Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu. Dưới đây trình bày một số đặc tính tiêu biểu của nền đất yếu, các vấn đề do nền đất đặt ra và một số công nghệ xử lý nền. Đồng thời trình bày và đề cập đến các giải pháp xử lý nền đất đã được dùng ở Việt Nam. Một số công nghệ xử lý nền mới được trình bày và thảo luận. Một số giải pháp xử lý nền móng trên nền đất yếu thích hợp với điều kiện Việt Nam và hướng phát triển. Một số công nghệ xử lý nền sau đây được đề cập: + Xử lý bằng cọc tràm và cọc tre. + Xủ lý bằng bệ phản áp để tăng độ ổn định và chống trượt lở công trình đường 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 trọng có thể là lớp đất đắp hoặc hút chân không. + Cọc đất vôi và cọc đất xi măng: trộn vôi hoặc xi măng với đất bằng hình thức bơm phun và quấy trộn tại chỗ. Công nghệ cho phép tạo được các cọc đất vôi, đất xi măng với cường độ thấp hơn các loại cọc thông thường. Đây là giải pháp thích hợp để xử lý sâu nền đất yếu, phục vụ cho việc xây dựng đường, cảng, khu công nghiệp, sửa chữa và cải tạo đê điều, đập chắn nước… + Cọc cát xi măng: sử dụng công nghệ thi công cọc cát để tạo lỗ, cát trộn xi măng được đầm với hệ thống máy rung và ống chống tạo lỗ. + Cọc đá và cọc cát đầm chặt: Công nghệ cho phép làm tăng cường độ, sức chịu tải của đất nền và giảm độ lún của công trình. Đây là giải pháp gia cố nền sâu. Thích hợp cho những công trình có diện tích xây dựng lớn, đường quốc lộ, bến cảng, đất mới san lấp và lấn biển. + Cố kết động: Quả tạ bê tông có trọng lượng từ 10 – 15 tấn, rơi ở độ cao 1015m bằng cẩu, cho phép đầm chặt đất nền và bổ sung thêm cát thông qua các hố đầm. Công nghệ thích hợp để xử lý nền cho cùng đất mới san lấp. + Công nghệ xử lý nền bằng cọc nhỏ: Cọc có đường kính từ 100200mm được thi công bằng công nghệ đóng, ép hoặc khoan phun. Công nghệ cho phép truyền tải trọng xuống công trình sâu hơn với chi phí vật liệu bê tông cốt thép tối ưu. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp để xử lý nền đất yếu phục vụ cho việc xây dựng nhà, đường, công trình đất và cưú chữa công trình bị hư hỏng do nền móng. 1. MỞ ĐẦU Những thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Hải Phòng, TP. Hồ Chí Minh đều nằm trên lưu vực đồng bằng sông Hồng và sông Mê Kông.
Chia sẻ thơng tin Xây dựng Việt Nam CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Nhiều thành phố thị trấn quan trọng hình thành phát triển đất yếu với điều kiện phức tạp đất nền, dọc theo dòng sơng bờ biển Thực tế đòi hỏi phải hình thành phát triển cơng nghệ thích hợp tiên tiến để xử lý đất yếu Dưới trình bày số đặc tính tiêu biểu đất yếu, vấn đề đất đặt số công nghệ xử lý Đồng thời trình bày đề cập đến giải pháp xử lý đất dùng Việt Nam Một số cơng nghệ xử lý trình bày thảo luận Một số giải pháp xử lý móng đất yếu thích hợp với điều kiện Việt Nam hướng phát triển Một số công nghệ xử lý sau đề cập: + Xử lý cọc tràm cọc tre + Xủ lý bệ phản áp để tăng độ ổn định chống trượt lở cơng trình đường giao thơng đê điều + Gia tải trước với mục đích tăng cường độ giảm độ lún + Gia tải trước đất với nước thẳng đứng: cơng nghệ cho phép tăng nhanh trình cố kết, rút ngắn quãng đường thời gian Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam dịch chuyển nước đất tác dụng tải trọng lớp đất đắp hút chân không + Cọc đất vôi cọc đất xi măng: trộn vôi xi măng với đất hình thức bơm phun quấy trộn chỗ Công nghệ cho phép tạo cọc đất vôi, đất xi măng với cường độ thấp loại cọc thông thường Đây giải pháp thích hợp để xử lý sâu đất yếu, phục vụ cho việc xây dựng đường, cảng, khu công nghiệp, sửa chữa cải tạo đê điều, đập chắn nước… + Cọc cát xi măng: sử dụng công nghệ thi công cọc cát để tạo lỗ, cát trộn xi măng đầm với hệ thống máy rung ống chống tạo lỗ + Cọc đá cọc cát đầm chặt: Công nghệ cho phép làm tăng cường độ, sức chịu tải đất giảm độ lún công trình Đây giải pháp gia cố sâu Thích hợp cho cơng trình có diện tích xây dựng lớn, đường quốc lộ, bến cảng, đất san lấp lấn biển + Cố kết động: Quả tạ bê tơng có trọng lượng từ 10 – 15 tấn, rơi độ cao 10-15m cẩu, cho phép đầm chặt đất bổ sung thêm cát thông qua hố đầm Cơng nghệ thích hợp để xử lý cho đất san lấp + Công nghệ xử lý cọc nhỏ: Cọc có đường kính từ 100200mm thi cơng cơng nghệ đóng, ép khoan phun Công nghệ cho phép truyền tải trọng xuống cơng trình sâu với chi phí vật liệu bê tông cốt thép tối ưu Đây giải pháp công nghệ thích Trang Chia sẻ thơng tin Xây dựng Việt Nam hợp để xử lý đất yếu phục vụ cho việc xây dựng nhà, đường, cơng trình đất cưú chữa cơng trình bị hư hỏng móng MỞ ĐẦU Những thành phố Việt Nam Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh nằm lưu vực đồng sông Hồng sông Mê Kơng Đây khu vực có tầng đất phù sa dày tập trung đất sét yếu Với mục tiêu phát triên 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 để phục vụ yêu cầu thực tế trình xây dựng sử dụng cơng trình Đất yếu thường có độ ẩm cao sức kháng cắt khơng nước thấp Đất thuộc dạng cố kết bình thường có khả thấm nước thấp Mực nước ngầm đất thường nằm gần bề mặt, cách từ 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 1025% độ lún tổng cộng Trong số khu vực 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 Một vài số tiêu biểu đất yếu trình bày để tham khảo: Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam - 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 nước: 20 – 40kPa - Nén trục có nở hông: 50kPa nhỏ Việc xác định công trình đất yếu ngồi đặc tính đất phụ thuộc vào loại cơng trình (nhà, đường, đập, đê, đường sắt…) quy mơ cơng trình CÁC VẤN ĐỀ ĐẶT RA VỚI NỀN ĐẤT YẾU Móng đường bộ, đường sắt, nhà cửa dạng cơng trình khác đặt đất yếu thường 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 + Độ ổn định: Sức chịu tải móng, độ ổn định đắp, ổn định mái dốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang cọc Bài toán phải xem xét sức chịu tải cường độ không đủ lớn + Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng toán thấm tác động áp lực nước Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam + Hoá lỏng: Đất bị hoá lỏng tải trọng tầu hoả, ô tô động đất Trong điều kiện Việt Nam nay, vấn đề thực tế sau quan tâm: - Xây dựng cơng trình đường giao thơng, thuỷ lợi, đê điều cơng trình sở đất yếu - Xử lý gia cường đê, đường đất yếu khai thác sử dụng cần có cơng nghệ xử lý sâu - Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển đê điều - Lấn biển xây dựng cơng trình biển - Xử lý cho khu công nghiệp xây dựng ven sông, ven biển - Xử lý đất yếu để chung sống với lũ đồng sông Cửu Long MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 3.1 Cọc tre cọc tràm Cọc tre cọc tràm giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý cho cơng trình có tải trọng nhỏ đất yếu Cọc tràm tre có chiều dài từ – 6m đóng để gia cường đất với mực đích làm tăng khả chịu tải giảm độ lún Theo kinh nghiệm, Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam thường 25 cọc tre cọc tràm đóng cho 1m2 Tuy nên dự tính sức chịu tải độ lún móng cọc tre cọc tràm phương pháp tính tốn theo thông lệ Việc sử dụng cọc tràm điều kiện đất tải trọng khơng hợp lý đòi hỏi phải chống lún cọc tiết diện nhỏ 3.2 Bệ phản áp Bệ phản áp thường dùng để tăng độ ổn định khối đất đắp đường đê đất yếu Phương 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 thiết kế từ tiêu sức kháng cắt đất yếu, chiều dày, chiều sâu lớp đất yếu trọng lượng bệ phản áp Bệ phản áp sử dụng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi cát sủi 3.3 Gia tải trước Phương pháp gia tải trước thường giải pháp công nghệ kinh tế để xử lý đất yếu Trong số trường hợp phương pháp chất tải trước khơng dùng giếng nước thẳng đứng thành công điều kiện thời gian đất cho phép Tải trọng gia tải trước lớn tải trọng cơng trình tương lai Trong thời gian chất tải độ lún áp lực nước quan trắc Lớp đất đắp để gia tải dỡ độ lún kết thúc xảy Phương pháp gia tải trước dùng để xử lý móng Rạp xiếc Trung ương Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam (Hà Nội, Viện nhi Thuỵ Điển (Hà Nội), Trường Đại học Hàng Hải (Hải Phòng) loạt cơng trình phía Nam Gia tải trước công nghệ đơn giản, cần thiết phải khảo sát đất cách chi tiết Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định phương pháp thông thường Nên sử dụng thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng đồng thời khoan lấy mẫu liên tục Trong số trường hợp thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc đánh giá đầy đủ, nên sau xây dựng cơng trình, đất tiếp tục bị lún cơng trình bị hư hỏng 3.4 Gia tải trước với nước thẳng đứng Trong nhiều trường hợp, thời gian gia tải trước cần thiết rút ngắn để xây dựng cơng trình, tốc độ cố kết tăng sử dụng cọc cát nước Cọc cát đóng cơng nghệ rung ống chống để chiếm đất, sau cát làm đầy ống rung để đầm chặt Cọc cát có đường kính 30-40cm Có thể thi cơng đến 6-9m Giải pháp cọc cát áp dụng để xử lý móng số cơng trình TP Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng, Hà Nội Bản nhựa dùng để xử lý đất yếu Việt Nam từ thập kỷ 1980 Thiết bị công nghệ Thuỵ Điển sử dụng để thi công nhựa Công nghệ cho phép tăng cường độ đất giảm thời gian cố kết Tại ven sông Sài Gòn xây dựng bể chứa với kích thước hình học tải trọng đường kính 43m, chiều cao 15m, tải trọng Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam 20.000tấn Nền cơng trình đất yếu có chiều dày lớn xử lý nhựa thoát nước thẳng đứng kết hợp với gia tải hút chân khơng Độ lún tính xấp xỉ 1,0m Kết độ lún thực tế sau lần gia tải 3,26m(lần đầu độ lún 2,4m lần sau độ lún 0,86m), có sai khác kết đo dự tính Sự khác q trình tính tốn chưa kể đến biến dạng ngang điều kiện cơng trình đặt ven sơng Trong cơng nghệ xử lý gia tải trước với thoát nước thẳng đứng cần thiết đặt hệ quan trắc lún 3.5 Cọc đất vôi đất xi măng Thiết bị công nghệ Thuỵ Điển dùng để chế tạo đất xi măng đất vôi Các kết nghiên cứu phòng thí nghiệm áp dụng trường cho thấy: - Cọc đất vôi đất xi măng đóng vai trò nước gia cường Đây giải pháp cơng nghệ thích hợp để gia cố sâu đất yếu - Các tiêu cường độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàm lượng hữu cơ, thành phần hạt hàm lượng xi măng vôi sử dụng - Việc sử dụng xi măng rẻ điều kiện Việt Nam so với vôi Tỷ lệ phần trăm thường dùng – 12% tỷ lệ phẩn trăm xi măng 12 – 15% trọng lượng khô đất - Thiết bị Thuỵ Điển có khả thi công cọc đất xi măng Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam - Có thể dùng thiết bị xuyên có cánh để kiểm tra chất lưọng cọc - Cọc đất xi măng dùng để gia cố đường, nhà, khu công nghiệp, đê… -Ảnh hưởng nhiệt độ đến cường độ đất vôi 3.6 Cọc cát xi măng Thiết bị thi công cọc cát dùng để thi cơng cọc cát xi măng, ống thép đóng rung xuống đất chiếm chỗ đất yếu Cát xi măng trộn lẫn để đổ vào ống chống Cát xi măng đầm chặt ống chống đầm rung 3.7 Cọc đá cọc cát đầm chặt Nhằm giảm độ lún tăng cường độ đất yếu, cọc cát cọc đầm chặt sử dụng.Cát đá đầm hệ thống đầm rung sử dụng công nghệ đầm ống chống Đã sử dụng công nghệ cọc cát cọc đá để xây dựng số cơng trình Tp, Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng Vũng Tàu Sức chịu tải cọc cát phụ thuộc vào áp lực bên đất yếu tác dụng lên cọc Theo Broms (1987) áp lực tới hạn 25 Cu với Cu = 20kPa, cọc cát Ф 40cm có sức chịu tải tới hạn 60KN Hệ số an tồn 1,5 sử dụng Trang Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam 3.8 Cố kết đóng Cố kết đóng cho phép tăng cường độ sức chịu tải giảm độ lún Công nghệ dùng để gia cố đất yếu Hà Nội, Hải Phòng TP HCM Quả đấm khối bê tông đúc sẵn có trọng lượng từ 10 – 15 nhấc lên cẩu rơi xuống bề mặt từ độ cao 10-15m để đầm chặt Khoảng cách hố đầm 3×3, 4×4 5x5m Độ sâu ảnh hưởng đầm chặt cố kết động tính bằng: D = 0,5 √WH Trong do: D – độ sâu hữu hiệu đầm chặt Trang 10 Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam W – Trọng lượng đấm, H – Chiều cao rơi đấm, m Sau đầm chặt điểm vài lần cát đá đổ đầy hố đầm Phương phá cố kết động để gia cố đất yếu đơn giản kinh tế, thích hợp với tượng san lấp đất đắp cần thiết kiểm tra hiệu công tác đầm chặt trước sau đầm thiết bị xuyên nén ngang hố khoan 3.9 Gia cường đất yếu cọc tiết diện nhỏ Cọc tiết diện nhỏ hiểu loại cọc có đường kính cạnh từ 10 đến 25cm Cọc nhỏ thi cơng cơng nghệ đóng, ép, khoan phun Cọc nhỏ dùng để gia cố móng cho cơng trình nhà, đường sá, đất đắp dạng kết cấu khác Cọc nhỏ giải pháp tốt để xử lý đất yếu mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi cơng đơn giản, đồng thời truyền tải trọng cơng trình xuống lớp đất yếu hơn, giảm độ lún tổng cộng độ lún lệch cơng trình Trang 11 Chia sẻ thơng tin Xây dựng Việt Nam LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Trong trường 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 trường KẾT LUẬN + Trong 10 năm qua hàng loạt công nghệ xử lý đất yếu 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 nước ta năm tới công nghệ xử lý đất chắn không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựng đường, cảng biển, lấn biển cơng trình hạ tầng sở khác; + Sai sót chủ yếu cơng trình bị hư hỏng có ngun nhân từ móng người thiết kế lựa chọn sai giải pháp xử lý đất thiết kế móng Trang 12 Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam + Phương pháp thông dụng để xử lý đất yếu Việt Nam dùng cọc tre cọc tràm Đây giải pháp kinh tế cho cơng trình có điều kiện đất tải trọng tương đối thuận lợi Do giới hạn chiều dài cọc, nên khả áp dụng thực tế bị hạn chế Cần thiết đánh giá sức chịu tải độ lún gia cố cọc ngắn theo phương pháp thông thường Các giải pháp thông thường Các giải pháp có tác dụng cho cơng trình nhà độc lập Không nên sử dụng với chiều rộng đất đắp lớn + Phương pháp gia tải trước thường giải pháp kinh tế để xử lý đất yếu Cần thiết đánh giá ổn định tải trọng tác dụng Nên tiến hành quan trắc độ lún áp lực nước Không nên sử dụng khái niệm chờ lún bù lún Phải kiểm soát độ lún Cần quan tâm đến độ lún thứ phát dự tính + Gia tải trước kết hợp với thoát nước nhựa giếng cát Tải trọng tác động thay cơng nghệ hút chân khơng Hiện thiết bị cắm nhựa xuống độ sâu 20m Cần thiết phải quan trắc độ lún, áp lực nước lỗ rộng, dịch chuyển ngang để so sánh với dự tính + Cọc đất vôi, đất xi măng nên dùng rộng rãi để gia cố sâu đất Đây giải pháp hữu ích, khơng cần thời gian chất thải, tăng cường 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 cơng cọc có Trang 13 Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam đường kính 40-70cm chiều dài 25m Đây giải pháp cơng 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 thi công xử lý thời gian ngắn Hiệu giải pháp cần kiểm tra thiết bị khảo sát Đây cơng nghệ thích hợp để gia cố lớp đất đắp chưa đầm chặt + Rất cần thiết thực công tác khảo sát, đo đạc, thiết kế, kiểm tra chất lượng thiết lập hệ thống quan tắc để phục vụ cho cơng tác xử lý đất yếu Có thể tham khảo dự thảo Quy trình tơn đất yếu + Nên hình thành chương trình quốc gia nghiên cứu, tổng kết, chuyển giao công nghệ, xây dựng quy trình, quy phạm lĩnh vực xử lý đất yếu Cần thiết học tập kinh nghiệm quốc tế đúc rút kinh nghiệm nước để thông tin rộng rãi hội Cơ học đất Địa Kỹ thuật cơng trình Việt Nam (VSSMGE) Cơng ty Tư vấn AA (được bảo trợ VSSMGE) mong muốn nhận nhiều tài liệu, báo cáo khảo sát, đo đạc, thiết kế, quan trắc, thí nghiệm xử lý móng cơng trình đất yếu dự án/cơng trình cụ thể (case histories) để làm tài liệu chung + Hình thành mạnh lưới 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 chất Trang 14 Chia sẻ thông tin Xây dựng Việt Nam Theo Xây dựng Việt Nam Trang 15 ... loạt công nghệ xử lý đất yếu 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 nước ta năm tới công nghệ xử. .. biển - Xử lý đất yếu để chung sống với lũ đồng sông Cửu Long MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 3.1 Cọc tre cọc tràm Cọc tre cọc tràm giải pháp cơng nghệ mang tính truyền thống để xử lý cho... đất yếu - Xử lý gia cường đê, đường đất yếu khai thác sử dụng cần có cơng nghệ xử lý sâu - Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển đê điều - Lấn biển xây dựng cơng trình biển - Xử lý cho khu công nghiệp