Bản chất của phương pháp cọc cát biển - xi măng xử lý nền đất yếu là dùng một thiết bị chuyên dụng đưa vật liệu hỗn hợp cát biển - xi măng trộn khô vào nền dưới dạng cọc tiết diện tròn, không lấy đất ở trong nền ra. Thiết bị thi công cọc có chức năng ép đất nền ra xung quanh và xuống sâu tạo thành khoảng trống đểđưa vật liệu vào. Vềcơ bản, hỗn hợp vật liệu cát biển –xi măng khô sau khi lấp đầy khoảng trống trong nền sẽ hút nước trong đất yếu tạo thành vữa cát biển –xi măng và rắn chắc lại thành cọc cứng, có cường độ phụ thuộc vào hàm lượng xi măng đưa vào vật liệu cọc. Sau khi xử lý, nền đất yếu sẽ trở thành hệ nền-cọc, trong đó, tính chất cơ lý của đất yếu được cải tạo cùng với cường độ cao của cọc cát biển –xi măng sẽlàm tăng sức chịu tải và giảm độ lún của hệ nền-cọc, đảm bảo ổn định cho công trình xây dựng trên chúng.
3.1.2. Cơ sởđề xuất phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát biển –xi măng
Với các dạng cấu trúc nền tuyến đường bộ ven biển Hải Phòng-Nam Định Ib, Ic, IIb, IIc có lớp đất yếu dày từ5m đến 15m và lớn hơn 15m đã phân chia được ởchương 2 thì lựa chọn các phương pháp xử lý sâu sẽ phù hợp. Các phương pháp xử lý thường được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường giao thông là phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước, phương pháp cọc cát, giếng cát, hút chân không và phương pháp cọc đất-xi măng. Tuy nhiên, các phương pháp này, ngoài những ưu điểm đã được khẳng định vẫn có những hạn chế riêng, cụ thể là:
- Phương pháp cọc cát gây tiếng ồn lớn khi thi công, ảnh hưởng đến môi trường và các công trình xung quanh. Nếu thi công cọc cát trong nền đất quá yếu, độ bão hòa lớn hoặc có mực nước ngầm dao động mạnh thì dưới áp lực của dòng thấm, các hạt cát sẽ dịch chuyển vào trong nền hoặc di chuyểnxuống vùng đất dưới mũi cọc làm cọc bị biến dạng nganglớn, chân cọc có thể bị rỗng dẫn đến độ chặt của bản thân cọc giảm, cọc cát bị cắt, gián đoạn, thậm chí bị phá hủy đẫn đến sức chịu tải của nền cọcgiảm.
- Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước trong quá trình thi công thường xảy ra hiện tượng xáo trộn đất xung quanh bấc thấm (hiệu ứng xáo trộn), bấc thấm bị đứt hoặc bị các hạt đất lấp nhétvào lỗ rỗng của bấc làm giảm hoặc gián đoạn đường thấm nước, kéo dài thời gian thoát nước cố kết của nền dẫn đến thời gian chờ thi công tăng lên, hiệu quả đầu tư giảm đi. Mặt khác, việc kiểm soát chất lượng thi công tầng đệm
thoát nước hay đắp nền hiện nay bằng bơm hút cát cũng cho thấy hiệu quả rút ngắn thời gian cố kết không được như mong muốn.