ngập vào đất 15 cm; làm tiếp lần thức hai, đếm số nhát đập N2 để ống mẫu

ngập vào đất 15 cm tiếp theo Lấy trị số N = N1 + N2 là số nhát đập để ống mẫu

ngập vào đất 30 cm

Hình 1.5 Ống lấy mẫu tiêu chuẩn SPT

Diễn dịch kết một cách tính thì thấy đất càng tốt N càng lớn và ngược lại

e0 Hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái tự nhiên;

emax Hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái xốp nhất;

emin Hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái chặt nhất

Đồng thời suy ra tải trọng giới hạn của nền đất cát Tải trọng giới hạn của

nền đất cát, không kể trọng lượng bản thân, tính theo công thức:

D = (emax− e0)

(KN/m2)

Bảng 1.7 Các đặc trưng của cát được diễn dịch từ thí nghiệm SPT

Trị số N theo SPT Độ chặt D Trạng thái của cát Góc φ (độ) qc (kG/cm2)

Nếu từ trị số N của thí nghiệm SPT ta suy ra φ thì ta cũng suy ra Nγ, Nq

và ta tính được tải trọng giới hạn của nền cát theo công thức (1.16) Tải trọng cho

phép sẽ bằng tải trọng giới hạn chia cho hệ số an toàn F, thông thường lấy F = 2

÷ 3

pgh′ = pgh− γh =γbN2 γ+ γh�Nq− 1� (KN m⁄ ) 2 (1.16)