Xử lý nền đất yếu ở Việt Nam

Xử lý nền bằng cọc tràm và cọc tre Xử lý nền bằng bệ phản áp để tăng độ ổn định và chống lở công trình giao thông và đê điều. Gia tải trước với mục đích tăng cường độ và giảm độ lún của nền. Gia tải trước đất nền với thoát nước thẳng đứng: công nghệ cho phép tăng nhanh quá trình cố kết, rút ngắn quãng đường và thời gian dịch chuyển của nước trong đất dưới tác dụng của tải trjng có thể là lớp đất đắp hoặc rút chân không.

VSSMGE Xử lý đất yếu Việt Nam GS.TS Nguyễn Trờng Tiến Chủ tịch Hội Cơ học đất v Địa kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) Chủ tịch Viện Địa Kỹ thuật (VGI) & Công ty Cổ phần t vấn AA (AA-Corp) Phó TGĐ Tổng công ty XD H Nội (Bộ XD) Xử lý cọc trm v cọc tre Xử lý bệ phản áp để tăng độ ổn định v chống trợt lở công trình đờng giao thông v đê điều Gia tải trớc với mục đích tăng cờng độ v giảm độ lún Gia tải trớc đất với thoát nớc thẳng đứng: công nghệ cho phép tăng nhanh trình cố kết, rút ngắn quãng đờng v thời gian dịch chuyển nớc đất dới tác dụng tải trọng l lớp đất đắp hút chân không Cọc đất vôi v cọc đất xi măng: trộn vôi xi măng với đất hình thức bơm phun v quấy trộn chỗ Công nghệ cho phép tạo đợc cọc đất vôi, đất xi măng với cờng độ thấp loại cọc thông thờng Đây l giải pháp thích hợp để xử lý sâu đất yếu, phục vụ cho việc xây dựng đờng, cảng, khu công nghiệp, sửa chữa v cải tạo đê điều, đập chắn nớc Cọc cát xi măng: sử dụng công nghệ thi công cọc cát để tạo lỗ, cát trộn xi măng đợc đầm với hệ thống máy rung ống chống tạo lỗ Cọc đá cọc cát đầm chặt: Công nghệ cho phép làm tăng cờng độ, sức chịu tải đất giảm độ lún công trình Đây giải pháp gia cố sâu Thích hợp cho công trình có diện tích xây dựng lớn, đờng quốc lộ, bến cảng, đất san lấp lấn biển Cố kết động: Quả tạ bê tông có trọng lợng từ 10 - 15 tấn, rơi độ cao 10 -15m cẩu, cho phép đầm chặt đất bổ xung thêm cát thông qua hố đầm Công nghệ thích hợp để xử lý cho vùng đất san lấp Công nghệ xử lý cọc nhỏ: Cọc có đờng kính từ 100 250mm đợc thi công công nghệ đóng, ép khoan phun Công nghệ cho phép truyền tải trọng công trình xuống sâu với chi phí vật liệu bê tông cốt thép tối u Đây giải pháp công nghệ thích hợp để xử lý đất yếu phục vụ cho việc xây dựng nhà, đờng, công trình đất cứu chữa công trình bị h hỏng móng Mở đầu Những thành phố VN: Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh nằm lu vực ĐB Sông Hồng Sông Mekong Có tầng đất phù sa dày & tập trung đất sét yếu Để phát triển đô thị, cần thiết lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý thích hợp cho điều kiện VN - Đặc tính đất yếu cần thiết phải đợc cải thiện - Đất yếu : Độ ẩm cao & sức kháng cắt không thoát nớc thấp - Đất thuộc dạng cố kết bình thờng & có khả thấm nớc thấp - Mực nớc ngầm đất nằm gần bề mặt, cách từ 0,5 - 2,5m - Một số nơi đất yếu có hàm lợng hữu cao & có lớp than bùn - Một vài loại đất, lún thứ cấp chiếm từ 10 - 25% độ lún tổng cộng - số khu vực, mặt cắt ĐKT cho thấy đất có lớp đất với độ chặt, độ cứng, độ thấm chiều dày khác Đất sét yếu loại đất có sức chịu tải thấp tính nén lún cao Một vài số tiêu biểu đất yếu đợc trình bày dới để tham khảo: - Độ ẩm: 30% lớn cho đất cát pha 50% lớn cho đất sét 100% lớn cho đất hữu - Chỉ số N xuyên động tiêu chuẩn: - - Sức kháng cắt không thoát nớc: 20 - 40 kPa - Nén trục có nở hông: 50 kPa nhỏ Việc xác định công trình đất yếu đặc tính đất phụ thuộc vào loại công trình (nhà, đờng, đập, đê, đờng sắt ) qui mô công trình Các vấn đề đặt với đất yếu Móng dạng công trình khác đặt đất yếu thờng đặt toán sau cần phải giải quyết: - Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc tính nén đất - ổn định: Sức chịu tải móng, độ ổn định đắp, ổn định mái dốc, áp lực đất lên tờng chắn, sức chịu tải ngang cọc Bài toán phải đợc xem xét sức chịu tải cờng độ không đủ lớn - Thấm: Cát sủi, thẩm thấu, phá hỏng toán thấm dới tác động áp lực nớc - Hoá lỏng: Đất bị hoá lỏng tải trọng động tầu hoả, ô tô động đất Một số toán với đất yếu đợc thể (hình 1) Hình Các vấn đề đặt với đất yếu- Problems with Soft Ground Một số phơng pháp xử lý đất yếu 3.1 Cọc tre v cọc trm: Cọc tre cọc tràm giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý cho công trình có tải trọng nhỏ đất yếu Cọc tràm tre có chiều dài từ - 6m đợc đóng để gia cờng đất với mục đích làm tăng khả chịu tải giảm độ lún Theo kinh nghiệm, thờng 25 cọc tre tràm đợc đóng cho 1m2 Tuy nên dự tính sức chịu tải độ lún móng cọc tre cọc tràm phơng pháp tính toán theo thông lệ Hình số thể ví dụ áp dụng cọc tràm cho công trình TP Hồ Chí Minh Việc sử dụng cọc tràm điều kiện đất tải trọng không hợp lý đòi hỏi phải chống lún cọc tiết diện nhỏ 3.2 Bệ phản áp Bệ phản áp thờng đợc dùng để tăng độ ổn định khối đất đắp đờng đê đất yếu Phơng pháp đơn giản song có giới hạn phát sinh độ lún phụ bệ phản áp diện tích chiếm đất để xây dựng bệ phản áp Chiều cao chiều rộng bệ phản áp đợc thiết kế từ tiêu sức kháng cắt đất yêú, chiều dày, chiều sâu lớp đất yếu trọng lợng bệ phản áp Bệ phản áp thờng đợc sử dụng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi cát sủi Hình 2c Mặt công trình 505 Lê Văn Sỹ TP Hồ Chí Minh Hình 2b Công trình 505 Lê Văn Sỹ TP Hồ Chí Minh Building 505 Le Van Sy HCM City 4,2 m x 17m; H = 19,5m; b: Isolated footing b Tram Tree Pile; c: adjacent bilding Hình 2a Công trình Bình Thạnh TP Hồ Chí Minh Binh Thanh Building, Ho Chi Minh City 12,6 x 16,5m ; H = 22,4m; rate of settlement 1mm/day (4/1995), S= 30 (a: Building ; b : Soft clay; c: large settlement) Ghi chú: x: Thích hợp sử dụng - Trong trờng hợp gia cố phải thoả mãn điều kiện sức chịu tải, độ lún cho phép, ổn định Cần thiết quan trắc địa kỹ thuật so sánh kết dự báo, thí nghiệm phòng, thí nghiệm trờng Kết luận Trong 10 năm qua hàng loạt công nghệ xử lý đất yếu đợc áp dụng Việt Nam Nhu cầu nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý đất yếu ngày gia tăng Thách thức điều kiện đất phức tạp hạn chế sở vật chất nớc ta Trong năm tới công nghệ xử lý đất chắn không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựng đờng, cảng biển, lấn biển công trình hạ tầng sở khác Sai sót chủ yếu công trình bị h hỏng có nguyên nhân từ móng ngời thiết kế lựa chọn sai giải pháp xử lý đất thiết kế móng PP thông dụng để xử lý đất yếu VN dùng cọc tre cọc tràm Đây giải pháp kinh tế cho công trình có điều kiện đất tải trọng tơng đối thuận lợi Giới hạn chiều dài cọc, nên khả áp dựng thực tế bị hạn chế Cần thiết đánh giá sức chịu tải độ lún đợc gia cố cọc ngắn theo phơng pháp thông thờng Các giải pháp có tác dụng cho công trình nhà độc lập Không nên sử dụng với chiều rộng đất đắp lớn PP gia tải trớc giải pháp kinh tế để xử lý t yếu Cần thiết đánh giá độ ổn định dới tải trọng tác dụng Nên tiến hành quan trắc độ lún áp lực nớc Không nên sử dụng khái niệm chờ lún bù lún Phải kiểm soát đợc độ lún Cần quan tâm đến độ lún thứ phát dự tính gia tải trớc kết hợp với thoát nớc nhựa giếng cát Tải trọng tác động thay công nghệ hút chân không Hiện thiết bị cắm nhựa xuống độ sâu 20m Cần thiết phải quan trắc độ lún, áp lực nớc lỗ rỗng, dịch chuyển ngang để so sánh với dự tính Cọc đất vôi, đất xi măng nên đợc dùng rộng rãi để gia cố sâu đất Đây giải pháp hữu ích, không cần thời gian chất tải, tăng cờng độ ổn định Cọc cát đầm chặt cho phép tăng sức chịu tải rút ngắn thời gian cố kết đất Thiết bị cọc cát cho phép thi công cọc có đờng kính 40 - 70cm với chiều dài 25 m Đây giải pháp công nghệ thích hợp, kinh tế cho phép xử lý sâu Việc đầm chặt cọc cát vị trí mũi cọc cho phép tăng hiệu gia cố Cố kết động giải pháp tốn để xử lý Diện tích gia cố lớn đợc thi công xử lý thời gian ngắn Hiệu giải pháp cần đợc kiểm tra thiết bị khảo sát Đây công nghệ thích hợp để gia cố lớp đất đắp cha đợc đầm chặt Rất cần thiết thực tốt công tác khảo sát, đo đạc, thiết kế, kiểm tra chất lợng thiết lập hệ thống quan trắc để phục vụ cho công tác xử lý đất yếu Có thể tham khảo dự thảo Quy trình tôn đất yếu Nên hình thành chơng trình quốc gia nghiên cứu, tổng kết, chuyển giao công nghệ, xây dựng qui trình, qui phạm lĩnh vực xử lý đất yếu Cần thiết học tập kinh nghiệm quốc tế đúc rút kinh nghiệm nớc để thông tin rộng rãi Hội Cơ học đất Địa Kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) Công ty T vấn AA (đợc bảo trợ VSSMGE) mong muốn nhận đợc nhiều tài liệu, báo cáo khảo sát, đo đạc, thiết kế, quan trắc, thí nghiệm, xử lý móng công trình đất yếu, kể học thành công thất bại để đúc rút kinh nghiệm Hình thành ngân hàng liệu xử lý đất yếu dự án/công trình cụ thể (case histories) để làm tàI liệu chung Hình thành mạng lới Địa kỹ thuật, tập hợp chuyên gia địa kỹ thuật Việt Nam Quốc tế nhằm phối hợp giảI toán học đất địa kỹ thuật phức tạp Phụ lục - Appendix Các ví dụ thực tiễn học kinh nghiệm Case Histories & examples Công trình Cảng Thị Vải 1.1 Điều kiện đất Bùn sét: 15 m, SPT=1, CPT=16+/m2=1.6MP E = 3qc = 50 t/m2 = 0.5 MPa Cát pha: 9m SPT= 20, CPT = MPa E = 12 MPa Cát chặt vừa: 6m, SPT = 33, CPT = 10 MPa E = 30 MPa 1.2 Kích thớc đất đắp A = 183 m x 183 m B = 183 m 2B = 366 m Chiều cao đất đắp H = 4.0m = 1.85 t/m3 CP = áp lực gây lún 1.85 x = 7.4 t/m2 = 74 kPa 1.3 Dự tính độ lún S = CP x H / E Tổng độ lún lớp đất đợc dự tính m 1.4 Dự tính sức chịu tải = cu Nc cu= qc / 15 = 1.6 kg/m2/15 = 0.11 kg/cm2 = 5.14 x 11 kPa = 57 kPa < CP Nền đất bị phá hỏng 1.5 Thiết kế xử lý Sử dụng nhựa để tăng thời gian cố kết, song thiếu lớp cát thoát nớc bề mặt nên hạn chế tác dụng 1.6 Thực tế : sau năm (1998-2000) độ lún quan trắc 2.4 m Tốc độ lún 4.2 mm/tháng 1.7 Hậu toàn bị tụt Các công trình bị lún nứt nghiêm trọng Đứt đờng ống dẫn khí Cá biệt có móng bị rời khỏi cột 1.8 Giải pháp: Sử dụng cọc nhỏ để gia cờng móng công trình phụ trợ Công trình Condensate (Vũng Tu) Công trình Condensate nằm sát công trình Có điều kiện địa chất tơng tự 2.1 Giải pháp xử lý - Cắm nhựa đến độ sâu trung bình 18 m (hết lớp bùn sét vào lớp cát phe) - Chất tải cát đầm chặt Chiều cao lớp đất đắp thay đổi từ 5.5 đến 6.2 m (khu trung tâm) - Tải trọng đợc chất theo cấp để tăng cờng độ đất thoát nớc 2.2 Kết quan trắc - Sau tháng độ lún quan trắc trung bình 2.7 m tơng ứng với độ lún tính toán đạt cốt san nhà máy - Sau năm quan trắc độ lún thứ phát trung bình 50 cm (bằng khoảng 15-20% độ lún cố kết) 2.3 Lời khuyên - Phải dự tính độ lún, thời gian lún cờng độ chịu tải - Phải tiến hành quan trắc địa kỹ thuật (độ lún, áp lực nớc lỗ rỗng,dịch chuyển ngang) - Chiều cao đất đắp đợc thiết kế hợp lý để sau kết thúc lún cố kết, cốt cao độ tơng ứng với cốt san - Đắp đất theo cấp, phù hợp với cờng độ chịu tải Xử lý đất yếu bắng cọc đất ximăng cho công trình bể xăng dầu Tr Nóc, Cần Thơ 3.1 Công trình : Bể chứa dần dung tích 3000 m3 đờng kính 18.5 m Tải trọng phân bố 11 t/m2 3.2 Điều kiện đất Lớp cát mịn dầy 1.0 m Lớp sét nửa cứng dày 2.0m : e = 1.24 ; = 17.2 kN/m3 C = 15.9 kPa = 10o Lớp sét yếu dầy 7.0 m : e = 2.02 ; = 15.1 kN/m3 cu = 9.6 kPa = 2o Lớp sét pha dẻo chảy dầy 22 m : e = 1.3 ; = 16.7 kN/m3 cu = 9.6 kPa = 4o Lớp cát pha : chiều dày 10.0 m = 16.7 kN/m3 cu = 12.0 kPa = 4o 3.3 Thiết kế xử lý Sử dụng cọc đất ximăng đờng kính 600mm, chiều dài 18m Tổng chiều dài : 5133m Độ lún dự tính : Khối đất gia cố 6.2 cm Dới mũi cọc 8.0 cm 3.4 Theo dõi lún : Trị trung bình = 7.2 cm Viện nhi Thuỵ Điển (H Nội) Đắp đất tôn đất yếu với chiều dầy trung bình 3.5 m Chiều dầy đất yếu trung bình 18 m Công trình nhà 1-2 tầng Lún lệch, nứt, nghiêng Nguyên nhân : 90 % độ lún đất đắp Đặt mốc quan trắc nông, lún nhà chênh ko đáng kể Giải pháp cứu chữa: - ép cọc chống lún nhà - Gia cờng kết cấu - Đặt mốc quan trắc lún sâu Đắp đất tôn vợt lũ Đồng sông Cửu Long 5.1 Đặc điểm đất e = 1.5 2.5 W = 65 -75 = 5o c = 6kPa E = 300 600 kPa cu = 20 kPa (Sức kháng cắt không thoát nớc) 5.2 Kích thớc khu dân c B = 100 m L = 100 m Tôn cát dầy m, = 1.85 t/m3 áp lực dới đáy lớp đất đắp H = 5.55 t/m2 5.3 Dự tính độ lún Chiều dầy lớp đất yếu: 25.0 m E = 400 KPa Độ lún dự tính 2.90 m Chiều dầy lớp đất yếu: 10 m Độ lún dự tính: 1.35 m 5.4 Nhận xét Khoảng 40 90 % chiều dầy lớp đất đắp bị lún Chiều rộng lớp đất đắp lớn vùng ảnh hởng sâu áp lực gây lún giảm với độ sâu Các công trình xây dựng đất đắp bị lún theo Gia cố nhà cọc tràm 3-5 m tác dụng chống lún Chỉ tăng khả chịu tải Không nên dùng nhiều cọc đất bị phá hỏng 5.5 Sử dụng cố kết động Nhiều trờng hợp đất tôn không đợc đầm chặt với K>90% Nên sử dụng cố kết động để đâm chặt đất Độ sâu đầm chặt D = 0.5 WH W: Trọng lợng đầm 10 H: Chiều cao nâng đầm 10 m D= 0.5 10.10 = 5m Thank you for your Attention [...]... công nghệ xử lý nền đất yếu đợc áp dụng tại Việt Nam Nhu cầu nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nền đất yếu ngày càng gia tăng Thách thức chính là điều kiện đất nền phức tạp và hạn chế về cơ sở vật chất của nớc ta Trong những năm tới công nghệ xử lý nền đất chắc chắn sẽ không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựng đờng, cảng biển, lấn biển và công trình hạ tầng cơ sở khác Sai sót chủ yếu của... giảm độ lún trong giới hạn cho phép Thay thế đất Thoát nớc v gia tải Lm chặt đất Xi măng hoá Đất có cốt Móng cọc x x x x x x x x x x x x x x x x x ổn định mái dốc Giảm áp lực đất x Kiểm soát thấm x Ghi chú Xử lý nông Xử lý nông và sâu Xử lý nông và sâu Xử lý nông và sâu Xử lý nông Xử lý nông và sâu Ghi chú: x: Thích hợp sử dụng - Trong mọi trờng hợp gia cố nền phải thoả mãn điều kiện về sức chịu tải,... vụ cho công tác xử lý nền đất yếu Có thể tham khảo dự thảo về Quy trình tôn nền trên đất yếu  Nên hình thành các chơng trình quốc gia về nghiên cứu, tổng kết, chuyển giao công nghệ, xây dựng qui trình, qui phạm trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu Cần thiết học tập kinh nghiệm quốc tế và đúc rút kinh nghiệm trong nớc để thông tin rộng rãi Hội Cơ học đất và Địa Kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) và... các lớp đất sâu hơn, giảm độ lún tổng cộng và độ lún lệch của công trình Hình 12 giới thiệu việc áp dụng cọc nhỏ để gia cố nền đất đắp Hình 12 Gia cờng nền đất yếu bằng cọc nhỏ 10 25cm, bằng bê tông, luồng, nhựa, gỗ Soil reinforcement by embankment piles 4 Lựa chọn giảI pháp xử lý nền đất yếu Bảng 4.1 Lựa chọn giải pháp xử lý nền Phơng pháp Phạm vi áp dụng Ghi chú Cần thiết lựa chọn chất lợng đất thay... hỏng có nguyên nhân từ nền móng là do ngời thiết kế lựa chọn sai giải pháp xử lý đất nền và thiết kế móng  PP thông dụng để xử lý nền đất yếu VN là dùng cọc tre và cọc tràm Đây là giải pháp kinh tế cho công trình có điều kiện đất nền và tải trọng tơng đối thuận lợi Giới hạn của chiều dài cọc, nên khả năng áp dựng thực tế bị hạn chế Cần thiết đánh giá sức chịu tải và độ lún của nền đợc gia cố bằng... nớc Cọc cát đợc đóng bằng công nghệ rung ống chống để chiếm đất, sau đó cát đợc làm đầy ống và rung để đầm chặt Cọc cát có đờng kính 30 - 40cm Có thể đựoc thi công đến 6 - 9 m Giải pháp cọc cát đã đợc áp dụng để xử lý nền móng một số công trình ở TP Hồ CHí Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng và Hà Nội Bản nhựa đợc dùng để xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ 1980 Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển đợc... trắc, thí nghiệm, xử lý nền móng các công trình trên đất yếu, kể cả các bài học thành công và thất bại để đúc rút kinh nghiệm Hình thành ngân hàng dữ liệu về xử lý đất yếu của các dự án/công trình cụ thể (case histories) để làm tàI liệu chung Hình thành mạng lới Địa kỹ thuật, tập hợp các chuyên gia địa kỹ thuật của Việt Nam và Quốc tế nhằm cùng phối hợp giảI quyết các bài toán cơ học đất và địa kỹ thuật... trọng p S : Độ lún sau khi dỡ tải R : Đất nền nâng do dỡ tải 3.5 Cọc đất vôi v đất xi măng Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển đợc dùng để chế tạo cùng đất XM & đất vôi Các KQ nghiên cứu trong phòng và áp dựng hiện trờng cho thấy: - Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nớc và gia cờng nền - Các chỉ tiêu về cờng độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàm lợng nớc& hữu cơ, thành phần... độ lún bằng 0.86m) ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và dự tính Sự khác nhau có thể do quá trình tính toán cha kể đến biến dạng ngang của nền và điều kiện công trình đặt ven sông Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trớc với thoát nớc thẳng đứng rất cần thiết đặt hệ quan trắc lún nh thể hiện trên hình 6 Thí dụ về quan trắc xử lý nền đợc mô tả trên (hình 7) Hình 6 Quan trắc đất nền đợc gia cố Example... nén ngang trong hố khoan 3.9 Gia cờng nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ Cọc tiết diện nhỏ đợc hiểu là các loại cọc có đờng kính hoặc cạnh từ 10 đến 25cm Cọc nhỏ có thể đợc thi công bằng công nghệ đóng, ép, khoan phun Cọc nhỏ đợc dùng để gia cố nền móng cho công trình nhà, đờng xá, đất đắp và các dạng kết cấu khác Cọc nhỏ là một giải pháp tốt để xử lý nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ