đất. Dùng ống thép có d = 20 -70cm đầu có mũ gỗ hoặc nắp đậy dùng búa đóng xuống, sau đó dùng cần trục hoặc kích nhổ ống thép lên, mũ gỗ để ở lại trong đất hoặc nắp đấy mở ra, lỗ cọc hình thành. Trong quá trình nhổ ống thép lên sẽ lấp cát thông qua lòng ống.
- Ngoài dùng cát, người ta còn dùng vôi hoặc xi măng trộn cát đổ vào trong lỗ cọc, để lợi dụng tính hút nước của vôi và xi măng , hút một số nước ở trong đất, đồng thời bản thân cọc cát vì hút nước sẽ trương to lên, làm cho đất được rắn chắc hơn.
b, Tính cọc cát
- Mục đích làm cọc cát là để giảm bớt trị số của hệ số rỗng, nên phải quyết định giảm hệ số rỗng đến một giá trị nào đó.
- Gọi e là hệ số rỗng tự nhiên
etk là hệ số rỗng thiết kế sau khi làm cọc cát
Hệ số rỗng đã giảm: ∆ = −e (etk − = −e) e etk
- Tùy theo từng loại đất mà định ra etk
+ Đất có tính chất cát thì: etk = emax - Id (emax - emin) + Đất sét pha thì: etk = γ ωs. tk
với : ωtk =ωp + IL(ω ωL − p)
+ Đất cát pha sét thì: etk = 0,6 0,8÷
- Sau khi xác định được etk thì căn cứ vào diện tích của nền để xác định tổng diện tích mặt cắt của các cọc cát. Diện tích nền thường lấy lớn hơn diện tích đáy móng là 10% 20%÷ . . 1 1 tk e e e F A A e e − ∆ = = + + với : A : diện tích nền F: tổng diện tích các cọc cát.
- Sau khi tính diện tích cần thiết của các cọc cát, căn cứ vào điều kiện thi công để chọn đường kính cọc cát (thường lấy d = 20 - 40cm), từ đó tính được số cọc cát phải làm.
- Khoảng cách các cọc nên lấy từ 1,5d ÷4d. Độ sâu của cọc cát phải bằng độ sâu của tầng chịu ép.
- Sau khi làm cọc cát xong trước khi xây móng nên rải một lớp cát cùng loại với cọc cát dày độ 20cm đê dễ thoát nước.
- Khoảng cách giữa các cọc cát được tính như sau:
.( ) ( ) 2 3 tk tk c d π γ γ γ = −
trong đó: γ : trọng lượng đơn vị tự nhiên của đất
tk
γ : trọng lượng đơn vị cần đạt được sau khi đóng cọc (trọng lượng đơn vị thiết kế)
3, Dùng cọc tre
- Đóng cọc tre là một phương pháp gia cố nền đất yếu hay dùng trong dân gian thường chỉ dùng dưới móng chịu tải trọng không lớn ( móng nhà dân, móng dưới cống...). Miền Nam thường dùng cọc cừ tràm hay cọc tràm do nguyên liệu sẵn có.
- Đóng cọc tre là để nâng cao độ chặt của đất, giảm hệ số rỗng dẫn đến nâng cao sức chịu tải của đất nền. Chỉ được đóng cọc tre trong đất ngập nước để tre không bị mục nát, nếu đóng trong đất khô không nước sau đó tre bị mục nát thì lại phản tác dụng làm nền đất yếu đi.
- Không đóng cọc tre trong đất cát vì đất cát không giữ được nước, thường chỉ đóng cọc tre trong nền đất sét có nước. Thông thường người ta đóng 16-25 cọc/m2 vì dễ chia ( khoảng cách cọc 20-25 cm ).
- Hiện tại chưa thấy lý thuyết tính toán cụ thể nhưng ta có thể làm như sau: trong giai đoạn thiết kế giả sử sau khi đóng cọc tre đất nền đạt được độ chặt nào đó( thông qua hệ số rỗng) từ đó tính được sức chịu tải đất nền lấy đó làm căn cứ thiết kế móng (hoặc có thể giả sử sức chịu tải đất nền sau khi đóng cọc) .
* Phạm vi áp dụng: Cọc tre được sử dụng để gia cố nền đất cho những công trình có tải trọng truyền xuống không lớn hoặc để gia cố cừ kè vách hố đào. Cọc tre được sử dụng ở những vùng đất luôn luôn ẩm ướt, ngập nước. Nếu cọc tre làm việc trong đất luôn ẩm ướt thì tuổi thọ sẽ khá cao (50-60 năm và lâu hơn: ông cha ta thường ngâm tre dưới bùn, khi vớt lên đen vàng óng nhưng chống được mối mọt, dùng làm mái nhà ngày xưa hoặc cột nhà tranh). Nếu cọc tre làm việc trong vùng đất khô ướt thất thường thì cọc rất nhanh chóng bị ải hoặc mục (lúc này lại gây nguy hại cho nền móng)
* Yêu cầu của cọc:
- Tre làm cọc phải là tre già trên 2 năm tuổi, thẳng và tươi ,đường kính tối thiểu phải trên 6cm (thường từ 80-100mm), không cong vênh quá 1cm/ 1md cọc. Dùng tre đặc ( hay dân gian hay gọi là tre đực) là tốt nhất . Độ dày ống tre không nhỏ quá 10mm. Khoảng cách giữa các mắt tre không nên quá 40cm.
-Đầu trên của cọc ( luôn lấy về phía gốc) được cưa vuông góc với trục cọc và cách mắt tre 50mm, đầu dưới được vát nhọn trong phạm vi 200mm và cách mắt 200mm để làm mũi cọc.
- Chiều dài cọc : cắt dài hơn chiều dài thiết kế 20-30cm. - Số lượng cọc trên 1 m2 được xác định theo công thức :
Trong đó:
n: số lượng cọc
d: đường kính cọc
e0: độ rỗng tự nhiên
eyc: độ rỗng yêu cầu Từ công thức trên ta thấy:
+ Đất yếu vừa có độ sệt IL = 0,55 ÷ 0,60 ,
cường độ chịu tải thiên nhiên R0=0,7 ÷ 0,9 kG/cm2 đóng 16 cọc cho 1m2. + Đất yếu có độ sệt IL = 0,7 ÷ 0,8 ,
cường độ chịu tải thiên nhiên R0=0,5 ÷ 0,7 kG/cm2 đóng 25 cọc cho 1m2. + Đất yếu quá có độ sệt IL > 0,80 ,
cường độ chịu tải thiên nhiên R0< 0,5 kG/cm2 đóng 36 cọc cho 1m2. + Theo 22TCN 262-2000 thì cọc tre đóng 25cọc/1m2, cừ tràm 16cọc/1m2. * Phương pháp hạ cọc:
- Hạ cọc bằng thủ công: Dùng vồ gỗ rắn loại cho 1 người hoặc 2 người để đóng, để tránh dập nát đầu cọc phải dùng bịt đầu cọc bằng sắt. Cọc đóng xong phải cưa bỏ phần dập nát đầu cọc. Trường hợp nền đất yếu bùng nhùng mà khi đóng cọc bằng vồ cọc bị nẩy lên thì nên hạ cọc bằng phương pháp gia tải, kết hợp rung lắc. Đây là một công việc khó nhọc, tốn khá nhiều công sức và thời gian.
- Hạ cọc bằng máy : Có thể dùng gầu máy đào để ép cọc nếu có thể. Ở một số nơi đã cải tiến búa máy phá bê tông bằng cách chụp thêm một mũ chụp để đóng cọc tre. Máy nén khí trường hợp này dùng
loại có công suất nhỏ, áp lực khi nén khoảng bằng 4-8atm, một máy nén khí có thể dùng đồng thời cho 5-6 máy đóng cọc tre. Phương pháp này thi công nhanh, đỡ vất vả và có thể đóng cọc tre trong hố móng có dưới 20cm nước.
- Sơ đồ hạ cọc : Nếu là khóm cọc hoặc ruộng cọc gia cố nền thì tiến hành đóng từ giữa ra. Nếu là dải cọc hoặc hàng cọc thì đóng theo hàng tuần tự. Đối với cọc cừ kè vách hố đào thì đóng từ hàng cọc xa mép hố đào nhất trở vào.
4, Các phương pháp hóa học
- Gia cố đất theo phương pháp hóa học là phương pháp dùng các công cụ bơm ép các loại vật liệu ở trạng thái keo vào trong tầng đất sâu, sau một thời gian kéo khô đi, nó sẽ tăng cường kết cấu của đất, do đó sẽ nâng cao được năng lực chịu tải trọng và giảm bớt độ thấm nước của đất.
a, Bơm vữa xi măng
* Điều kiện sử dụng của phương pháp này:
- Căn cứ vào độ lớn của các vết nứt và khe hở trong tầng đất, không được nhỏ hơn 0,15mm đến 0,25mm, nếu là đất cát thì đường kính hạt bé nhất không được nhỏ hơn 0,4mm.
- Lưu tốc của nước mạch phải dưới 100m/1 ngày đêm.
- Thành phần hóa học của nước phải không có tác dụng ăn hỏng xi măng.
* Phương pháp thi công
- Khoan lỗ trong nền, đặt các ống bơm vào trong lỗ và bơm vữa xi măng. Để vữa xi măng không tràn lên mặt đất thì phải bịt chặt khe hở giữa ống bơm và thành lỗ khoan.
- Nếu độ sâu bơm vữa lớn thì phải phân đoạn bơm từ dưới lên trên. Chiều cao mỗi đoạn không quá 4 -5m.
- Áp lực bơm vữa thường dùng từ 0,25 đén 0,5atm.
- Độ đặc của vữa xi măng tùy theo độ lớn của vết nứt hoặc độ lớn khe hở của đất mà định.
- Cường độ của nền sau khi xi măng đông cứng có thể đạt tới 10 -15kG/cm2.
b, Phương pháp silicat hóa
- Nếu khe hở của đất nhỏ không thể dùng phương pháp bơm vữa xi măng được, lúc đó có thể dùng phương pháp bơm chất hóa học để tăng cường nền đất.
- Chất hóa học thường dùng là keo thủy tinh (Na2O.nSiO2) và clorua canxi (CaCl2). Đầu tiên bơm keo thủy tinh vào trong nền đất, sau đó bơm dùng dịch CaCl2, hai chất hóa học này tiếp xúc với nhau phát sinh phản ứng hóa học tạo ra màng keo silicat có tính chất keo dĩnh các hạy đất lại với nhau.
- Ngoài phương pháp trên còn dùng phương pháp một dung dịch, nghĩa là trước khi bơm keo thủy tinh thì hòa lẫn cới dung dịch axit photphoric, sau đó mang hỗn hợp này bơm vào trong đất, sau vài giờ sẽ sinh ra keo silicat.
- Tầng đất sau khi được tăng cường bằng phương pháp silicat hóa, tính chất công trình của nó sẽ tốt lên rất nhiều.