Xử lý đất không có nền để phục vụ xây dựng và đô thị

BỘ CÔNG THƯƠNG VỊ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NG fầ Muc lục VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Lòi mở đầu Tổng quan đất yếu 1.1 Khái niệm 1.2 XỬ Nguyên nhân MÔN LÝ Ô NHIỄM & THOÁI HÓA MỒI TRƯỜNG ĐÁT 1.3 Cách phân biệt đất yếu 1.4 Các loại đất yếu thuờng gặp 1.5 Ảnh huởng đất yếu đến xây dựng Các vấn đề xây dựng công trình đất yếu 2.1 Các vấn dê đặt với đất yếu 2.2 Tiêu chuẩn thiết kế đất yếu Các biện pháp xử lý đất yếu 3.1 Các biện pháp xử lý kết cấu công trình BÁO Các CÁObiện CHUYÊN 3.2 pháp xử ĐÈ lý móng 3.3 Các biện pháp xử lý 3.3.1 Phương pháp thay 3.3.2 Các phương pháp học Các biện pháp xử lý hay dùng 4.1 Phương pháp xử lý đệm cát 4.2 Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt ( cổ kết đóng) 4.3 Bệ phản áp 4.4 Phương pháp gia tải nén trước 4.5 Gia tải trước với thoát nước thẳng đứng 4.6 Phương pháp xử lý đất yếu bấc thấm 4.7 Gia cường đất yếu cọc tiết diện nhỏ GVHD : GS.TSKH Lê Huy 4.8 Cọc tre cọc tràm 4.9 Phương pháp xừ lý đất yếuBá cọc cát 4.10 Phương pháp xử lý cọc vôi cọc xi măng - đất SVTH VõlýMinh Khải Các công trình có móng yếu được:xử Việt Nam Các phương pháp xử lý đất yếu MSSV : 07706231 6.1 Giải pháp xử lý đất yếu đất trộn xi măng : DHMT3A 6.2 Giải pháp đê lấn biến Lớp đất yếu không xử lý nhằm phục vụ du lịch xây dựng đô thị Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2010 ấ Lòi mở đâu Những thành phố Việt Nam Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh nằm lưu vực đồng sông Hồng sông Mê Kông Đây khu vực có tầng đất phù sa dày tập trung đất sét yếu Với mục tiêu nhằm xây dụng đô thị, cần thiết lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý thích hợp cho điều kiện Việt Nam Đặc tính đất yếu cần phải cải thiện đế phục vụ yêu cầu thực tế trình xây dựng sử dụng công trình Đất yếu đất thường có độ ấm cao sức kháng cắt không thoát nước thấp Đất thuộc dạng cố kết bình thường có khả thấm nước thấp Mực nước ngầm đất thường nằm gần bề mặt, cách tù’ 0,5 đến 2,5m Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cao có lớp than bùn Đối với vài loại đất, lún thứ cấp chiếm từ 10-25% độ lún tống cộng Trong số khu vục thành phố, mặt cắt địa kỹ thuật cho thấy đất bao gồm lớp đất với độ chặt, độ cứng, độ thấm chiều dày khác Nói chung đất sét yếu loại đất có sức chịu tải thấp tính nén lún cao Nen móng công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước số công trình khác đất yếu thường đặt hàng loạt vấn đề phải giải sức chịu tải thấp, độ lún lớn độ ốn định diện tích lớn Nhiều thành phố thị trấn quan trọng hình thành phát triển đất yếu với điều kiện phức tạp đất nền, dọc theo dòng sông bờ biển Thực tế đòi hỏi phải hình thành phát triển công nghệ TONG QUAN VE DAT YEU 1.1 Khái niệm Nen đất đất yếu ỏ' trạng thái tụ’ nhiên, độ ấm chúng gần cao giới hạn chảy, hệ sổ rỗng lớn, lực dính c theo cắt cắt nhanh không thoát nuớc từ 15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát tù' 0° đến 10° lực dính tù' kết cắt cánh trường Cu < 0.35daN/cm2 Có thể định nghĩa đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước, Su, trị số xuyên tiêu chuẩn, N, sau: Đất yếu: Su < 12.5 kPa N Giá 35 trị vàchỉ giới hạn lỏng Cách phân biệt yếu ởđổi nước nước cácvài tiêu Hoặc donền yếuđất tố thay kết cấucũng chịunhư lựcởcủa vùng nhuđều sậpcó mỏchuẩn khai tiêu cụ thác đá Việt nam năm gần tính phần yếu tố Chỉ tiêu Góc nội ma Hàm Độ lượng rỗng tự thể để phân yếu hợp đất sét tạo gối nước lòng đất, công trình đặt lên loại Cũngnền cóđất trường sát (°) (chịu nưóc tự nhiên làm đất biến dạng từ từ, khoan coc mỏng vùng địa chất bên cạnh, a)nhiên Theo nguyên nhân hình thành: loại đất yếu có nguồn cắt gốcnhanh) khoáng vật nguồn (%) dẫn gốc Loại đất tới nứt khe ngang làm nuớc thoát đi, độ lún biến đổi đột ngột, số hữu nhà cao tầng Thành phố Hồ Chí Minh tính phần lí mà - Loại lún có nguồn sập gốc khoáng vật: thường sét sét trầm tích nước ven biến,2.vùng đầm thung lũng - Yeuvịnh, độ âm.hồ, Nguyên nhân thường gặp đất cát đất sét, nước đất Đất sét Đất sét (Đất bột) tồn hai dạng chủ yếu tự liên kết Đây tác nhân gây - Loại có nguồn A gốc hữu r co r : hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, tượng đàn hồi thủy lực tính nén đất Các nhân tố gây mực nước ngầm cao, loại thực vật phát triển, thối rữa phân huỷ tạo vật -khó Đấtlẫn sétvới mềm: loại vật đất sét sét tưong đối chặt, trạng thái bão lắng hữu trầmgồm tích khoáng hòa khăn lớn thi công, cản trở việc lắp đặt sử dụng thiết bị gia cổ Hiện b) Phân biệt theo tiêu lý (trạng thái tự nhiên): Thông thường phân biệt theo tượng nước, có cường độ thấp; trạng phổ biến vùng đồng ven sông, ven biển, vùng rừng lâu năm - Bùn: Các loại đất tạo thành môi trường nước, thành phần hạt mịn thái tự’ nhiên tính chất lý chúng hàm lượng nước tự’ nhiên, tỷ lệ lồ rỗng, (1), có 1.5 Ẳnh (E0 đất Phương pháp vật lý: Gồm phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm > Phương pháp nhiệt học Là phương pháp độc đáo sử dụng kết hợp với sổ phương pháp khác điều kiện tự nhiên cho phép Sử dụng khí nóng 800° đế làm biến đổi đặc tính lí hóa đất yếu Phương pháp chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét đất cát mịn Phương pháp đòi hỏi B, L, H - chiều rộng, chiều dài chiều cao nhóm cọc xi măng - đất k = 6: móng hình chữ nhật, k = 9: móng hình vuông, tròn Trong tính toán thiết kế, kiến nghị hệ số an toàn 2.50 (theo D.T.Bergado, [3]) Độ lún tống cộng gồm thành phần độ lún cục khối gia cố (Ahl) độ lún đất không ốn định nằm khối gia cố (Ah2) Có trường hợp xảy ra: Trường hợp A: tải trọng tác dụng tưong đối nhỏ cọc chưa bị rão Trường hợp B: tải trọng tương đối cao tải trọng dục trục tương úng với giới hạn rão cọc ♦ Trường hợp A: Độ lún cục phần cọc vôi - xi măng Ahl xác định theo giả thiết độ tăng ứng suất q không đối suốt chiều cao khối tải trọng khối không giảm: Ah.q aEcol + ( \ - a ) E m i , Độ lún lớp đất yếu bên đáy khối gia cố tính toán theo phương pháp cộng lớp phân tố với công thức sau: (trường hợp tống quát) n Mụ = £ /=1 /=1 Trong đó: hj - bề dày lớp đất tính lún thứ i hệ số rỗng lớp đất I trạng thái tự nhiên ban đầu crj - số nén lún hồi phục ứng với trình dờ tải Ccr - số nén lún hay độ dốc đoạn đường cong nén lún - ứng suất nén thẳng đứng trọng lượng thân lớp đất tự nhiên nằm lớp i Aơ’v - gia tăng ứng suất thẳng đứng ơ’p - ứng suất tiền cố kết Tỷ số giảm lún p tỷ số độ lún tống cộng đáy khối gia cổ với độ lún cọc vôi - xi măng tính theo quan hệ sau: aEccl+(ì-a)Esoil n-Acol '^creep p = — - xlcolcreep ♦ Trường hợp B Trong trường hợp này, tải trọng tác dụng lớn nên tải trọng dọc trục tương ứng với giới hạn rão Tải trọng tác dụng chia làm phần, phần ql truyền cho cọc q2 truyền cho đất xung quanh Phần ql định tải trọng rão cọc tính theo biểu thức: B.L Giá trị q xác định gần sau: J SỴ với c khoảng cách cọc Độ lún cục phần cọc tính theo biểu thức: Độ lún Àh2 đáy khối gia cố tính cho ql q2, với giả thiết tải trọng ql 6.1.2.3 Thiết kế cấp phối Việc thiết kế hồn hợp xi măng đất yêu cầu phải có nhũng thông tin tính chất đất điều kiện khác vùng đất dự án Các yêu cầu kỹ thuật cọc xi măng đất chi phối thiết kế cấp phối Người kỹ sư thường ý đến yêu cầu cường độ, modul đàn hồi, khả thấm yêu cầu cần thiết để xác định tính liên tục đồng suốt chiều sâu cọc Việc thiết kế cấp phối thường xác định nhà thầu chuyên kỹ thuật trộn sâu cấp phổi cuối khẳng định đất trường, loại thiết bị sử dụng, qui trình lắp đặt, yêu cầu chất lượng tính kinh tế dự án a Cưòng độ thiết kế Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cuờng độ cuối xi măng đất thực tế, chẳng hạn nhu công nghệ thi công, môi trường ninh kết, kích thước khối đất xử lý bị ảnh hưởng nhiệt tỏa từ trình hydrat hóa Vì vậy, với thay đổi điều kiện mặt đất, vấn đề cần ý chất lượng xi măng đất thực tế khác với chất lượng mẫu chế tạo phòng với môi trường hoàn toàn khống chế Từ nhiều thí nghiệm tác giả cho thấy rằng, cường độ xi măng đất thực tế khoảng 1/2 1/3 cường độ mẫu phòng hình Những sai khác có the ảnh hưởng phân tán mẫu lấy từ nhiều dự án làm Việt Nam Rõ ràng cường độ thiết kế thực tế phải dựa Hình Mối quan hệ giừa cường độ chịu nén phòng thí nghiệm trường kinh nghiệm xét đến ảnh hưởng loại đất vùng dự án, loại chất kết dính, thử b Thiết kế hỗn họp xi măng - đất Đầu tiên đất lấy độ sâu khác mang phòng thí nghiệm, với mục đích gia cố tăng cường độ thiết kế cấp phối với hàm lượng xi măng khác xác định cường độ xi măng đất tuổi ngày, 28 ngày Nhằm phối hợp ảnh huởng trường, tùy thuộc vào qui mô mức độ quan trọng dự án, thí nghiệm trường trước khởi công thường tiến hành chọn vị trí công trình Với dự án nhỏ sử dụng tài liệu có đế thiết kế Tỷ lệ cuối hỗn hợp xi măng đất thiết kế dựa yêu cầu cường độ (trên nguyên tắc bảo đảm cường độ nằm phạm vi cho phép), kết thí nghiệm phòng trường, ảnh hưởng môi trường HCM thiết bị thi công Theo kinh nghiệm, hàm lượng xi măng khoảng 50 ~ 300 kg/m3 đất Theo thống kê hàm lượng xi măng thay đổi theo loại đất 6.1.2.4 Nhận xét Trong năm gần công nghệ cải tạo đất cọc xi-măng đất ứng dụng nhiều nước ta Như đại lộ Đông Tây Thành phố Hồ Chí Minh, dự án cải tạo môi trường thành phố Hồ Chí Minh, tầng hầm công trình cao tầng Tamsquaer Đồng Khởi Tp Hồ Chí minh nhà máy điện Ô môn cần Thơ số công trình cảng Bà Rịa -Vũng Tàu, v.v Tuy công nghệ giai đoạn bước đầu sử dụng số công trình nước ta Nhưng hy vọng công nghệ sớm thực rộng rãi, nhằm khắc phục tượng đất yếu đất nền, phục vụ xây dựng đô thị nước 6.2 Giải pháp đê lấn biên đất yếu không xử lỷ nhằm phục vụ du lịch xây dựng đô thị 6.2.1 Giói thiệu Trong năm gần đây, dự án lấn biển phục vụ du lịch hình thành khu đô thị nhiều địa phương quan tâm Trong có vùng địa chất bất lợi, chiều dày lớp bùn yếu lớn, nhiều giải pháp kết cấu đê bao lấn biển không khả thi, dẫn đến công trình xây dựng gặp cố giải pháp nhằm khắc phục khó khăn 6.2.2 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng a Điều kiện thủy văn - Mực nước cao +0.763 - Mực nước thấp -1.370 - Mực nước trung bình +1.307 (Hệ cao độ Quốc gia HN 72) - Độ sâu nước trung bình tuyến đê H= 4,Om c Chiều dày lớp bùn yếu Hb = 20,Om -Các thông số lớp bùn yếu: d Dung trọng tự nhiên Ỵtn =1,67 g/cm3 e Độ bão hòa nước G = 96% f Độ sệt B = 1,03 g Lực dính c = 0,061 KG/cm3 - Góc nội ma sát (ị) = 4o 14’ - Hệ số nén lún a = 0,368 cm2/KG - Moduyn E = 6,6 KG/cm2 - Thành phần hạt chủ yếu hạt bụi, hạt sét có lẫn tạp chất hữu h Quy mô công trình - Diện tích san lấp lấn biến: 60 - Chiều dày lớp san lấp: - 7,Om - Chiều dài toàn tuyến đê L = 2,5Km 6.2.3 Các giải pháp công trình a Giải pháp tường cừ BTCT ứng lực trước , có tầng neo Phương án có nhiều Đơn vị tư vấn đề xuất, sử dụng cấu kiện bền vũng, thi công thuận lợi Song áp dụng sau khối san lấp lún ổn định Do không chủ đầu tư lựa chọn b giải pháp cọc bê tông cốt thép đóng lớp, tạo khung hệ dầm dằng, tạo lớp đệm đáy khối gabion, sau đổ lăng thể đá giảm tải phía Phương án nhóm tác giả đề xuất, trình tự thi công bắt buộc công tác san lấp phải thực trước, chủ đầu tư không chấp thuận Giá thành công trình cao, thời gian thi công kéo dài c Giải pháp kết cấu đê trọng lực mềm, rời rạc cho lún tự nhiên đất yếu không xử lý Phương án nhóm tác giả đề xuất, đơn vị tư vấn thẩm tra bác bỏ, chủ đầu tư chấp nhận làm thí điểm thành công, giá thành rẻ, dùng vật liệu địa phương, rút ngắn thời gian thi công 6.2.4 Tính toán thiết kế kỹ thuật phương án 2.3 a Kiểm tra ổn định tổng thể - Dựa vào tiêu chuẩn ngày 22 TCN 207-92 Sử dụng Phần mềm chuyên dụng SLOPEAV kết hợp kiêm tra tính tay ;Ã'V I' l,T XV amMV.trMV urrriu: iiílAitéi 11 df 6.2.5 Nhận xét Trong trường hợp đất yếu có chiều dày lớn , giải pháp đê lấn biến hữu hiệu đê trọng lực mềm, rời rạc cho lún tư nhiên đất yếu không xử lý Có tiến hành thi công song songkhối san lấp có chiêu cao lớn phía sau thân đê với đê Giải pháp áp dụng thành công Dự án lấn biển tạo khu Đô thị Du lịch Sinh thái Phú Quý - TP Nha Trang - tỉnh Khánh Hòa Biểu đồ dự đoán lún: Đường quan hệ độ lún cố kết thời gian cố kết 50 100 150 400 200 250 300 350 Tài Liêu Tham Kháo Bergado D.T, Chai J.c, Alfaro M.c,1996, Những biện pháp kỹ thuật củi tạo đất yếu xây dựng NXBGD Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Nguyễn Quốc Huy,2005, Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu, Nhà xuất Nông nghiệp http://mag.ashui.com/index.php/congnghe/giaiphap/72-giaiphap/609-phuongphap-moi-trong-xu-lv- http://www.scribd.com/doc/20925289/Xu-ly-nendat-veu ().http://www.khoxavdung.vn/showthread.php?t= 13721 [...]... cần Thơ và một số công trình cảng ở Bà Rịa -Vũng Tàu, v.v Tuy rằng công nghệ này mới ở giai đoạn bước đầu sử dụng tại một số công trình ở nước ta Nhưng hy vọng công nghệ này sớm thực hiện rộng rãi, nhằm khắc phục hiện tượng đất yếu cũng như là đất không có nền, phục vụ xây dựng và đô thị trong cả nước 6.2 Giải pháp đê lấn biên trên nền đất yếu không xử lỷ nhằm phục vụ du lịch và xây dựng đô thị 6.2.1... Cà Mau Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú các phương pháp xử lý nền mỏng trong công tác xây dựng nền đường qua vùng địa có địa chất yếu từ đó có cơ sở để lựa chọn những biện pháp tối ưu để áp dụng cho công trình đường Hồ Chí Minh một cách có hiệu quả 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÈN ĐẮT YÉU 6.1 Giải pháp xử lỷ đất yếu bằng đất trộn xi măng 6.1.1 Giói thiệu Một số... cổ nền đất yếu có chiều dày > 3m 4.10 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng đất • Sau khi xử lý bằng coc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đất giảm 5-8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5-3 lần Việc chế tạo coc xi măng đất cũng giống như đối với coc đất - vôi, ở đây xilô chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước Lưu ý sàng ximăng trước khi đố vào xilô đế đảm bảo ximăng không. .. khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ốn định 4.2 Phương pháp đầm chặt lóp đất mặt (cố kết đóng) Khi gặp trường hợp nền đất yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì có thế sử dụng phương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt của đất và làm giảm tính nén lún Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác dụng như một tầng đệm đất, ... cọc xi măng - đất thường tù’ 0.6 - 1.5m và có thế đạt đến 40m chiều sâu Các ứng dụng của đất trộn xi măng: - Cải tạo nền đất yếu dưới nền đường vào cầu: việc thi công công trình trên nền đất sét mềm hoặc hữu cơ có những khó khăn và phức tạp rất lớn Nhất là sự cố do biến dạng thắng đứng và biến dạng ngang lớn Bằng cách sử dụng cọc xi măng - đất thì các đặc trưng độ bền và biến dạng của đất có thế được... giải pháp công nghệ kinh tế nhất đế xử lý nền đất yếu Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nền một cách chi tiết Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định bằng các phương quan trắc và đánh giá đầy đủ, nên sau khi xây dựng công trình, đất nền tiếp tục bị lún và công trình bị hu hỏng Phương pháp gia tải truớc được dùng để xử lý nền móng của Rạp xiếc Trung ương (Hà... độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàm lượng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lượng xi măng và vôi sử dụng - Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với vôi Tỷ lệ phần trăm - Cọc đất xi măng được dùng để gia cố nền đường, nền nhà, khu công nghiệp, nền đê -Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ đất vôi 5 CÁC CÔNG TRÌNH CÓ NỀN MÓNG YẾU ĐÃ ĐƯỢC xử LÝ Ở VIỆT NAM Trong nhũng... tống cộng và độ lún lệch của công trình 4.8 Cọc tre và cọc tràm Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống đế xử lý nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu Cọc tràm và tre có chiều dài từ 3 - 6m được đóng đế gia cường nền đất với mực đích làm tăng khả năng chịu tải và giảm độ lún Theo kinh nghiệm, thường 25 cọc tre hoặc cọc tràm được đóng Nhằm giảm độ lún và tăng cường... đất, không những có ưu điểm như phương pháp đệm cát mà cón có ưu điếm là tận dụng được nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào đắp lượng 1 - 4 tấn (có khi 5-7 tấn) và đường kính không nhở hơn 1 m Đế hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/ cm2 với loại đất sét và 0,15kg/cm2 với đất loại cát Cố kết đóng cho phép tăng cường độ và sức... quan điếm như nền tưong đương 4 Nen cọc và đất dưới đáy móng được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ (ptđ, Ctđ, Etđ được nâng cao Gọi as là tỉ lệ giữa diện tích cọc xi măng - đất thay thế trên diện tích đất nền as=Ap/As cptđ = asộcọc + (1-as) cpnền Ctđ = asCcọc + (l-as)Cnền Etđ = asEcọc + (l-as)Enền ap - Diện tích đất nền thay thế bằng cọc xi măng - đất as - Diện tích đất nền cần thay thế ... sớm thực rộng rãi, nhằm khắc phục tượng đất yếu đất nền, phục vụ xây dựng đô thị nước 6.2 Giải pháp đê lấn biên đất yếu không xử lỷ nhằm phục vụ du lịch xây dựng đô thị 6.2.1 Giói thiệu Trong năm... đặc điếm đất Với điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa biện pháp xử lý hợp lý Có nhiều biện pháp xử lý cụ gặp đất yếu như: ❖ Các biện pháp xử lý kết cấu công trình ❖ Các biện pháp xử lý móng... cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có 1.5 Ẳnh (E0 đất