Một số cụng tỏc thực hành thi cụng xõy dựng được tiến hành nhằm mục đớch cải thiện nền đất tự nhiờn ( nền đất ban đầu ) như minh hoạ dưới đõy :
( Thi cụng xõy dựng – 1 ) đỳc sẵn cỏc tường chắn bằng cỏc khối bờ tụng hỡnh chữ L (Hỡnh 1.27 [Fig 9.23])
Một tường chắn loại chữ L đỳc sẵn được tiếp nhận như một kết cấu trong nền đất hỗn hợp. Độ bền nộn khụng hạn chế trung bỡnh qu = 0.28kgf/cm2 cú được từ việc đặt mẫu thử cú chiều cao 3.5 - 4.3m từ một mẫu tường chắn mỏng trờn nền đất sột ban đầu.
Và cỏc kết qủa thớ nghiệm vật lý cho việc lấy mẫu như minh hoạ trong hỡnh 1.27 [Fig 9.23]. cỏc lớp sột sõu hơn 4mm so với bề mặt đỏy của cỏc tường chắn thỡ việc sử dụng phương phỏp Top - base là chấp nhận được vỡ nú rất kinh tế. Hỡnh ảnh mặt cắt ngang (tiết diện) trong trường hợp này được minh hoạ trong hỡnh 1.27 [Fig 9.23].
(Thi cụng xõy dựng -2) múng cầu hỡnh hộp (hỡnh 1.27 [Fig 9.24])
Một múng cầu hỡnh hộp được thiết kế cho một cõy cầu tại 1 con sụng ở địa phương. Mặc dự cú sự xem xột đến rất nhiều phương phỏp thi cụng múng khỏc nhau do cú nền đất yếu, phương phỏp Top-base vẫn được lựa chọn sử dụng vỡ cú hiệu quả kinh tế và phự hợp với điều kiện thi cụng tại hiện trường.
Đối với cụng tỏc thi cụng đào đất, phương tiện bảo vệ hố múng dựng cọc vỏn thộp, và việc thi cụng múng Top-base và múng hỡnh hộp được tiến hành thuận tiện lắp đặt toàn bộ cỏc phễu bờ tụng trờn một hàng ngang bề mặt đỏy của múng hộp được sử dụng, do vậy mặt cắt ngang và nhật ký khảo sỏt về trong trường hợp này đựoc minh hoạ trong hỡnh 1.27 [Fig 9.24].
(Thi cụng xõy dựng -3) Thi cụng múng xõy dựng cho 1 toà nhà 3 tầng (hỡnh 1.27 [Fig 9.25])
Kết cấu múng gia cường cho toà nhà 3 tầng đó đề cập ở trờn được thiết kế tại vị trớ dựng để xõy nhà ở trờn vựng đất trồng trọt. Độ sõu của nền gia cố là 17m do vậy việc sử dụng múng cọc phải được xem xột lại trờn phương diện thiết kế, nhưng múng Top-base lại được chấp thuận sử dụng vỡ rất kinh tế và vỡ nú là một phương phỏp cải thiện nền đất rất hiệu quả.
Mặt cắt ngang của toà nhà và nhật ký khảo sỏt đất được minh hoạ trong hỡnh 1.27 [Fig 9.25].
Nền đất tự nhiờn ban đầu là sột bựn cú giỏ trị N = 0~3 lờn tới 5m về độ sõu với sự gia tăng lượng bựn N = 4~15 tại cỏc độ sõu lớn hơn.
50 0 2 00 5 0 20 0 5 0 500 200 50 200 50 vòng thép phần trụ nón phần trụ nón phần cọc phần mũi vát khuôn nhựa tổng hợ p t = 5 mm 135 ỉ10 1.14. Cỏc điểm cần lưu ý:
Khi thiết kế 1 lớp Top - base mà chưa đủ đỏp ứng yờu cầu do tải trọng thiết kế quỏ lớn cú thể thiết kế Top - base 2 lớp hoặc mở rộng diện tớch bố trớ Top - base. Khi ỏp dụng phương phỏp mở rộng diện tớch thi cụng, chỉ cú thể đặt cỏc phễu bờ tụng nhụ lờn hơn 1 nửa chiều cao của phễu so với đỏy múng, đổ lớp múng bờ tụng phớa trờn lờn phớa trờn của lớp phễu Top - base do vậy tải trọng cú thể được phõn bổ đều trờn cỏc phễu bờ tụng v.v…
1.15. Những tiờu chuẩn kĩ thuật chung và cỏc quy trỡnh thử tải :
1.15.1. Hỡnh dỏng, kớch thước và chất lượng của sản phẩm Top – base :
- Hỡnh dỏng và kớch thước của khối Top-base phải là cỏc sản phẩm bờ tụng đỳc tại chỗ như mụ tả tại hỡnh 1.
- Chất lượng của cỏc khối bờ tụng Top-base đỳc tại chỗ sẽ được đảm bảo với bờ tụng trộn sẵn mỏc 100 (hoặc 200 khi dựng bơm) theo TCVN.
- Độ bền nộn của khối bờ tụng Top-base phải bảo đảm lớn hơn 60kg/cm2.
Hỡnh 1.28.Cấu tạo Top-Block
- Cỏc thanh thộp gia cường ở đỉnh và thanh thộp định vị ở phớa dưới của Top-base phải là cỏc thanh thộp xõy dựng cú đường kớnh Φ=12mm.
- Kớch thước của cốt liệu cho chốn khe giữa cỏc Top-block phải là đỏ dăm đường kớnh Φ < 25mm.
1.15.2. Quy trỡnh thử tải nộn nền Top - base :
Tiến hành thử tải bàn nộn nhằm xỏc định khả năng chịu tải của nền đất ban đầu hoặc của nền đó gia cố bằng Top - base và nhằm xem xột về độ an toàn của múng.
Thử tải được tiến hành bằng cỏch chất tải trọng lờn bàn nộn đặt trực tiếp nền đất cần thử nghiệm và đo độ lỳn của nền trong quỏ trỡnh tăng, giảm tải trọng.
Việc thử tải được tiến hành thụng qua một tấm bàn nộn đặt trực tiếp trờn nền Top - base, do vậy kớch thước của bàn nộn phải được chọn sao cho phự hợp thiết kế của Top-base và mức tải trọng ỏp dụng. Đối với Top - base đường kớnh Φ500 nờn dựng bàn nộn cú đường kớnh là Φ30-50cm ( nếu thiết kế 1 lớp Top - base chịu tải ) hay 1.0mx1.0m ( nếu thiết kế 2 lớp Top - base chịu tải ).
Cỏc phương phỏp thử tải phải dựa trờn cỏc quy định về thử tải theo tiờu chuẩn Hiệp hội Địa kĩ thuật của Nhật Bản ( JSF-T25-80 ) hoặc cỏc tiờu chuẩn cụng nghiệp Hàn Quốc ( KSF2444 ).
Điều kiện của hiện trường thử tải bao gồm:
(a) Tại một phần của nền sau khi đó hoàn thành gia cố bằng Top - base và
(b) Khi đó hoàn thành xong việc lắp đặt topbase nhưng chưa tiến hành khoỏ đỉnh cỏc khối Top-block, chưa thi cụng xõy dựng kết cấu múng bờn trờn.
Để tham khảo, vui lũng xem kết quả việc kiểm tra khả năng chịu tải của múng Top - base được tiến hành tại Chungdam – dong Daewoo do Viện nghiờn cứu kĩ thuật Daewoo tiến hành dưới đõy.
Hỡnh 1.31. kiểm tra khả năng chịu tải của múng Top - base
Bảng 1.1.
Plate Bearing
Test
Top - base foundations Design
load
Yield load Settlement then
Allowable bearing capacity
PBT - 1 10.50 t/m2 27.60 t/m2 14.29 mm 13.80 t/m2 > 10.50 t/m2 O.K
PBT - 2 10.50 t/m2 28.00 t/m2 14.62 mm 14.00 t/m2 > 10.50 t/m2 O.K
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TOP - BASE
2.1. Khỏi quỏt :
2.1.1. Tổng quan về phương phỏp :
Top - Base là phương phỏp gia cố nền đất yếu bằng cỏch xếp đặt cỏc khối bờ tụng hỡnh phễu (sau đõy gọi là Top block ) lờn bề mặt của nền đất nguyờn dạng và chốn đầm đỏ dăm lấp đầy vào khe trống giữa cỏc Top block này để tạo thành kết cấu nền cho múng nụng như trong Hỡnh 2.1.
Phương phỏp này được sử dụng rất nhiều trong kết cấu múng nụng trờn nền đất yếu, cú tỏc dụng cải tạo nền đất cả về khả năng nõng cao khả năng chịu tải của nền đất yếu và giảm độ lỳn vỡ thế được coi là một trọng cỏc phương phỏp cải tạo nền đất cú hiệu quả cao.
và song song nhau. Buộc cỏc thanh cốt thộp kết nối trờn múc thanh cốt thộp đó cú để nối cỏc khối bờ tụng lại tạo thành lưới thộp ở phớa trờn đỉnh cỏc khối bờtụng. Khoảng khụng gian giữa cỏc khối bờ tụng được đổ đầy đỏ dăm và sau đú được đầm chặt.
Mặt cắt ngang và tờn của từng bộ phận của Top-base được chỉ dẫn trong hỡnh 2.2.
Hỡnh 2.2. Tờn cỏc bộ phận của múng top-base
Phương phỏp Top - base được sử dụng ở đất liền và bờ biển cú đặc điểm khỏc nhau. Trờn đất liền, Top-base được sử dụng làm giảm mạnh độ lỳn của nền đất yếu và tăng đỏng kể khả năng chịu lực cho phộp của nền đất. Trong trường hợp này, cú thể dựng cỏc khối bờ tụng dạng phễu cú đường kớnh 33cm và 50cm. Khi đặt 2 lớp Top - base đường kớnh 50cm, tạo được chiều dày gia cố tương đương Top - base đường kớnh 1m, nhưng thi cụng nhẹ nhàng hơn.
Trong khi đú, Top - base ở vựng bờ biển được dựng làm múng cho khối bờ tụng chắn súng để trỏnh cho khối bờ tụng này khỏi bị chỡm vào nền bựn cỏt cú khả năng chịu tải thấp v.v. do hoạt động lặp lại của súng. Trong trường hợp này, khối bờ tụng dạng phễu sử dụng đường kớnh lớn tới 2m.
Quy trỡnh này sử dụng cho Top - base trong đất liền và chỉ giới thiệu sơ qua về việc sử dụng ở bờ biển.
2.1.2. Đặc điểm của Top - base :
Phương phỏp Top - base cú tỏc dụng giảm độ lỳn và tăng khả năng chịu lực khi tải trọng từ kết cấu bờn trờn khụng quỏ lớn so với khả năng chịu tải của nền đất
yếu. Kết cấu múng nụng bờn trờn Top - base thay đổi theo quy mụ cụng trỡnh, điều kiện thi cụng xõy dựng, cú thể là múng đơn, múng dạng băng hoặc dạng bố do người thiết kế kết cấu của cụng trỡnh quyết định lựa chọn, trờn cơ sở cỏc thụng tin dự bỏo về khả năng chịu tải của nền đất đó được gia cố của Cụng ty Liờn doanh TBS Việt nam. Top - base cú hiệu quả đặc biệt trong việc giảm độ lỳn do Top-base cú tỏc dụng phõn phối ứng suất với hiệu ứng đồng vận giữa cỏc khối bờ tụng được chốn đầy đỏ dăm. Cơ chế giảm độ lỳn là do khả năng ngăn chặn biến dạng ngang của nền đất nằm dưới múng bởi phần cọc phễu, đồng thời cú tỏc dụng tăng khả năng chịu lực bằng cỏch ngăn chặn phỏ hoại cục bộ.
Hơn nữa, phương phỏp này đang được ỏp dụng làm múng chống động đất do cú hiệu ứng tương tự trờn nền cỏt cú khả năng xảy ra hiện tượng hoỏ lỏng nền đất dưới tỏc động của tải trọng động đất.
Ngoài ra, người ta cho rằng hiện tượng chỡm cỏc khối bờ tụng chắn súng khi súng lặp lại là do hoỏ lỏng gõy ra, vỡ thế cú thể thấy rằng Top-base cú tỏc dụng đỏng kể trong việc ngăn chặn lỳn cỏc khối bờ tụng chắn súng.
2.1.3 Phạm vi ỏp dụng Top - base :
Top - base là phương phỏp gia cố nền đất để cải thiện và gia cố đất xung quanh phần đỏy của kết cấu múng trờn nền đất yếu, cú thể được sử dụng cho bất kỳ múng cụng trỡnh nào khi tải trọng từ kết cấu trờn truyền xuống khụng quỏ lớn so với khả năng chịu lực cho phộp của nền đất ban đầu ( khụng quỏ 2,5 đến 3,5 lần ).
2.2. Cỏc nguyờn tắc :
2.2.1. Mục đớch gia cố nền :
Cỏc mục tiờu khi ỏp dụng Top - base chủ yếu gồm hai loại là giảm độ lỳn và tăng khả năng chịu lực.
Tỏc dụng giảm độ lỳn thay đổi khi kiểm tra độ lỳn dài hạn tại hiện trường và thớ nghiệm mụ hỡnh trong phũng thớ nghiệm v.v. cũng như được xỏc nhận bằng cỏch phương phỏp tớch.
Đối với cỏc cuộc thử nghiệm độ lỳn dài hạn, việc thử nghiệm so sỏnh đó được thực hiện liờn quan đến 5 loại múng như nờu trong hỡnh 2.3 trờn nền đất yếu cú nhiều tàn tớch hữu cơ cú cỏc đặc tớnh đất như bảng 1.1. Kết quả đo độ lỳn được chỉ ra trong Hỡnh 2.4.
Top - base cú độ lỳn nhỏ hơn bao gồm phần gia cố thứ cấp mặc dự ỏp dụng tải 0,5tf lớn hơn so với nền đất ban đầu và việc so sỏnh độ lỳn dài hạn đối với tải trọng cựng mức chỉ ra rằng độ lỳn giảm nhờ cú Top - base đến 1/3 lần trờn nền đất ban đầu nếu dựng Top-base 1 lớp và chỉ cũn 1/9 của độ lỳn nền đất ban đầu nếu dựng Top-base 2 lớp.
Cỏc thử nghiệm độ lỳn dài hạn được tiến hành trong phũng thớ nghiệm với cỏch thức tương tự. Kết quả của việc thử nghiệm Top-base đường kớnh 6cm trờn lớp đất đường kớnh 50cm, sử dụng 9 khối bờ tụng theo 3 hàng trờn cả hai mặt giống như thử nghiệm tại chỗ được chỉ ra trong Hỡnh 2.5.
Bảng 2.1. Kết quả thử trong phũng thớ nghiệm Khu vực Khu vực thử độ lỳn trong thời gian dài Khu vực thử tải Hạng mục đo đạc Kết quả thử vật lớ Wn (%) 125.6 137.0 WL (%) 120.6 128.2 Wp (%) 55.8 63.3 Lp 64.8 64.9 Cỏt (%) 10 17 Bựn (%) 58 41 Đất sột (%) 32 42 Gs 2.579 2.538 Mật độ độ ẩm 1.358 1.333 Phõn loại đất do Nhật Bản thống nhất OH OH Giỏ trị N 0 0 Thớ nghiệm nộn khụng hở nụng Cường độ nộn khụng hở nụng qu (kgf/cm2) 0.115~0.09 (trung bỡnh 0.10) 0.11~0.09 (trung bỡnh 0.10) Mụdun biến dạng E50 (kgf/cm2) 3.0~2.8 (trung bỡnh 2.90) 3.8~3.3 (trung bỡnh 3.55)
Hỡnh 2.3. Cỏc loại múng thử lỳn trong thời gian dài,
Hỡnh 2.5. Kết quả thớ nghiệm lỳn trong phũng thớ nghiệm (khụng bao gồm lỳn tức thời),
Hỡnh 2.6. Kết quả thớ nghiệm cho đất húa lỏng trong thớ nghiệm lỳn dài hạn,
Trong trường hợp múng Top - base, khi thử trong phũng thớ nghiệm, độ lỳn dài hạn giảm 1/2 lần so với múng gia cố bằng đỏ dăm. Điều này cũng được xỏc nhận bởi FEM (Phương phỏp phần tử hữu hạn) sử dụng mó phõn tớch cố kết đàn hồi/chảy/dẻo. Rừ ràng, thực tế này chỉ ra rằng múng Top-base cú tỏc dụng cải tạo giảm độ lỳn dài hạn.
Bờn cạnh đú, múng Top-base cũng cú hiệu quả trong nền bị hoỏ lỏng.
Căn cứ theo thực tế đú là khụng cú hư hại nào do động đất gõy ra cho cỏc ngụi nhà sử dụng múng Top-base trong thời gian xảy ra động đất tại trận động đất xảy ra tại phớa đụng tỉnh Chiba vào thỏng 12/1987, cỏc hiệu ứng trờn nền đất hoỏ lỏng bắt đầu được xem xột thử trong phũng thớ nghiệm.
Kết quả đo độ lỳn bằng cỏch ỏp dụng 2 loại tải như 150kgf và 75kgf tương ứng với tải trọng của toà nhà và gia tốc đầm rung 250gal cho hai 2 loại múng như
Trong khi múng đỏ dăm lỳn sõu 32cm do hiện tượng hoỏ lỏng thỡ múng Top- base chỉ lỳn 4,3cm mà khụng cú hiện tượng hoỏ lỏng.
Hiệu ứng giảm độ lỳn này cũng cú tỏc dụng trong trường hợp sử dụng múng Top-base nằm dưới cỏc khối bờ tụng chắn súng ở vựng ven biển. Hiện tượng lỳn sõu hơn 3m đó xảy ra chỉ trong một năm khi đặt cỏc khối bờ tụng chắn súng tại bờ biển Shiraoi trờn đường quốc lộ số 36 ở Hokkaido, và hầu hết cỏc khối bờ tụng bị chỡm trong cỏt mặc dự sau đú đó được chồng lờn thờm hơn 3 lần nữa.
Vào năm 1987, sau hai năm thi cụng người ta quyết định nõng cỏc khối bờ tụng đó chụn lờn, lắp đặt Top-base đường kớnh 2m và đặt lại cỏc khối bờ tụng chắn súng lờn trờn nền Top-base, đến nay độ lỳn chỉ khoảng 3cm. Trong trường hợp này sử dụng Top-base và khụng sử dụng Top-base đó cú sự khỏc biệt rất lớn mặc dự được thi cụng đồng thời và tại cựng một địa điểm.
2.2.1.2 Tỏc dụng tăng khả năng chịu lực :
Top - base làm tăng khả năng chịu lực của nền đất yếu đó được kiểm tra bằng cỏch thử tải bàn nộn tại cụng trường và thử tải bàn nộn trờn thựng chứa đất lớn tại phũng thớ nghiệm.
Cỏc cuộc thử tải tại cụng trường được tiến hành bằng cỏch sử dụng Top block như trong hỡnh 2.3 trờn nền đất yếu nhiều tàn tớch hữu cơ (Bảng 2.1) giống với địa chất tại cụng trường đang quan trắc độ lỳn dài hạn.
Bờn cạnh đú, đối với việc thử tải trong phũng thớ nghiệm, việc thử tải giống như thử độ lỳn dài hạn trong phũng thớ nghiệm trong thựng đất lớn cú chiều rộng 20cm, dài 1,8m và sõu 72cm đó được tiến hành.
Kết quả thử tải tại cụng trường được nờu ra lần lượt trong Hỡnh 2.7 và kết quả thử tải trong phũng thớ nghiệm được nờu ra trong hỡnh 2.8 .
Trong hỡnh 2.7, đối với việc thử tải tại cụng trường, nền Top-base cú khả năng chịu lực gấp 1,5 lần lớn hơn nền đất ban đầu cú cựng độ lỳn và việc thử trong phũng thớ nghiệm cũng cho kết quả tương tự.
Cỏc tỏc dụng cải tạo như giảm độ lỳn cú thể hi vọng tăng khoảng 50% khả năng chịu lực so với nền đất ban đầu.
Trường hợp tải trọng đặt lệch tõm lờn múng cũng được kiểm tra. Trong trường hợp độ lệch tõm bằng B/6 tớnh từ tõm chiều rộng của múng B, Top - block 1 lớp cú khả năng chịu tải gấp 2 lần so với nền đất ban đầu và Top-block 2 lớp cú khả năng chịu tải gấp 3 lần so với nền đất ban đầu.
Do đú, Top-base được cụng nhận cũng mang lại hiệu quả cho tải lệch tõm.