3.3.3.1 Nguyờn lý thiết kế.
Đt xư lý trn sâu đỵc thit k sao cho công trình xây dng đạt các yêu cầu vỊ tính khả thi, kinh t và lâu dài, chịu đỵc các tác đng và ảnh hng trong quá trình thi công và sư dơng, tc là tha mãn các điỊu kiƯn vỊ trạng thái giới hạn cc hạn, và trạng thái giới hạn sư dơng.
Thit k thng theo phơng pháp lỈp, trong đ kt quả cđa nhiỊu phơng pháp thí nghiƯm kiĨm tra là mt phần quan trng.
Thit k sơ b da trên kt quả thí nghiƯm mu trn trong phòng. Tơng quan c- ng đ nén không hạn ch n hông giữa mu thân trơ hiƯn trng và mu trn trong phòng c thĨ chn theo kinh nghiƯm t 0.2 đn 0.5 ty theo loại đt và t lƯ trn. Nu kt quả thí nghiƯm hiƯn trng không đáp ng yêu cầu thì phải điỊu chnh thit k công nghƯ và khi cần thit điỊu chnh cả thit k chc năng.
Hướng xoay mũi khoan Hướng đi vật liệu Vật liệu trộn Khoan phỏ kết cấu đất Phun vật liệu liờn kết và trộn với đất Trộn đều đất và vật liệu trộn Trđầm chộn đềặu và t
Quy trình thit k lỈp, gm thí nghiƯm trong phòng, thit k chc năng, thư hiƯn trng và thit k công nghƯ
3.3.3.2 Quy trỡnh thiết kế, thi cụng trụ đất xi măng.
- Khảo sát địa cht công trình, thí nghiƯm xác định hàm lỵng xi măng
thích hỵp trong phòng thí nghiƯm.
- Thit k sơ b nỊn gia c theo điỊu kiƯn tải trng tác dơng cđa kt cu bên trên (căn c vào kt quả thí nghiƯm mu trong phòng và kinh nghiƯm tích lịy);
- Thi công trơ thư bằng thit bị d kin sư dơng;
- Tin hành các thí nghiƯm kiĨm tra (xuyên cánh, xuyên tnh, nén tnh, ly mu...);
- So sánh với các kt quả thí nghiƯm trong phòng, đánh giá lại các ch tiêu cần thit;
Xác lp các điỊu kiƯn thit k
Thí nghiƯm trong phòng với đt đại diƯn và theo t lƯ trn khác nhau
Xác lp cưng đ thit k
Cơ s dữ liƯu vỊ tương quan giữa cưng đ trong phòng và hiƯn trưng
ĐỊ xut giải pháp thi công và sơ b xác định kích thước khi gia c
Phân tích thit k đĨ đáp ng các yêu cầu chc năng tỉng thĨ
ĐiỊu chnh tính năng trn nu cưng đ và đ đng nht chưa đạt
Kt quả khảo sát hiƯn trưng
Ch tạo trơ thư đĨ xác nhn cưng đ d tính và đ đng nht
Thit k k thut thi công, thi công đại trà theo quy trình đã đảm bảo cht lưỵng yêu cầu
- Thi công đại trà theo công nghƯ đã đạt yêu cầu và tin hành kiĨm tra cht lỵng phơc vơ nghiƯm thu.
3.3.3.3 Thớ nghiệm.
Đt xư lý trn sâu đỵc thit k sao cho công trình xây dng đạt các yêu cầu vỊ tính khả thi, kinh t và lâu dài, chịu đỵc các tác đng và ảnh hng trong quá trình thi công và sư dơng, tc là tha mãn các điỊu kiƯn vỊ trạng thái giới hạn cc hạn, và trạng thái giới hạn sư dơng.
3.3.3.4 Tương quan giữa cỏc đặc tớnh của đất xử lý.
Đt xư lý trn sâu đỵc thit k sao cho công trình xây dng đạt các yêu cầu vỊ tính khả thi, kinh t và lâu dài, chịu đỵc các tác đng và ảnh hng trong quá trình thi công và sư dơng, tc là tha mãn các điỊu kiƯn vỊ trạng thái giới hạn cc hạn, và trạng thái giới hạn sư dơng.
3.3.3.5 Phương hướng thiết kế.a. Về ổn định. a. Về ổn định.
Cng đ kháng cắt cđa nỊn gia c tính theo công thc : Ctb = Cu (1- a) + a Cc
Trong đ :
Cu là sc kháng cắt cđa đt, tính theo phơng pháp trng s cho nỊn nhiỊu lớp; Cc là sc kháng cắt cđa trơ;
a là t s diƯn tích, a = n Ac/Bs;
n là s trơ trong 1m chiỊu dài khi đắp; Bs là chiỊu rng khi đắp;
Ac là diƯn tích tit diƯn trơ.
b. Về độ lỳn.
Đ lĩn tỉng (S) cđa nỊn gia c đỵc xác định bằng tỉng đ lĩn cđa bản thân khi gia c và đ lĩn cđa đt dới khi gia c:
S = S1 + S2
Trong đ: S1 - đ lĩn bản thân khi gia c
S2 - đ lĩn cđa đt cha gia c, dới mịi trơ Đ lĩn cđa bản thân khi gia c đỵc tính theo công thc:
s c tb aE a E qH E qH S ) 1 ( 1 − + = = Trong đ:
q - tải trng công trình truyỊn lên khi gia c (kN); H - chiỊu sâu cđa khi gia c (m)
a - t s diƯn tích, a = (nAc / BL), n- tỉng s trơ, Ac - diƯn tích tit diƯn trơ, B, L - kích thớc khi gia c;
Ec- Mô đun đàn hi cđa vt liƯu trơ; C thĨ ly Ec = (50ữ100) Cc trong đ Cc là sc kháng cắt cđa vt liƯu trơ.
Es - Mô đun bin dạng cđa đt nỊn giữa các trơ. (C thĨ ly theo công thc thc nghiƯm Es = 250Cu, với Cu là sc kháng cắt không thoát nớc cđa đt nỊn). Đ lĩn S2 đỵc tính theo nguyên lý cng lĩn tng lớp (xem phơ lơc 3 TCXD 45-78). áp lc đt phơ thêm trong đt c thĨ tính theo li giải cho bán không gian bin dạng tuyn tính (tra bảng) hoỈc phân b giảm dần theo chiỊu sâu với đ dc (2:1) nh hình trên. Phạm vi vng ảnh hng lĩn đn chiỊu sâu mà tại đ áp lc gây lĩn không vỵt quá 10% áp lc đt t nhiên (theo quy định trong tiêu chun thit k nỊn nhà và công trình TCXD 45 - 78).
ĐĨ thiên vỊ an toàn, tải trng (q) tác dơng lên đáy khi gia c xem nh khôngthay đỉi sut chiỊu cao cđa khi.
cng đ chịu nén cđa mt s hỗn hỵp gia c “Đt - xi măng”
Loại đt điĨmĐịa
ĐỈc trng đt t nhiên Cng đ kháng nén 1trơc, kg/cm2
γk ω0 LL LP IP Cu 7%XM 12% XM
G/cm3 % % % kg/cm2 28
ngày ngày90 ngày28 ngày90
Sét pha Hà Ni 1,30 45 37 24 13 0,16 3,36 3,97 4,43 4,48 Cát pha Nam Hà - 41 - - - - - 2,24 - 3,21 Sét pha xám đen Hà Ni - 62 36 23 13 0,23 - - 7,39 9,42 Sét pha xám nâu Hà Ni - 35 35 27 8 0,21 - - 4,28 4,82 Sét pha hữu cơ Hà Ni - 30 30 19 11 0,23 3,00 4,07 - - Sét pha Hà Ni 1,60 52 37 24 13 0,10 0,61 0,66 2,13 2,50 Sét xám xanh Hà Ni - 51 - - - 0,10 - - 2,39 2,55 Đt sét hữu cơ Hà Ni - 95 62 40 22 0,21 - - 0,51 0,82 Sét pha Hà Ni 1,43 37 30 19 11 0,32 - - 11,0 19,0 Bn sét hữu cơ Hà Ni γ w 1,51 74 54 35 19 0,39 - - - 1,22
ơng
Cát pha Hải D-ơng 1,35 26 27 19 6 - 3,55 4,21 6,75 7,92
Sét PhòngHải 1.16 50 46 28 18 0.28 1.63 1.85 3.01 3.95
3.4 NẫN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH.
3.4.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng.
Nộn trước bằng tải trọng tĩnh sử dụng trong trường hợp gặp nền đất yếu như than bựn, bựn, sột và sột pha dẻo nhóo… Mục đớch của gia tải trước là :
- Tăng cường sức chịu tải của đất nền.
- Tăng nhanh thời gian cố kết, tức là làm cho lỳn ổn định nhanh hơn.
Muốn đạt được mục đớch trờn, người ta dựng cỏc biện phỏp sau đõy :
- Chất tải trọng bằng cỏt, sỏi, gạch, đỏ… bằng hoặc lớn hơn tải trọng cụng trỡnh dự định xõy dựng để cho nền chịu tải trước và lỳn trước khi xõy dựng.
- Dựng giếng cỏt (biện phỏp ở phần trờn) hoặc bản giấy thấm để thoỏt nước lỗ rỗng, tăng nhanh quỏ trỡnh cố kết của đất nền.
3.4.2 Điều kiện về địa chất cụng trỡnh.
Để đạt được mục đớch nộn chặt đất và nước trong lỗ rỗng thoỏt ra, điều kiện cơ bản là phải cú chỗ cho nước thoỏt ra được. Những sơ dồ về địa chất sau đõy được xem là phự hợp cho phương phỏp này :
a. Sơ đồ theo hỡnh 4.5a : khi bị ộp, nước sẽ
bị ộp xuống lớp cỏt bờn dưới.
b. Sơ đồ theo hỡnh 4.5b : khi bị ộp, nước sẽ
bị ộp theo hai hướng lờn trờn và xuống lớp cỏt bờn dưới.
c. Sơ đồ theo hỡnh 4.5c : khi bị ộp, nước sẽ
thoỏt theo hướng lờn lớp cỏt phớa trờn.
Để đạt được hiệu quả tốt, chiều dày lớp đất yếu nờn được hạn chế hđy ≤
a) q (KPa)
ẹaỏt ủaộp. ủaỏt troàng troùt ẹaỏt yeỏu Caựt Caựt ẹaỏt yeỏu b) q (KPa) Caựt ẹaỏt seựt ẹaỏt yeỏu c) q (KPa) Caựt
Cỏc điều kiện địa chất cụng trỡnh để dựng phương phỏp gia tải nộn trước khụng dựng giếng thoỏt nước.
3.4.3 Tớnh toỏn gia tải trước.
Lựa chọn ỏp lực nộn trước như sau :
+ Dựng ỏp lực nộn trước bằng đỳng tải trọng cụng trỡnh sẽ xõy dựng.
+ Dựng ỏp lực nộn trước lớn hơn tải trọng cụng trỡnh (khoảng 20%) để tăng nhanh quỏ trỡnh cố kết, khụng nờn chọn quỏ lớn sẽ làm cho nền đất bị phỏ hoại.
Độ lỳn dự tớnh của nền đất yếu dưới tỏc dụng của tải trọng nộn trước được xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm sau :
t t S St + − = α (4.19) Trong đú :
St : độ lỳn dự tớnh trong thời gian t nào đú; t : thời gian nộn trước;
α : hệ số kinh nghiệm xỏc định theo cụng thức :
1 1 t t .t SS − = α (4.20) Trong đú :
S : độ lỳn ổn định trong quỏ trỡnh nộn trước, xỏc định theo quan trắc thực tế. 1 t 1 2 t 2 1 2 S t S t t t S − − = (4.21) ở đõy, St1 và St2 là độ lỳn quan trắc ở thời điểm t1 và t2.
- Chất tải trọng nộn trước ngay trờn mặt đất, tại vị trớ sẽ xõy múng, đợi một thời gian theo yờu cầu để độ lỳn ổn định, sau đú dỡ tải và đào hố thi cụng múng.
- Cú thể xõy múng, sau đú chất tải lờn múng cho lỳn đến ổn định, sau đú dỡ tải và xõy cỏc kết cấu bờn trờn.
Lưu ý chất tải tăng dần theo từng cấp. Mỗi cấp khoảng 15 – 20% tổng tải trọng. Cần tiến hành theo dừi, quan trắc độ lỳn để xem độ lỳn cú đạt yờu cầu khụng, nếu khụng đạt cần cú biện phỏp tớch cực hơn để nước tiếp tục thoỏt ra.
3.5 GIẾNG CÁT.
3.5.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng.
Giếng cỏt là một trong những biện phỏp gia tải trước được sử dụng đối với cỏc loại đất bựn, than bựn cũng như cỏc loại đất dớnh bóo hũa nước, cú tớnh biến dạng lớn… khi xõy dựng cỏc cụng trỡnh cú kớch thước và tải trọng lớn thay đổi theo thời gian như nền đường, sõn bay, bản đỏy cỏc cụng trỡnh thủy lợi…
Giếng cỏt cú hai tỏc dụng chớnh :
- Giếng cỏt sẽ làm cho nước tự do trong lỗ rỗng thoỏt đi dưới tỏc dụng của gia tải vỡ vậy làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, làm cho cụng trỡnh nhanh đạt đến giới hạn ổn định về lỳn, đồng thời làm cho đất nền cú khả năng biến dạng đồng đều.
- Nếu khoảng cỏch giữa cỏc giếng được chọn thớch hợp thỡ nú cũn cú tỏc dụng làm tăng độ chặt của nền và do đú sức chịu tải của đất nền tăng lờn.
Những điểm giống và khỏc nhau giữa giếng cỏt và cọc cỏt :
- Kớch thước (đường kớnh và chiều dài) tương tự như nhau, nhưng khoảng cỏch giữa cỏc giếng cỏt thỡ lớn hơn cọc cỏt.
- Nhiệm vụ của chỳng khỏc nhau :
+ Cọc cỏt làm chặt đất là chớnh, làm tăng SCT đất nền, thoỏt nước lỗ rỗng là phụ.
+ Giếng cỏt để thoỏt nước lỗ rỗng là chớnh, tăng nhanh quỏ trỡnh cố kết, làm cho độ lỳn của nền nhanh chúng ổn định. Làm tăng sức chịu tải của nền là phụ.
3.5.2 Tớnh toỏn và thiết kế giếng cỏt.
Cấu tạo của giếng cỏt gồm cú ba bộ phận chớnh (hỡnh vẽ) là hệ thống cỏc giếng cỏt, đệm cỏt và lớp gia tải.
3.5.2.1 Đệm cỏt.
Cú nhiệm vụ tạo điều kiện cho cụng trỡnh lỳn đều, Chiều dày lớp đệm cỏt tớnh theo cụng thức kinh nghiệm :
hđ = S + (0,3 – 0,5m) (4.12)
Trong đú :
hđ : chiều dày lớp đệm cỏt; S : độ lỳn tớnh toỏn của nền đất.
Cỏt làm lớp đệm thường sử dụng cỏt hạt trung hoặc hạt to.
Taàng khoõng thaỏm nửụực
ẹaỏt yeỏu ẹeọm caựt q Gieỏng caựt L L d
Caỏu taùo gieỏng caựt treõn maởt baống.
Sơ đồ cấu tạo giếng cỏt.
3.5.2.2 Lớp gia tải.
Xỏc định chiều cao của lớp gia tải :
h = σγ (4.13)
Trong đú :
σ : ỏp lực do tải trọng ngoài. Và : σ≤ Rtc hay qat
Rtc tớnh với đất yếu ϕ = 0 và đất đắp ngay trờn mặt nờn h = 0; vỡ vậy Rtc =
πc. Nếu điều kiện trờn khụng thỏa món thỡ phải đắp lớp gia tải nhiều lần hoặc dựng bệ phản ỏp. Qat = γh π γ π + ϕ + ϕ ϕ + 2 - ctg ) 2c.ctg h ( (4.14) 3.5.2.3 Giếng cỏt.
Đường kớnh giếng cỏt tốt nhất dc = 35 - 45cm, chiều dài của giếng thường lấy bằng chiều sõu chịu nộn cực hạn của đất nền dưới múng :
+ Múng đơn : lg ≈ 2 – 3b (b : chiều rộng múng). + Múng băng : lg ≈ 4b.
+ Múng bố :
- Nếu nền đất yếu cú gốc là đất loại sột, thỡ : lg ≥ 9m + 0,15b. - Nếu nền đất yếu cú gốc là đất loại cỏt, thỡ : lg ≥ 6m + 0,10b. Khoảng cỏch giữa cỏc giếng cỏt : Khoảng cỏch giữa cỏc giếng cỏt phụ thuộc vào đường kớnh giếng cỏt cũng như tốc độ cố kết của nền đất. Theo kinh nghiệm, khoảng cỏch giữa cỏc giếng trong khoảng 1,0 – 5,0m.
3.5.2.4 Tớnh biến dạng của nền.
Độ lỳn của nền đất yếu khi chưa cú giếng cỏt :
h S 1ủ 2ủ e 1 e e + − = (4.15)
h : chiều dày lớp đất yếu cú giếng cỏt.
Khi nền đất cú nhiều lớp khỏc nhau thỡ dựng phương phỏp tổng độ lỳn để xỏc định.
Độ lỳn của nền đất yếu khi cú giếng cỏt cú thể xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm của Evgờnev :
h S 22c o 1o p gc =e+ee − Ld − (4.16) Trong đú :
eo : hệ số rỗng của nền đất ở trạng thỏi tự nhiờn; ep : hệ số rỗng của nền đất khi cú tải trọng ngoài; dc : đường kớnh giếng cỏt;
L : khoảng cỏch giữa cỏc trục giếng cỏt; h : chiều dày lớp đất cú giếng cỏt.
Độ lỳn theo thời gian :
[q P (z,r,t)] h m S n 1 v t =1+e − (4.17) Mức độ cố kết : r z n t t SS 1-P (z,qr,t) 1-M .M U = = = (4.18) Trong cỏc cụng thức trờn : mv : hệ số nộn của đất;
e1 : hệ số rỗng ban đầu của đất;
q : tải trọng phõn bố đều của cụng trỡnh; Pn(z,r,t) : ỏp lực nước lỗ rỗng;
h : chiều dày lớp đất cú giếng cỏt.
3.5.3 Thi cụng giếng cỏt.
Quỏ trỡnh thi cụng giếng cỏt núi chung giống như cọc cỏt. Cú thể hạ ống thộp xuống bằng mỏy đúng hoặc mỏy rung. Giếng cỏt núi chung chưa được sử dụng phổ biến ở nước ta.
3.6 GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM.
3.6.1 Phạm vi ỏp dụng.
Đây là biƯn pháp mới đỵc sư dơng nớc ta và với những công trình đã đ- ỵc thoát nớc theo phơng thẳng đng cđa bc thm chng t tc đ c kt cđa nỊn đt yu là nhanh so với các phơng pháp khác. BiƯn pháp này c thĨ sư dơng đỵc rng rãi vì theo kinh nghiƯm nớc ngoài, đây là biƯn pháp hữu hiƯu trong bài toán giải quyt tc đ c kt cđa nỊn đt yu.
Công nghƯ này thích dơng cho viƯc xây dng nhà c s tầng c s tầng 3 - 4 tầng xây dng trên nỊn đt mới lp mà dới lớp đt lp là lớp bn sâu.
3.6.2 Mụ tả về cụng nghệ.
NỊn đt sình lầy, đt bn và á sét bão hoà nớc nu ch lp đt hoỈc cát lên trên, thi gian đĨ lớp sình lầy c kt rt lâu kéo dài thi gian ch đỵi xây dng. Cắm xung đt các ng c bc thoát nớc thẳng đng xung đt làm thành lới ô với khoảng