bài tiểu luận môn địa kỹ thuật ứng dụng

Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG A- Phần phân tích nguyên nhân xác định yếu tố ảnh hưởng đến cố lún đường đắp đất yếu I) Khái Quát – phân tích nguyên nhân Nền đất yếu biện pháp xử lý Nền đắp đất yếu cơng trình xây dựng thường gặp Cho đến nước ta, việc xây dựng đắp đất yếu vấn đề tồn tốn khó người xây dựng, đặt nhiều vấn đề phức tạp cần nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo ổn định độ lún cho phép cơng trình Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền biến dạng nhiều, xây dựng cơng trình Đất yếu loại đất khơng có khả chống đỡ kết cấu bên trên, bị lún tuỳ thuộc vào quy mơ tải trọng bên Khi thi cơng cơng trình xây dựng gặp loại đất yếu, tùy thuộc vào tính chất lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo cơng trình mà người ta dùng phương pháp xử lý móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình.Trong thực tế xây dựng, có nhiều cơng trình bị lún, sập xây dựng đất yếu biện pháp xử lý hiệu quả, khơng đánh giá xác tính chất lý đất để làm sở đề giải pháp xử lý móng phù hợp Đây vấn đề khó khăn, địi hỏi kết hợp chặt chẽ kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm tối đa cố, hư hỏng cơng trình xây dựng đất yếu Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG II) Các yếu tố ảnh hưởng - Một số đặc điểm đất yếu - Nền đất yếu thường đất sét thường có: +) lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 – 1kg/cm2) +) Đất có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg) +) Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0) +) Độ sệt lớn (B>1) +) Mô đun biến dạng bé (E0,8, dung trọng bé - Các loại đất yếu chủ yếu thường gặp +) Đất sét mềm: Gồm loại đất sét sét tương đối chặt, trạng thái bão hịa nước, có cường độ thấp; +) Đất bùn: Các loại đất tạo thành môi trường nước, thành phần hạt mịn, trạng thái no nước, hệ số rỗng lớn, yếu mặt chịu lực; +) Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, hình thành kết phân hủy chất hữu có đầm lầy (hàm lượng hữu từ 20 -80%); +) Cát chảy: Gồm loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, bị nén chặt pha loãng đáng kể Loại đất chịu tải trọng động chuyển sang trạng thái chảy gọi cát chảy; +) Đất bazan: loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khơ bé, khả thấm nước cao, dễ bị lún sụt III) Các biện pháp xử lý đất yếu Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa sở lý thuyết phương pháp thực tế để cải thiện khả tải đất cho phù hợp với yêu cầu loại cơng trình khác nhau.Với đặc điểm đất yếu trên, muốn đặt móng cơng trình xây dựng đất phải có biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính chịu lực Nền đất sau xử lý gọi nhân tạo.Việc xử lý xây dựng cơng trình đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như: Đặc điểm cơng trình, đặc điểm đất Với điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa biện pháp xử lý hợp lý Có nhiều biện pháp xử lý cụ thể gặp đất yếu như: - Các biện pháp xử lý kết cấu cơng trình - Các biện pháp xử lý móng - Các biện pháp xử lý 1- Các biện pháp xử lý kết cấu công trình Kết cấu cơng trình bị phá hỏng cục hoàn toàn điều kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún lún lệch lớn đất yếu, sức chịu tải bé Các biện pháp kết cấu cơng trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt làm tăng khả chịu lực kết cấu cơng trình Người ta thường dùng biện pháp sau: - Dùng vật liệu nhẹ kết cấu nhẹ, mảnh, phải đảm bảo khả chịu lực cơng trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng thân cơng trình, tức giảm tĩnh tải tác dụng lên móng - Làm tăng linh hoạt kết cấu cơng trình kể móng cách dùng kết cấu tĩnh định phân cắt phận cơng trình khe lún để khử ứng suất phụ phát sinh kết cấu xảy lún lệch lún không - Làm tăng khả chịu lực cho kết cấu cơng trình để đủ sức chịu ứng lực sinh lún lệch lún không đai bê tông cốt thép để tăng khả Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG chịu ứng suất kéo chịu uốn, đồng thời gia cố vị trí dự đốn xuất ứng suất cục lớn 2- Các biện pháp xử lý móng Khi xây dựng cơng trình đất yếu, ta sử dụng số phương pháp xử lý móng thường dùng như: - Thay đổi chiều sâu chơn móng nhằm giải lún khả chịu tải nền; Khi tăng chiều sâu chơn móng làm tăng trị số sức chịu tải đồng thời làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên giảm độ lún móng; Đồng thời tăng độ sâu chơn móng, đặt móng xuống tầng đất phía chặt hơn, ổn định Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chơn móng phải cân nhắc yếu tố kinh tế kỹ thuật - Thay đổi kích thước hình dáng móng có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, cải thiện điều kiện chịu tải điều kiện biến dạng Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm áp lực tác dụng lên mặt làm giảm độ lún cơng trình Tuy nhiên đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu biện pháp khơng hồn tồn phù hợp - Thay đổi loại móng độ cứng móng cho phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình: Có thể thay móng đơn móng băng, móng băng giao thoa, móng bè móng hộp; trường hợp sử dụng móng băng mà biến dạng lớn cần tăng thêm khả chịu lực cho móng; Độ cứng móng bản, móng băng lớn biến dạng bé độ lún bé Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí sườn tăng cường móng có kích thước lớn 3- Các biện pháp xử lý đất yếu Xử lý đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải đất, cải thiện số tính chất lý đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt đất… Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý đất yếu cịn làm giảm tính thấm đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp Các biện pháp xử lý thông thường: - Các biện pháp học: Bao gồm phương pháp làm chặt đầm, đầm chấn động, phương pháp làm chặt giếng cát, loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc vôi…), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước, phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát… - Các biện pháp vật lý: Gồm phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm… - Các biện pháp hóa học: Gồm phương pháp keo kết đất xi măng, vữa xi măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa… Phương pháp xử lý đất yếu cọc cát khác với loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) phận kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố đất yếu nên gọi cọc cát Việc sử dụng cọc cát để gia cố có ưu điểm bật sau: Cọc cát làm nhiệm vụ giếng cát, giúp nước lỗ rỗng nhanh, làm tăng nhanh q trình cố kết độ lún ổn định diễn nhanh hơn; Nền đất ép chặt ống thép tạo lỗ, sau lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất nén chặt thêm, nước đất bị ép thoát vào cọc cát, làm tăng khả chịu lực cho đất sau xử lý; Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ so với dùng loại vật liệu khác Cọc cát thường dùng để gia cố đất yếu có chiều dày > 3m Phương pháp xử lý cọc vôi cọc đất – ximăng Cọc vôi thường dùng để xử lý, nén chặt lớp đất yếu như: Than bùn, bùn, Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG sét sét pha trạng thái dẻo nhão Việc sử dụng cọc vơi có tác dụng sau: - Sau cọc vôi đầm chặt, đường kính cọc vơi tăng lên 20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại - Khi vôi tơi lỗ khoan toả nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng bốc làm giảm độ ẩm tăng nhanh trình nén chặt - Sau xử lý cọc vôi đất cải thiện đáng kể: Độ ẩm đất giảm – 8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5 – 3lần Việc chế tạo cọc đất – ximăng giống cọc đất – vôi, xilô chứa ximăng phun vào đất với tỷ lệ định trước Lưu ý sàng ximăng trước đổ vào xilô để đảm bảo ximăng khơng bị vón cục hạt ximăng có kích thước < 0,2mm, để khơng bị tắc ống phun Hàm lượng ximăng từ – 15% kết cho thấy gia cố đất ximăng tốt vôi đất bùn gốc cát hiệu cao đất bùn gốc sét Qua kết thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên đất tăng lên từ – lần so với chưa gia cố Ở nước ta sử dụng loại cọc đất – ximăng để xử lý gia cố số cơng trình triển vọng sử dụng loại cọc đất – ximăng để gia cố tốt Phương pháp xử lý đệm cát Lớp đệm cát sử dụng hiệu cho lớp đất yếu trạng thái bão hoà nước (sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) chiều dày lớp đất yếu nhỏ 3m Biện pháp tiến hành: Đào bỏ phần toàn lớp đất yếu (trường hợp lớp đất yếu có chiều dày bé) thay vào cát hạt trung, hạt thơ đầm chặt Việc thay lớp đất yếu tầng đệm cát có tác dụng chủ yếu sau: - Lớp đệm cát thay lớp đất yếu nằm trực tiếp đáy móng, đệm cát đóng vai Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG trò lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng cơng trình truyền tải trọng lớp đất yếu bên - Giảm độ lún chênh lệch lún cơng trình có phân lại ứng suất tải trọng gây đất tầng đệm cát - Giảm chiều sâu chơn móng nên giảm khối lượng vật liệu làm móng - Giảm áp lực cơng trình truyền xuống đến trị số mà đất yếu tiếp nhận - Làm tăng khả ổn định cơng trình, kể có tải trọng ngang tác dụng, cát nén chặt làm tăng lực ma sát sức chống trượt Tăng nhanh trình cố kết đất nền, làm tăng nhanh khả chịu tải tăng nhanh thời gian ổn định lún cho cơng trình - Về mặt thi cơng đơn giản, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp nên sử dụng tương đối rộng rãi Phạm vi áp dụng tốt lớp đất yếu có chiều dày bé 3m Khơng nên sử dụng phương pháp đất có mực nước ngầm cao nước có áp tốn việc hạ mực nước ngầm đệm cát ổn định Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt Khi gặp trường hợp đất yếu có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) sử dụng phương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt đất làm giảm tính nén lún Lớp đất mặt sau đầm chặt có tác dụng tầng đệm đất, khơng có ưu điểm phương pháp đệm cát mà cón có ưu điểm tận dụng đất thiên nhiên để đặt móng, giảm khối lượng đào đắp Để đầm chặt lớp đất mặt, người ta dùng nhiều biện pháp khác nhau, thường hay dùng phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp đầm trọng lượng – (có – tấn) đường kính khơng nhỏ 1m Để hiệu Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG tốt chọn đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh đầm gây không nhỏ 0,2kg/ cm2 với loại đất sét 0,15kg/cm2 với đất loại cát Phương pháp gia tải nén trước Phương pháp sử dụng để xử lý gặp đất yếu than bùn, bùn sét sét pha dẻo nhão, cát pha bão hồ nước Dùng phương pháp có ưu điểm sau: - Tăng nhanh sức chịu tải đất; - Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian Các biện pháp thực hiện: - Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá…) lớn tải trọng cơng trình dự kiến thiết kế đất yếu, để chọn chịu tải trước lún trước xây dựng cơng trình - Dùng giếng cát bấc thấm để nước khỏi lỗ rỗng, tăng nhanh q trình cố kết đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian Tuỳ yêu cầu cụ thể công trình, điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn nơi xây dựng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp, dùng đơn lẻ kết hợp hai biện pháp - Phương pháp xử lý đất yếu bấc thấm phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bấc thấmkết hợp với gia tải trước Khi chiều dày đất yếu lớn độ thấm đất nhỏ bố trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết Phương pháp thường dùng để xử lý đường đắp đất yếu - Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh q trình nước lỗ rỗng đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng Kết làm tăng nhanh trình cố kết đất yếu, tăng sức chịu tải làm cho đất đạt độ lún quy định thời gian cho phép Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG Phương pháp bấc thấm sử dụng độc lập, trường hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bấc thấm với gia tải tạm thời, tức đắp cao thêm đường so với chiều dày thiết kế – 3m vài tháng lấy phần gia tải thời điểm mà đường đạt độ lún cuối trường hợp đắp không gia tải Bấc thấm cấu tạo gồm phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) bao ngồi vật liệu tổng hợp (thường vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie khơng dệt…) Bấc thấm có tính chất vật lý đặc trưng sau: - Cho nước lỗ rỗng đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc vào lõi chất dẽo - Lõi chất dẽo đường tập trung nước dẫn chúng ngồi khỏi đất yếu bão hịa nước Lớp vải địa kỹ thuật bọc Polypropylene Polyesie khơng dệt hay vật liệu giấy tổng hợp, có chức ngăn cách lõi chất dẽo đất xung quanh, đồng thời phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị Lõi chất dẽo có chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, tạo đường cho nước thấm dọc chúng áp lực ngang xung quanh lớn Nếu so sánh hệ số thấm nước bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = x 10-4m/s) lớn nhiều lần so với hệ số thấm nước đất sét ( k = 10 x 10-5m/ngày đêm) Do đó, thiết bị PVD tải trọng nén tức thời đủ lớn ép nước lỗ rỗng đất tự ngồi Kết luận Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page Bài Tiểu Luận Mơn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG Nền đất yếu có nhiều tác hại nguy gây an toàn cho cơng trình xây dựng Việc nghiên cứu đất yếu xác định biện pháp xử lý phù hợp có ý nghĩa quan trọng Trong thực tế, cần vào điều kiện địa chất cơng trình cụ thể để sử dụng biện pháp xử lý kết cấu cơng trình, biện pháp xử lý móng hay biện pháp xử lý nền, sử dụng kết hợp tổ hợp nhiều biện pháp, giải pháp phù hợp có liên quan./ B- Phương án xử lý biện pháp tổ chức thi công điểm c lỳn trt Công trình: đờng nguyến đăng đạo kéo dài hoà long thành phố bắc ninh Nguyn Hu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page 10 Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUT NG DNG Gói thầu số : Nền mặt đờng, hệ thống thoát nớc vỉa hè xanh đoạn2 (từ khu đô thị hoà long kinh bắc x· hoµ long) Phương án xử lý lún đường đắp đất yếu phương án sử dụng thấm I) QUY TRÌNH THI CƠNG BỨC THẤM Bấc thấm cấu tạo từ hai lớp: vỏ hay áo lọc vải địa kĩ thuật không dệt sợiliên tục chất liệu PP PE 100%; lớp lõi thoát nước đùn nhựa hạt PP, córãnh hai phía - Đặc tính: Giảm thiểu tối đa xáo trộn lớp đất Khả tương thích cao lõi vỏ bấc thấm với nhiều loại đất Dễ dàng thi cơng, hiệu suất đạt tới 8.000m/ngày Khơng cần cấp nước thi cơng Bấc đóng xuống độ sâu 40m - Ứng dụng: Nguyễn Hữu Đan – Kỹ Thuật XD CTGT K22.2 – mã học viên: 4145018 Page 11 Bài Tiểu Luận Môn: ĐỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG Gia cố đất yếu, bấc thấm đứng sử dụngđể xử lý gia cố đất yếu, thời gian ngắn đạt tới 95% độ ổn địnhdài hạn, tạo khởi động cho trình ổn định tự nhiên giai đoạn sau Quátrình gia cố tăng tốc gia tải Lợi thi công Tiết kiệm khối lượng đào đắp Rút ngắn thời gian thi công Giảm chi phí vận chuyển, chi phí thi cơng II) - BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP BẤC THẤM Chiều sâu lớp đất yếu cần xử lý là: 10 – 20m 1-MỞ ĐẦU Khi thi cơng cơng trình đất yếu đất có hàm lượng nước, tínhnén ép cao, cường độ đất, tính thấm nước độ sâu lớp bùn lớn Phương pháp thoát nước cấu kết phương pháp giải hữu hiệu lún ổnđịnh đất sét mềm yếu đất bùn làm cho độ rỗng,độ ẩm đất giảm đi.Trọng lượng thể tích, modul biến dạng, lực dính góc ma sát tăng lên Để đạt yếu tố người ta dùng phương pháp xử lý bấc thấm 2-CHUẨN BỊ MẶT BẰNG Tồn mặt phải có cao độ lớn cao độ ngập nước khu vực thi cônglà 1m Mặt thi công phải ổn định vững đảm bảo cho xe máy di chuyển dễ dàngkhông bị lún lầy Độ dốc mặt thi công 0.5%