2.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp ổn
2.4.4 Ổn định tổng thể
2.4.4.1. Trình tự thíết kế
Hệ số an tồn cho kết cấu gia cố tồn khối được xác định theo ‘‘Quy trình khảo sát thiết kế nền đường trên đất yếu” 22TCN 262-2000 và áp dụng phương pháp
45
Bishop để tính cho bài tốn trượt sâu (mặt trượt trịn kht sâu vào vùng đất yếu) thì phải đảm bảo hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin = 1.40.
Khi cần có thể tham khảo thêm trong mục 5.5 “Cải thiện và gia cố đất” của tiêu chuẩn hiện hành EN1997 đã chỉ ra rằng nội dung cải thiện đất sẽ được soạn thảo lại trong phiên bản Eurocode tiếp theo. Mục 5.1 có đoạn sau “Đất được xử lý để cải thiện các đặc tính của nó có thể là đất tự nhiên hoặc nền đắp. Quy trình thiết kế cho các cơng tác địa kỹ thuật bao gồm phương thức cải thiện sẽ được trình bày từ mục 6 đến mục 12. (Mục 6. Nền trải rộng, mục 7. Nền xử lý bằng cọc, mục 8. Neo đất, mục 9. Kết cấu che chắn, mục 10.Sự cố liên quan tới nước, mục 11. Ổn định tổng thể và mục 12.Nền đắp). Trong thực tế, quy trình thiết kế liên quan đến “ổn định tổng thể” và “nền đắp” là rất cần thiết cho quá trình gia cố. Tiêu chuẩn thi cơng cải thiện nền đất được đề ra trong CEN TC 288 (thi công các công tác địa kỹ thuật đặc biệt). Hiện nay tiêu chuẩn thi cơng gia cố tồn khối là “EN 14679: Trộn sâu – Deep Mixing” có đề cập tới các yếu tố thiết kế (phụ lục B). Tuy nhiên những yếu tố này ứng dụng cho ổn định theo phương đứng và có một vài nguyên tắc cơ bản là phù hợp cho phương pháp gia cố toàn khối.
Hướng dẫn thiết kế gia cố nền đất ở Châu Âu – The EuroSoilStab Design Guide (Soft Sol Stabilisation CT97-0351, 2003) giới thiệu qui trình thiết kế cho gia cố nông và ổn định nền theo phương thẳng đứng. Quy trình này được soạn thảo dựa trên phiên bản ban đầu của Eurocode 7 (ENV 1997-1) và khơng theo qui trình hiện tại là EN 1997. Trong hướng dẫn thiết kế ESS (ESS Design Guide), gia cố toàn khối được như là 1 phương pháp thiết kế làm cho kết cấu ổn định và vùng xung quanh gần nó có thể đạt được ổn định tổng thể loại trừ được các sự cố do biến dạng lớn.
2.4.4.2. Tính tốn ổn định
Trong tính tốn ổn định, giả thiết rằng đất được gia cố toàn khối như là một lớp đất đàn hồi dẻo đồng nhất. Các kết quả không rõ ràng về sự đồng nhất và trộn đều của đất được gia cố toàn khối cần phải xem xét trong quá trình thiết kế (Hình 2.10).
46
Việc đầu tiên của sự phân tích ổn định là kiểm tốn ổn định với kết cấu đất khơng được xử lý và sau đó kiểm tốn ổn định với kết cấu được gia cố. Ranh giới của các trạng thái ổn định ở hai trường hợp trên cho phép tính tốn thiết kế ổn định bằng gia cố nông.
Ổn định của nền đất đã gia cố nơng trước hết được kiểm tốn ổn định theo mặt trượt trụ trịn. Nếu khơng gia cố hết lớp đất yếu, đặc biệt là lớp đất yếu có thế nằm nghiêng so với phương ngang, cần phải kiểm toán thêm cả trạng thái trượt phẳng trên nền tự nhiên.
Nếu kết cấu gia cố nơng có mặt nghiêng hoặc chịu tải trọng ngang, cần phải xem xét sự tiếp xúc giữa các lớp đất gia cố tồn khối và lớp đất kém dính ở dưới. Khi tính tốn thiên về an tồn, có thể giả thiết khơng có sự tiếp xúc giữa các lớp đất được gia cố tồn khối và các lớp đất kém dính ở dưới.
Trong một số trường hợp đặc biệt, nếu kết cấu được gia cố tồn khối có kích thước hẹp, chịu tải trọng nặng, nằm trên 1 lớp đất yếu thì cần phải kiểm tra nguy cơ cắt phẳng một phía.
Trong tính tốn ổn định, lựa chọn cường độ thiết kế được sử dụng như là cường độ ổn định cắt. Để đánh giá cường độ thiết kế lựa chọn, cường độ được xác định từ thí nghiệm trong phịng phải giảm đi 1 hệ số điều chỉnh qhiện trường / qthí nghiệm (trong mục 2.4.3.2).
Lượng chất liên kết sử dụng trong gia cố toàn khối được lựa chọn để đảm bảo đạt được cường độ thiết kế mong muốn. Để xác định lượng chất liên kết thì cần sử dụng độ tin cậy phù hợp.
Khi gia cố nơng khu vực có kích thước hẹp, phía dưới là đất yếu, máy móc thi cơng di chuyển trực tiếp trên lớp đất gia cố (chưa ninh kết), có thể gây ra sự mất ổn định hoặc ổn định thấp cho nền đất và cả máy móc. Các vấn đề này có thể gặp phải trong trường hợp xây dựng tuyến đường dài và hẹp chạy qua 1 vùng đầm lầy. Để đảm
47
bảo được độ ổn định theo yêu cầu, có thể bổ sung sử dụng vải hoặc lưới địa kỹ thuật gia cường đặt phía dưới khu vực nền đắp cần đầm nén.