2.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp ổn
2.4.3 Giải pháp thiết kế gia cố toàn khối
2.4.3.1. Khảo sát số liệu đầu vào
Lượng số liệu đầu vào yêu cầu cho thiết kế gia cố toàn khối thay đổi phụ thuộc vào từng mục tiêu. Ví dụ, số liệu về điều tra đất sẽ ít hơn nếu xác định rõ ràng được ranh giới giữa các lớp đất cần phải gia cố và các lớp còn lại. Nếu điều kiện về nền đất càng khơng rõ ràng thì càng cần nhiều thơng tin ban đầu hơn để luận chứng kinh tế kỹ thuật. Nhìn chung, trước khi bắt đầu cơng tác thiết kế gia cố toàn khối, các số liệu liên quan đến mục tiêu của dự án cần phải được thu thập bao gồm:
- Ranh giới giữa các lớp đất.
Gia cố toàn khối Gia cố cọc
41
- Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (tỷ lệ cỡ hạt, độ ẩm và hàm lượng chất hữu cơ).
- Các điều tra đặc biệt về các lớp đất (ví dụ độ pH, hàm lượng SO4 và/hoặc Cl, độ ô nhiễm....).
- Đặc tính về cường độ của các lớp đất. - Đặc tính biến dạng của các lớp đất. - Mực nước ngầm.
- Các cơng trình, kết cấu hiện trạng.
Thiết kế gia cố toàn khối bắt đầu với kế hoạch bổ sung các điều tra về đất. Kết quả thăm dị và các thơng tin của các mẫu thí nghiệm thu thập được trong các điều tra bổ sung tạo nền tảng cho kế hoạch các nghiên cứu về gia cố toàn khối và tiến hành thiết kế địa kỹ thuật. Thiết kế gia cố toàn khối bao gồm các yếu tố sau đây:
- Kế hoạch các nghiên cứu bổ sung
+ Thăm dò khảo sát, và các mẫu thí nghiệm, bản đồ ... - Thí nghiệm gia cố
+ Hỗn hợp chất liên kết (chất lượng và hàm lượng). + Cường độ nén và cắt.
+ Độ lún trong q trình gia tải trước (nếu có). + Mơ đun ép chẻ
- Thiết kế địa kỹ thuật: + Kiểm tốn ổn định. + Tính tốn lún.
42 + Ổn định nền đào và mương rãnh. + Xác định chiều sâu đất bị đóng băng. + Các thiết kế khác.
- Bản vẽ
+ Mặt bằng tổng thể.
+ Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang.
- Các yêu cầu về chất lượng và chỉ dẫn kỹ thuật thi công
+ Yêu cầu về chất lượng chất liên kết, hàm lượng liên kết và sai số cho phép.
+ u cầu thi cơng gia cố tồn khối.
+ Cường độ ổn định yêu cầu và sai số cho phép. - Thiết kế trong q trình gia cố tồn khối
+ Thiết kế được tiến hành trong q trình gia cố tồn khối và tiếp theo.
2.4.3.2. Xác định các thơng số thíết kế
Các thơng số thiết kế của đất được trộn tồn khối được xác định dựa vào kết quả của các thí nghiệm trong phịng và kết quả trộn toàn khối thử ở khu vực dự án; hoặc dựa vào các thơng tin về các cơng trình trộn tồn khối nền đất đã thực hiện cùng trong phạm vi dự án. Nếu thông tin của các cơng trình trộn tồn khối ở các vùng lân cận của khu vực dự án được sử dụng trong thiết kế, thì cần phải kiểm tra lại đặc tính của đất. Trong trường hợp tối thiểu, hàm lượng hữu cơ và độ ẩm của cả khu vực phải được điều tra.
43
Việc lên kế hoạch thử nghiệm trong phịng và đánh giá kết quả gia cố ngồi hiện trường bắt đầu bằng việc xác định trình tự và số lượng các phương pháp khác nhau, bao gồm:
+ Lựa chọn chất liên kết và hỗn hợp liên kết. + Hàm lượng chất liên kết.
+ Qui trình kỹ thuật thi cơng chi tiết. + Thời gian ninh kết, đông cứng.
Các mẫu trong phịng thí nghiệm sẽ xác định cường độ nén và mơ đun biến dạng E (E50) với các thí nghiệm nén tự do. Trong một số trường hợp yêu cầu, có thể xác định thông số về cường độ và biến dạng của đất trộn tồn khối với thí nghiệm nén 3 trục để đảm bảo kết quả thí nghiệm sát với điều kiện thực tế.
Vật liệu đất được trộn tồn khối thơng thường là khơng đồng nhất. Vì vậy trong quá trình trộn tồn khối thử, cần thực hiện cơng tác kiểm tra quản lý chất lượng phù hợp. Để xác định được cường độ cắt thì cần tối thiểu từ 8 đến 10 thí nghiệm xuyên và từ 4 đến 6 thí nghiệm cắt cánh cho từng phương án trộn liên kết.
Cường độ cắt của khối đất được trộn tồn khối có thể đã được xác định trước đó thơng qua thí nghiệm trong phịng. Việc lựa chọn chất liên kết và hàm lượng của chúng được kết thúc dựa vào các kinh nghiệm thực tế trước đây. Điều này phụ thuộc vào cường độ yêu cầu ban đầu và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (tỷ lệ cỡ hạt, độ ẩm và hàm lượng chất hữu cơ và hàm lượng sun phát).
Cường độ của các mẫu thử trong phịng thí nghiệm thường cao hơn cường độ thực tế ngoài hiện trường. Sự khác nhau chủ yếu là do việc trộn hỗn hợp chất liên kết và đất đạt hiệu quả cao hơn khi thực hiện ở trong phịng thí nghiệm. Ngồi ra nhiệt độ phổ biến ở trong phịng thí nghiệm thường ổn định hơn và khác so với nhiệt độ ngoài hiện trường thực tế. Cường độ các mẫu thí nghiệm trong phịng đạt được thơng thường khoảng từ 10 đến 50 lần cường độ của đất tự nhiên (không được gia cố) (Theo
44
EuroSoilStab 2002). Cường độ đất được gia cố tồn khối tại hiện trường thơng thường đạt khoảng từ 20% đến 100% cường độ của các mẫu trong phòng thí nghiệm. Các mẫu thí nghiệm trong phịng và các mẫu ngồi hiện trường thường tương đồng nhau hơn khi ở cấp có cường độ thấp và hàm lượng vôi trong chất liên kết cao. Giá trị cường độ cắt xác định được trong phịng thí nghiệm cần phải nhân thêm hệ số điều chỉnh qhiện trường / qphịng thí nghiệm để xác định cường độ ngồi hiện trường (ví dụ được giới thiệu trong tiêu chuẩn EN 14679 – Hình 2.8). Tuy nhiên đồ thị khơng thể hiện được cường độ điển hình của đất được gia cố toàn khối (<100kPa). Cường độ được lấy từ thực tế cho chất liên kết xi măng và hệ số điều chỉnh có thể nhỏ hơn 1 nhiều nếu độ ẩm của đất lớn và lượng chất liên kết thấp.
Hình 2. 8: Mối quan hệ giữa cường độ tính tốn tại hiện trường và trong phịng thí
nghiệm (deep stabilization). (EN 14679:2005+AC:2006).