chương 5 nền đất yếu và xử lý đất yếu

Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu chơng đất yếu xử lý đất yếu Bài Khái quát chung đất yếu I Khái niệm phân loại đất yếu Khái niệm đất yếu Nói chung khái niệm đất yếu để loại đất có sức chống cắt nhỏ tính biến dạng lớn đồng thời biến dạng không theo thời gian Đặc tính đất yếu cần thiết phải đợc cải thiện để phục vụ yêu cầu thực tế trình xây dựng sử dụng công trình Đất yếu thờng có độ ẩm cao sức kháng cắt không thoát nớc thấp Đất thuộc dạng cố kết bình thờng có khả thoát nớc thấp Mực nớc ngầm đất thờng gần bề mặt, cách từ 0.5~2.5m Một số trờng hợp đất yếu có hàm lợng hữu cao có lớp than bùn Đối với vài loại đất, độ lún sơ cấp chiếm từ 14~45% độ lún tổng cộng Một số tiêu đất yếu tham khảo nh sau: Độ ẩm: W 30% đất cát pha, W 50% đất sét, W 100% đất hữu Chỉ số xuyên tiêu chuẩn N = 0~5 Sức kháng cắt không thoát nớc 20~40 kPa Góc nội ma sát < 10o Phân loại đất yếu Những phân loại đất yếu sau theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 : Qui trình khảo sát thiết kế đờng ô tô đắp đất yếu 1.1 Tuỳ theo nguyên nhân hình thành, đất yếu có nguồn gốc khoáng vật nguồn gốc hữu (a) Loại có nguồn gốc khoáng vật: thờng sét sét trầm tích nớc ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng tam giác châu thổ; loại lẫn hữu trình trầm tích (hàm lợng hữu tới 10~12%) nên có mầu nâu đen, xám đen có mùi Đối với loại đợc xác định đất yếu trạng thái tự nhiên có: Độ ẩm gần cao giới hạn chảy (WL) Hệ số rỗng : sét e 1.5, sét pha e 1.0 Th.S Nguyễn Đình Dũng 226 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Cờng độ lực dính (c) theo kết cắt nhanh không thoát nớc (sơ đồ UU): cu < 15 kN/m2, theo kết từ kết thí nghiệm cắt cánh trờng cu < 35 kN/m2 Góc nội ma sát = 0~10o Ngoài vùng thung lũng hình thành đất yếu dới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e>1.0, độ bão hoà Sr > 0.8) (b) Loại có nguồn gốc hữu cơ: thờng hình thành từ đầm lầy, nơi nớc tích đọng thờng xuuyên, mực nớc ngầm cao, loài thực vật phát triển, thối rữa phân huỷ tạo vật lắng hữu lẫn trầm tích khoáng vật Loại thờng gọi đất đầm lầy than bùn, hàm lợng hữu chiếm tới 20~80%, thờng có mầu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn lẫn tàn d thực vật Các đặc trng loại đất (W , e, c u, ) đợc xác định giống nh loại Đất yếu đầm lầy than bùn đợc phân theo tỷ lệ lợng hữu có chúng: Đất nhiễm than bùn : Đất than bùn: Lợng hữu có từ 30~60% Than bùn Lợng hữu 60% : Lợng hữu có từ 20~30% 1.2 Theo trạng thái tự nhiên phân loại nh sau: (a) Đất yếu loại sét sét pha phân loại theo độ sệt IL:: Nếu IL > đợc gọi bùn sét (đất yếu trạng thái chảy) Nếu 0.75 < IL < đất yếu dẻo chảy (b) Đất yếu loại đầm lầy than bùn đợc phân loại nh sau: Loại : loại có độ sệt ổn định, thuộc loại vách đất đào thẳng đứng sâu 1m chúng trì đợc ổn định 1~2 ngày Loại 2: Loại có độ sệt không ổn định, loại không đạt tiêu chuẩn loại nhng đất than bùn cha trạng thái chảy Loại 3: Đất than bùn trạng thái chảy iI Các vấn đề đặt với đất yếu Các vấn đề đặt với đất yếu Móng công trình đặt đất yếu thờng đặt toán sau cần giải quyết: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc tính nén đất ổn định nh sức chịu tải móng, độ ổn định đắp, ổn định mái dốc, áp lực đất lên tờng chắn, sức chịu tải ngang trục cọc Thấm: cát chảy, 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 Th.S Nguyễn Đình Dũng 227 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Các dạng công trình đặt đất yếu Trong điều kiện Việt Nam nay, vấn đề thực tế sau cần đợc quan tâm: Xây dựng công trình giao thông, thuỷ lợi, đê điều công trình sở đất yếu Xử lý gia cờng đê, đờng đất khai thác sử dụng cần có công nghệ xử lý sâu Xử lý trợt lở bờ sông, bờ biển đê điều Lấn biển công trình biển Xử lý cho khu công nghiệp đợc xây dựng ven sông, ven biển iI Khái quát số phơng pháp xử lý đất yếu Bệ phản áp Giải pháp dùng đắp đờng trực tiếp đất yếu với tác dụng tăng mức ổn định trợt trồi cho đờng Nếu đắp đắp bệ phản áp đồng thời hai bên không cần khống chế tốc độ đắp, thi công nhanh Nhợc điểm phơng pháp không giảm đợc thời gian lún cố kết không giảm đợc độ lún mà tăng thêm độ lún (do thêm tải trọng bệ phản áp hai bên) Khối lợng đắp lớn diện tích chiếm dụng phải giải phóng mặt lớn Một số tiêu chí cho bệ phản áp: Vật liệu đắp: loại đất cát thông thờng, khó khăn dùng đất lẫn hữu Kích thớc: - Bề rộng bệ phản áp bên nên vợt phạm vi cung trợt nguy hiểm từ 1~3m Mặt bệ phản áp phải tạo dốc ngang 2% phía - Chiều cao bệ phản áp không lớn để gây trợt trồi phần đắp phản áp Thờng giả thiết chiều cao bệ phản áp 1/3~1/2 chiều cao đắp kiểm toán ổn định theo phơng pháp mặt trụ tròn thân bệ phản áp đắp có bệ phản áp Độ chặt đất đắp bệ phản áp nên đạt K 0.9 Gia tải trớc Th.S Nguyễn Đình Dũng 228 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Phơng pháp gia tải trớc thờng giải pháp kinh tế để xử lý đất yếu Thông thờng phơng pháp đợc kết hợp với thoát nớc thẳng đứng giếng cát bấc thấm Tải trọng gia tải trớc lớn tải trọng công trình tơng lai Trong thời gian chất tải, độ lún áp lực nớc đợc quan trắc Lứp đất đắp để gia tải đợc dỡ bỏ độ lún kết thúc đạt đến mức độ yêu cầu Việc chất tải đắp theo giai đoạn, sau lần chất tải tiến hành theo dõi độ lún quan trắc tốc độ biến dạng để tiếp tục chất tải có biện pháp điều chỉnh cho phù hợp với thực tế Gia tải trớc công nghệ đơn giản, cần thiết phải khảo sát đất cách chi tiết Một số trờng hợp thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc đánh giá đầy đủ, nên sau xây dựng công trình, đất tiếp tục bị lún công trình bị h hỏng Cố kết động (đầm chặt lớp mặt) Cố kết động cho phép tăng cờng độ sức chịu tải giảm độ lún Quả đầm khối bê tông đúc sẵn có trọng lợng từ 10~15 tấn, đợc nhấc lên cẩu rơi xuống bề mặt từ độ cao 10~15m để đầm chặt Khoảng cách hố đầm 3x3m, 4x4m 5x5m Độ sâu ảnh hởng đầm chắt cố kết động đợc tính bằng: D= W H (5.1) Trong đó: D: Độ sâu hữu hiệu đợc đầm chặt W : Trọng lợng đầm (tấn) H: Chiều cao rơi đầm (m) Sau đầm chặt điểm vài lần, cát đá đợc đổ đầy hố đầm Phơng pháp cố kết động để gia cố đất yếu đơn giản kinh tế, thích hợp với trờng san lấp đất đắp Cọc tre cọc tràm Cọc tre cọc tràm công nghệ mang tính truyền thống để xử lý cho công trình có tải trọng nhỏ đất yếu Cọc tre cọc tràm có chiều dài từ 3~6m, có đờng kính từ 5~10cm, đợc đóng để gia cờng đất với mục đích làm tăng khả chịu tải giảm độ lún Theo kinh nghiệm, thờng đóng 20~25 cọc cho 1m2 Th.S Nguyễn Đình Dũng 229 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Gia cờng cọc tiết diện nhỏ Cọc tiết diện nhỏ đợc hiểu loại cọc có đờng kính từ 10~25 cm Cọc nhỏ đợc thi công công nghệ đóng, ép, khoan phun Cọc nhỏ giải pháp tốt mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản đồng thời truyền tải trọng công trình xuống lớp đất sâu hơn, giảm độ lún tổng cộng độ lún lệch công trình Cọc đất vôi đất xi măng Thiết bị công nghệ đợc dùng để chế tạo cọc đất xi măng đất vôi Các kết nghiên cứu cho thấy: - Cọc đất vôi đất xi măng đóng vai trò thoát nớc gia cờng Đây giải pháp công nghệ thích hợp để gia cố sâu đất yếu - Các tiêu cờng độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàm lợng nớc, hàm lợng hữu cơ, thành phần hạt hàm lợng xi măng vôi sử dụng - Việc sử dụng xi măng rẻ điều kiện Việt nam so với vôi Tỷ lệ phần trăm thờng dùng vôi từ 8~12% , ximăng từ 12~15% so với trọng lợng khô đất Cọc đá cọc cát đầm chặt Nhằm giảm độ lún tăng cờng độ đất yếu, cọc cát cọc đá đầm chặt đợc sử dụng Cát đợc đầm chặt hệ thống đầm rung sủ dụng công nghệ đầm ống thép Sức chịu tải cọc cát phụ thuộc váo áp lực bên đất yếu tác dụng lên cọc Theo Broms (1987) áp lực tới hạn 25cu với cu = 20kPa, cọc cát D=40cm có sức chịu tải tới hạn 60kPa Hệ số an toàn 1.5 đợc sử dụng Giếng cát bấc thấm Giếng cát bấc thấm dùng để tăng độ cố kết cho đất yếu việc tăng khả thoát nớc theo chiều thẳng đứng Tuy nhiên hai phơng pháp có công nghệ thi công khác tác động, hiệu xử lý khác Nói chung, thi công bấc thấm có tốc độ nhanh thi công giếng cát nên nhà thầu thờng a thích hai phơng pháp đợc đề cập kỹ phần sau Th.S Nguyễn Đình Dũng 230 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Bài Một số biện pháp học xử lý đất yếu Biện pháp thay đất (đệm cát) H P h Khái niệm: Thay đất đào bỏ phần lớp đất yếu đến chiều sâu tính toán yêu cầu sau thay lớp cát đợc đầm chặt Nh phía dới tầng đệm cát tầng đất yếu tầng đệm cát đợc xem nh lớp balát dới móng công trình d Tầng đệm cát Hình 5.1 : Tầng đệm cát dới móng công trình Tác dụng tầng đệm cát: Tăng sức chịu tải cho đất, giảm độ lún tổng cộng giảm độ chênh lệch lún Ngoài tầng đệm cát tăng nhanh khả thoát nớc cố kết từ phía dới đất yếu lên mặt đất tự nhiên dới tác dụng tải trọng công trình Tính toán bố trí tầng đệm cát: Thờng giả thiết trớc chiều dày tầng đệm cát sau kiểm toán lại sức chịu tải đất phía dới tầng đệm cát, đạt yêu cầu đợc Công thức kiểm toán: q H + k o ( po h ) RH (5-2) Trong đó: q ứng suất trọng lợng thân đất độ sâu H H ko po Hệ số tính ứng suất thẳng đứng điểm nằm dới trọng tâm diện tích tải trọng áp lực đáy móng po = Th.S Nguyễn Đình Dũng 231 P F (P: tải trọng tác dụng đáy móng; Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu F : diện tích chịu tải công trình) Trọng lợng thể tích đất yếu h Chiều sâu đặt móng R Sức chịu tải tính toán đất yếu độ sâu H H Bề rộng mặt tầng đệm cát phải rộng đáy công trình bên tối thiểu 0.5~1m Độ chặt tầng đệm cát yêu cầu đạt K= 0.9 Cát dùng làm tầng đệm cát phải đợc đảm bảo yêu cầu sau: Phải loại cát có tỷ lệ hữu 5%, cỡ hạt lớn 0.25mm chiếm 50%, cỡ hạt nhỏ 0.08mm chiếm 5% phải thoả mãn hai điều kiện sau: D60 >6 D10 1< (5-3) ( D30 ) < ( D10 ).( D60 ) Trong đó: D10, D30, D60 Là kích cỡ hạt mà lợng chứa cỡ hạt nhỏ chiếm tơng ứng 10%, 30% hay 60% Thi công tầng đệm cát: Yếu tố quan trọng để đảm bảo phát huy hiệu tầng đệm cát độ chặt trình thi công Để đảm bảo thi công đạt đợc độ chặt tốt cho tầng đệm cát thờng tiến hành thi công thành lớp có chiều dày lớp từ 25~50cm, không nên lớn 50cm Thiết bị để đầm thờng sử dụng lu chân cừu, lu bánh lốp hay đầm rung có kết với với tới nớc đầm Ưu nhợc điểm: Phơng pháp đệm cát thi công đơn giản rẻ tiền, thờng áp dụng cho công trình có tải trọng nhỏ lớp đất yếu nằm gần mặt Tuy nhiên, phơng pháp có nhợc điểm khối lợng đào đắp tơng đối lớn có khả đẩy giá thành công trình tăng lên chiều dầy tầng đệm cát lớn Hơn tầng đệm cát nằm vùng có nớc ngầm thay đổi tơng lai có nguy tầng đệm cát bị nớc ngầm dẫn đến gây khả lún sụt cục cho công trình Biện pháp cọc cát Th.S Nguyễn Đình Dũng 232 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Khái niệm: Phơng pháp cọc cát dùng cọc gỗ hay thép đóng vào đất yếu sau nhổ cọc lên lấp đầy cát to cát vừa vào lỗ cọc làm thành cọc cát Tác dụng cọc cát: Cọc cát làm tăng độ chặt đất đóng cọc vào đất, thể tích lỗ rỗng giảm thể tích cọc cát đóng xuống, đồng thời cọc cát có tác dụng tăng độ cố kết đất yếu nớc xung quanh cọc thông qua cọc cát thoát lên phía Tính toán cọc cát: Thờng chọn trớc đờng kính cọc cát (từ 20~60cm), sau tính khoảng cách cần thiết cọc cát (giá trị tham khảo khoảng cách cọc cát từ 1.5d~4d) C C C C d d d a) Bố trí hình vuông d b) Bố trí hình tam giác Hình 5.2: Khoảng cách cọc cát đợc bố trí Khoảng cách cọc cát tính theo công thức: c = d (1 + eo ) = 0.952d 3.( eo etk ) c = 0.952d Trong đó: ( eo etk ) (5-4) tk ( tk o ) c Khoảng cách tim cọc cát d Đờng kính cọc cát eo Hệ số độ rỗng đất yếu trạng thái tự nhiên etk Hệ số độ rỗng đất sau có cọc cát o Trọng lợng thể tích đất yếu trạng thái tự nhiên tk Trọng lợng thể tích đất sau có cọc cát Nh hệ số rỗng giảm định etk : Th.S Nguyễn Đình Dũng 233 (1 + eo ) e = eo etk tuỳ theo loại đất để Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu (1)Đất cát: Trớc tiên phải định độ chặt tơng đối Id = 0.7~0.8, sau tính etk : etk = emax I d ( e max emin ) (5-5) (2)Đất sét pha: Trớc tiên phải định trị số độ sệt I L muốn đạt tới Từ số độ sệt IL định trớc, tính độ ẩm: Wtk = WP + I L (W LWP ) (5-6) etk = .Wtk (3)Đất cát pha: tính chất loại đất hai loại đất khó xác định giới hạn chảy dẻo Căn vào tài liệu dùng e tk = 0.6~0.8 (cát nhiều dùng trị số nhỏ, tính dính nhiều dùng trị số lớn) (4)Sau tính đợc etk vào diện tích cần xử lý A để tính tổng diện tích mặt cắt cọc cát F (trị số A thờng lấy lớn diện tích đáy móng từ 10~20%) F= e e e A = tk A + eo + eo (5-7) Thi công cọc cát: Thi công máy chuyên dụng Bộ phận máy đóng ống thép rỗng, có đờng kính đờng kính cọc cát cần đóng Phía dới đáy ống có chi tiết nắp, có tác dụng đóng ống thép nắp đặy lại không cho đất chui vào ống, rút lên nắp đợc mở ra, cát đợc phận phía nhồi vào ống thép đợc đầm chặt phơng pháp đầm rung hay đầm ống chống Ưu nhợc điểm cọc cát: Cọc cát có u điểm có độ tin cậy cao đóng cọc đến đâu thể tích lỗ rỗng đất giảm đến làm cho đất chặt thi công, sử dụng lớp đất yếu nằm tơng đối sâu Ngoài cọc cát tạo khả thoát nớc xung quanh cọc làm tăng độ cố kết cho dất Tuy nhiên cọc cát có nhợc điểm kéo dài thới gian thi công tạo chấn động trình thi công ảnh hởng đến an toàn công trình lân cận Nếu cọc cát thoát nớc có khả dễ bị tắc đờng thấm hạt nhỏ chui vào cọc bị ngắt đờng thấm đất bị biến dạng áp dụng: Phơng pháp cọc cát đợc áp dụng đất yếu loại đất rời rạc, cát pha sét pha có IL > Biện pháp giếng cát Khái niệm: Khi xây dựng công trình đất dính bão hoà nớc, cố kéo theo lún phụ thuộc vào tốc độ thoát nớc, muốn cho đất chặt hơn, giảm độ lún lớn dùng giếng cát để ép thu nớc xung Th.S Nguyễn Đình Dũng 234 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu quanh giếng cát làm cho đất chặt Phơng pháp giếng cát tạo nhiều rãnh để thoát nớc đợc nhanh biện pháp thờng đợc kết hợp với gia tải trớc Trong trình cố kết nớc bị ép làm u (u: áp lực nớc lỗ rỗng) giảm Theo tính toán biết thời gian t để lún độ lún St sau tiếp tục xây dựng công trình công trình bị lún lợng S = S S t (S: độ lún tổng cộng) Độ lún S công trình phải nhỏ độ lún cho phép loại công trình Tính toán giếng cát: Độ cố kết có giếng cát đợc tính theo công thức Hansbo sau đây: U = [ (1 U V ).(1 U h ) ] Trong đó: (5-8) U Độ cố kết tổng UV Độ cố kết theo phơng thẳng đứng (tra bảng hay biểu đồ dựa vào yếu tố thời gian TV) TV = C = tb V CVtb t H2 Z a2 hi CVi H chiều sâu thoát nớc cố kết theo phơng thẳng đứng (thờng chiều sâu giếng cát H= L), có mặt thoát nớc H=Za, có hai mặt thoát nớc H=0.5Za (Za : chiều sâu vùng chịu nén) Uh Độ cố kết theo phơng thẳng ngang (tra biểu đồ dựa vào yếu tố thời gian Th) Ch t 4.R k (1 + e ) Ch = h a. n Th = t Thời gian cố kết kV Hệ số thấm theo phơng đứng kh Hệ số thấm theo phơng ngang L Chiều sâu giếng cát R Một nửa khoảng cách hai giếng cát Th.S Nguyễn Đình Dũng 235 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu a Hệ số nén lún đất e Hệ số rỗng đất trnạg thái tự nhiên n Trọng lợng riêng nớc Cho t giá trị tra UV Uh thay vào đợc U từ tính St Khi cần giảm thời gian cố kết giảm khoảng cách giếng cát Thi công: Phơng pháp thi công gần giống nh thi công cọc cát, nhiên cho cát vào ống cát không đợc đầm kỹ nh phơng pháp cọc cát Ưu nhợc điểm: Ưu điểm giếng cát tăng nhanh khả thoát nớc làm tăng độ cố kết làm cho chặt lại Phơng pháp sử dụng vật liệu cát địa phơng nên mang giá trị kinh tế cao Tuy nhiên nh cọc cát, thi công gây chấn động kéo dài thời gian đồng thời trình thoát nớc có khả bị tắc hay ngắt đờng thấm Biện pháp bấc thấm Khái niệm: Bấc thấm (PVDs: Prefabricated Vetical Drainages) có chiều rộng a = 100~120mm, chiều dày b= 5~10mm, gồm hai phận chính: Lõi bấc thấm băng chất dẻo nhựa tổng hợp Polypropylene (hay polyester), có tính dai co giãn, chịu đợc lực kéo Chức lõi tạo rãnh đất để nớc xung quanh thông qua lõi thoát nớc theo chiều thẳng đứng lên phía hay xuống phía dới, từ đợc thoát nhằm tăng độ chặt cho đất Mặt cắt ngang lõi nh hình 5.3 b b - a a Hình 5.: Cấu tạo mặt cắt lõi bấc thấm - Vỏ bọc vải địa kỹ thuật có chức bảo vệ phần lõi bên không cho hạt vật liệu nhỏ chui vào làm tắc đờng thấm Yêu cầu kỹ thuật bấc thấm: Bấc thấm phải đạt yêu theo TCXD 245-2000: Cờng độ chịu kéo (cặp hết chiều rộng bấc thấm) > 1.6kN Độ giãn dài (cặp hết chiều rộng bấc thấm) > 20% Khả thoát nớc dới áp lực 10 kN/m2 với gradien i = 0.5 (80~140).10 -6 m3/s Th.S Nguyễn Đình Dũng 236 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Khả thoát nớc dới áp lực 400 kN/m2 với gradien i = 0.5 (60~80).10 -6 m3/s Tính toán bố trí bấc thấm: Tính toán bố trí bấc thấm phải xuất phát từ yêu cầu mức độ cố kết cần đạt đợc tốc độ lún dự báo lại trớc xây dựng công trình Trờng hợp chung, mức độ cố kết phải đạt đợc tối thiểu U=90% Đối với đờng cấp cao tốc độ lún dự báo lại phải < 2cm/năm Tính toán mật độ cắm bấc thấm theo nguyên tắc thử dần với cự li cắm bấc thấm khác Để không làm xáo động đất lớn, khoảng cách cắm bấc thấm tối thiểu 1.3m, để đảm bảo chúng làm việc hiệu không nên bố trí xa 2.2m Qui định bố trí bấc thấm nh sau: - Phải bố trí bấc thấm phân bố mặt công trình có điều kiện địa chất công trình nh - Đối với công trình dân dụng công nghiệp, bấc thấm đợc bố trí dới móng công trình mép công trình phía khoảng 0.2b (b : bề rộng công trình) - Đối với công trình đờng phải bố trí bấc thấm đến chân taluy đắp - Bấc thấm đợc bố trí theo lới vuông tam giác Chiều dài cắm bấc thấm phải bố trí hết chiều dài chịu nén cực hạn Za đất dới tác dụng tải trọng công trình Chiều sâu Z a kết thúc chỗ có z = (0.1~0.2).VZ (z tải trọng công trình, VZ trọng lợng thân lớp đất, phải xét đến trờng hợp sau: - Nếu Za < chiều dày tầng đất yếu bấc thấm cần cấm hết chiều dày Za - Khi lớp đất yếu dầy, bề rộng công trình lớn (Z a > 20m) cần ý đến chiều sâu hiệu thực bấc thấm - Trờng hợp bên dới Za có tầng cát mịn chứa nớc có áp không csắm bấc thấm vào tầng cát mịn Khoảng cách bấc thấm đợc tính theo công thức: Căn vào thời gian cần thiết t để đạt đợc độ cố kết yêu cầu U% (U=90% hay U=0.9) để xác định đờng kính ảnh hởng bấc thấm D (tính m), từ xác định khoảng cách bấc thấm L: L= Trong đó: D. n D P (5-9) = 0.5~1.0 Hệ số, phụ thuộc vào n=D/d W xác định theo biểu đồ Hệ số ngời thiết kế lựa chọn cách thử dần Th.S Nguyễn Đình Dũng 237 (1 U ) Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu quan hệ n=D/dW cho có độ cố kết U tốt thời gian cố kết t ngắn dW Đờng kính tơng đơng bấc thấm dW = thấm) 2.( a + b ) (với a, b kích thớc bấc n Trọng lợng riêng nớc P Tải trọng công trình hay tải trọng nén trớc U Độ cố kết tổng cộng (đợc tính nh công thức 5-8) U = [ (1 U V ).(1 U h ) ] Xác định UV nh tính giếng cát, Uh đợc tính nh sau: 8Th U h = exp F( n ) + FS + Fr (5-10) Trong đó: Th Nhân tố thời gian theo phơng ngang Th = Ch t D2 Bố trí bấc thấm theo sơ đồ hình vuông hay tam giác: - Với sơ đồ hình vuông D = 1.13L - Với sơ đồ hình tam giác D = 1.05L Ch Hệ số cố kết theo phơng ngang giai đoạn lập dự án khả thi trị số Ch = (2~5) CV F(n Nhân tố xét đến ảnh hởng khoảng cách bố trí bấc thấm, đợc xác định tuỳ thuộc vào n, theo công thức: ) F( n ) = n2 3n ( ) ln n n2 4n Fs Nhân tố xét đến ảnh hởng vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm (làm hệ số thấm vùng giảm đi) Fr Nhân tố xét đến ảnh hởng sức cản bấc thấm Thi công bấc thấm: Thiết bị cắm bấc thấm có đặc trng kỹ thuật sau: Th.S Nguyễn Đình Dũng 238 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu - Trục tâm để lắp bấc thấm có tiết diện 60x120mm, dọc trục có vạch chia đến cm để theo dõi chiều sâu cắm bấc thấm phải có dọi để thờng xuyên kiểm tra độ thẳng đứng cắm bấc thấm vào đất - Máy phải có lực đủ lớn để cắm bấc thấm đến độ sâu thiết kế Trình tự thi công bấc thấm nh sau: (1)Định điểm phải cắm bấc thấm máy đo đạc thông thờng theo hàng dọc hàng ngang với sơ đồ thiết kế, công việc áp dụng cho ca máy (2)Đa máy cắm bấc thấm vào vị trí theo hành trình vạch trớc Xác định vạch xuất phát trục tâm để tính chiều dài bấc thấm đợc cắm vào đất, kiểm tra độ thẳng đứng bấc thấm (3)Lắp bấc thấm vào trục tâm điều khiển máy đa đầu trục tâm đến vị trí cắm bấc thấm (4)Gắn đầu neo vào đầu dới bấc thấm với chiều dài bấc thấm đợc gấp lại tối thiểu 30cm đợc ghim ghim thép Các đầu neo phải có kích thớc phù hợp với bấc thấm (thờng tôn 85x150mm dày 0.5mm) (5)Cắm trục tâm đợc lắp bấc thấm đến độ sâu thiết kế với tốc độ phạm vi 0.2~0.6m/s sau cắm xong, kéo trục tâm lên (lúc đầu neo giữ bấc thấm lại đất) Khi trục tâm đợc kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm cho lại 20cm đầu bấc thấm nhô lên lớp đệm cát trình lặp lại cho vị trí khác (6)Sau cắm xong thi công lớp đệm cát thoát nớc bên Một số yếu tố ảnh hởng đến hiệu bấc thấm: - Chiều cao đất đắp: có ảnh hởng đến hiệu bấc thấm Chiều cao đất đắp phải tạo nên áp lực đủ lớn để trình cố kết đất xảy Chiều cao đất đắp tối thiểu đợc xác định theo công thức: Zi > Pi (5-11) Trong đó: - Pi áp lực tiền cố kết lớp đất thứ i Zi ứng suất tải trọng gây lớp đất thứ i Thành phần tính chất đất yếu: khả lấy nớc bấc thấm khỏi đất không phụ thuộc vào cấu tạo bấc thấm mà phụ thuộc vào thành phần tính chất đất yếu, đặc Th.S Nguyễn Đình Dũng 239 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu biệt tiêu tính thấm đất (K V Kh), tiêu cờng độ đất (, c) tạp chất hữu có đất - Khoảng cách cắm bấc thấm: có ảnh hởng đến tốc độ cố kết đất nền, khoảng cách bấc thấm gần tốc độ cố kết đất tăng lên, ngợc lại xa chiều dài dòng thấm tới bấc thấm lớn hiệu bấc thấm - Chiều sâu cắm bấc thấm: chiều sâu cắm lớn hiệu thoát nớc bấc thấm giảm chiều dài dòng thấm theo phơng thẳng đứng lớn Trong trờng hợp cấu trúc địa chất dới công trình tầng cát chứa nớc có áp mà lại cắm bấc thấm vào tầng bấc thấm lấy nớc tầng nớc có áp, ngợc lại dới cát chứa nớc không áp nên cắm bấc thấm vào tầng để giảm chiều dài đờng thấm Ưu nhợc điểm bấc thấm: Ưu điểm phơng pháp thi công nhanh, tốc độ thoát nớc tốt hiệu xử lý thờng có kết tốt bấc thấm không bị cắt hay tắc đờng thấm mà có khả biến dạng biến dạng Nhợc điểm phơng pháp độ tin cậy thấp trình tính toán phải phụ thuộc vào nhiều tham số khác nên ngời thiết kế dễ mắc sai lầm đa vào giá trị tham số tính toán Hơn Việt Nam phải nhập bấc thấm nên giá thành cao Và cuối cần phải xem xét đến vấn đề môi trờng địa kỹ thuật bị ảnh hởng bấc thấm chất nhựa tổng hợp đợc cắm vào đất sau nhiều năm tác động xấu đến môi trờng Th.S Nguyễn Đình Dũng 240 ... Nguyễn Đình Dũng 230 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Bài Một số biện pháp học xử lý đất yếu Biện pháp thay đất (đệm cát) H P h Khái niệm: Thay đất đào bỏ phần lớp đất yếu đến chiều sâu tính toán... mà phụ thuộc vào thành phần tính chất đất yếu, đặc Th.S Nguyễn Đình Dũng 239 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu biệt tiêu tính thấm đất (K V Kh), tiêu cờng độ đất (, c) tạp chất hữu có đất - Khoảng... phản áp Độ chặt đất đắp bệ phản áp nên đạt K 0.9 Gia tải trớc Th.S Nguyễn Đình Dũng 228 Chơng 5: đất yếu xử lý đất yếu Phơng pháp gia tải trớc thờng giải pháp kinh tế để xử lý đất yếu Thông thờng