CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V Ề GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT
1.1.1 T ổng quan về công nghệ trộn sâu trên thế giới
- Năm 1975, Viện nghiên cứu Hải cảng và Bến tàu (PHRI - Port and Habour Reseach Insititute) thuộc Bộ Giao thông vận tải Nhật Bản đã nghiên cứu phát triển phương pháp trộn xi măng dưới sâu (CDM - Cement Deep Mixing) bằng việc sử dụng vữa xi măng lỏng và áp dụng xử lý nền sét yếu bờ biển.
- Năm 1976, Viện nghiên cứu công trình công cộng (PWRI - Public Works Reseach Insititute) thuộc Bộ Xây dựng Nhật Bản hợp tác với Viện nghiên cứu máy xây dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp trộn phun khô dưới sâu bằng bột xi măng, bước thử nghiệm đầu tiên hoàn thành vào năm 1980.
- Năm 1980, phương pháp trộn phun khô dưới sâu được áp dụng thực tế cho các công trình ở Nhật Bản.
- Năm 1985, Viện địa kỹ thuật Thụy Điển SGI xuất bản tuyển tập quá trình 10 năm phát triển của phương pháp trộn sâu.
- Năm 1986, phương pháp trộn dưới sâu được ứng dụng để gia cố nền đất yếu tại một số nơi ở Mỹ.
- Năm 1987, từ kết quả nghiên cứu của Cục đường bộ và đường sắt Quốc gia Pháp tài trợ công ty Bachy (Pháp) ứng dụng và phát triển quy trình Colmix trong đó việc thi công trộn và đầm chặt đất - xi măng được thực hiện bằng cách đảo ngược chiều xoay của máy khoan trong khi rút lên trên.
- Năm 1989, các công ty Trevi tại Ý phát triển DMM theo kỹ thuật riêng Trevimix Method, trước hết bằng phương pháp phun trộn khô và tiếp theo là phương pháp phun trộn ướt.
- Năm 1989, tại Thụy Điển việc sử dụng trụ hỗn hợp vôi + xi măng (LCC - Lime Cement Column) phát triển.
- Năm 1990, tại Phần Lan người ta sử dụng thiết bị trộn mới giữa xi măng và vôi.
- Năm 1990, giáo sư Terashi người đã có quá trình nghiên cứu DLM (Deep Lime Mixing), CDM (Cement Deep Mixing) và DJM (Dry Jet Mixing) từ năm 1970 với Viện nghiên cứu Hải cảng và Bến tàu PHRI Nhật Bản tổ chức các buổi hội thảo tại Phần Lan, trong đó giới thiệu hơn 30 loại chất kết dính (Binder) bao gồm thành phần xỉ, thạch cao hoặc xi măng đang được sử dụng thực tế tại Nhật Bản.
- Năm 1991, Viện khoa học Bungari công bố các kết quả nghiên cứu tại Bungari về gia cố bằng trụđất - xi măng.
- Trong thập niên 1990, việc sử dụng phương pháp gia cố sâu cho nền đất bằng trụ vôi - xi măng đã gia tăng ở Na Uy.
- Năm 1993, hiệp hội Deep Jet Mixing - DJM Nhật Bản phát hành tài liệu hướng dẫn thiết kế và xây dựng theo phương pháp DJM.
- Năm 1994, Hiệp hội Deep Jet Mixing - DJM Nhật Bản tổng kết được 1820 dự án được hoàn thành sử dụng DJM.
- Năm 1995, các nhà nghiên cứu Kukko và Ruohomaki báo cáo chương trình nghiên cứu quy mô lớn trong phòng thí nghiệm để phân tích các nhân tố ảnh hưởng phản ứng hóa cứng trong đất sét gia cố sử dụng các chất trộn mới như xi măng, tro bay núi lửa.
- Năm 1995, Chính phủ Thụy Điển thành lập Trung tâm nghiên cứu gia cố sâu nền đất Thụy Điển SD - Svensk Djupstablili sering tại Viện nghiên cứu địa kỹ thuật Thụy Điển SGI. Trung tâm này có nhiệm vụ chủ trì nghiên cứu lập kế hoạch tạo cơ sở dữ liệu về các đặc tính kỹ thuật của đất gia cố, mô hình cấu trúc của đất gia cố, quy trình đảm bảo chất lượng, phương pháp thi công.
- Năm 1995, tại Thụy Điển có một công trình tiêu biểu đó là từ tháng 1 đến tháng 11, công ty Hercules thi công hệ thống trụ đất - xi măng cho nhà thầu NCC - AB, Chủ đầu tư là cục đường sắt Quốc gia Thụy Điển (The Swedish National Railway Administration) trong dự án mở rộng đường sắt West Coast nối liền Satinge và Lekarekulle:
Số lượng trụđất - xi măng: 12.000 cặp.
Khối lượng trụđất - xi măng: 170.000m
Chiều dài trung bình của trụđất - xi măng: 14,6m Chiều cao lớn nhất của nền đất đắp: 1,5m
Đường kính trụ: ф600mm
Hàm lượng chất pha trộn: 30kg/m (vôi - xi măng) Tỉ lệ pha trộn vôi - xi măng: 50/50
Công tác gia cố trên đây được tiến hành trong điều kiện đất nền có lớp đất sét dày. Các trụđất gia cố là các trụlơ lửng ở độ sâu từ 8 - 20m.
- Từ năm 1975 đến năm 1996, đã có hơn 5.000.000m trụ đất - vôi và đất - xi măng đã được thi công tại Thụy Điển.
- Năm 1996, hội nghị về DMM (Deep Mixing Method) được tổ chức tại Nhật Bản.
- Năm 1996, lần đầu tiên tại Mỹ công ty Stabilator - USA Inc, New York đã sữ dụng trụđất - vôi - xi măng trong thực tiễn.
- Năm 1997, trong dự án xây dựng hệ thống đường bộ E18/E20 Arboga - Orebo - Thụy Điển, công ty Hercules đã thi công đến 800.000m trụ đất - xi măng. Công việc gia cố trụ đất - vôi - xi măng hoàn thành vào năm 1999, toàn bộ dự án hoàn thành vào năm 2000. Chủ đầu tư của công trình là NCC Anylaggning.
- Từ tháng 10/1997 đến tháng 12/1998 công ty Hercules đã thi công trụđất - xi măng cho dự án đường bộ giữa Slyte và Grasnas:
Chủ đầu tư: The Swedish National Railway Administration.
Nhà thầu: NCC - AB
Số lượng trụđất - xi măng: 140.000 cặp Khối lượng: 730.000m
Chiều dài trung bình của trụ: 5,2m Chiều cao lớn nhất của nền đất đắp: 4m Đường kính trụ: ф600mm
Hàm lượng chất pha trộn: 23kg/m (vôi - xi măng) Tỉ lệ pha trộn vôi - xi măng: 50/50.
- Năm 1998, Ratio Inc lập văn phòng đại diện tại California, Mỹ nhằm ứng dụng kỹ thuật DMM của Nhật Bản và trúng thầu dự án đầu tiên tại California vào năm 1999.
- Năm 1999, hội nghị quốc tế v ề DMM (Dry Mix Method Internatoinal Conference for Deep Soil Stabilization) được tổ chức tại Stockholm, Thụy Điển từ 13/10 đến 15/10 do Trung tâm Gia cố sâu nền đất Thụy Điển SD (Swedish Deep Stabilization Center). SD tiến hành chương trình nghiên cứu về gia cố sâu nền đất dưới sự tài trợ của Chính phủ, các nhà thầu, các nhà tư vấn, nhà sản xuất và các tổ chức nghiên cứu khác; đối tượng nghiên cứu bao gồm tất cả các hoạt động liên quan đến sự phát triển của lĩnh vực gia cố sâu nền đất, đặc biệt là trụ đất - xi măng.
Chương trình SD kéo dài đến hết năm 2001. Mục tiêu chính của hội nghị là nhằm phổ biến các thông tin liên quan đến lý thuyết và thực tiễn của việc sử dụng phương pháp gia cố DMM trong gia cố nền đất.
1.1.1.2. Một số kết quả nghiên cứu gần đây về các dạng phá hoại khi dùng trụ đất - xi măng.
- Nghiên cứu của Kitazume và Kenji Maruyama (2007) trên mô hình ly tâm đưa ra nhiều kết quả quan trọng. Theo đó, các trụđất xi măng ở phía ngoài cùng có hai dạng phá hoại: Phá hoại tổng thể gồm sự đẩy trượt trụđất xi măng ra ngoài và sự đổ sập của trụ đất xi măng (hình 1.1); phá hoại cục bộ của trụ đất xi măng gồm sự phá hoại do cắt và uốn (hình 1.2).
Hình 1.1. Sự đẩy trượt và đổ sập của trụ đất xi măng
Hình 1.2. Sự phá hoại trụ do cắt và do uốn
- Theo tài liệu CDIT - “ The deep mixing method - Principle, design and
contructions”: Khi phương pháp trụđất xi măng sử dụng tỷ số diện tích thay thế as <
0,3, ngoài những phá hoại đã đề cập ở trên còn có dạng phá hoại khác như là sự trồi ra của phần đất ở giữa các trụđất xi măng (extrusion of soft soil).