CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NỀN ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU THÔNG DỤNG
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU PHỔ BIẾN
1.3.4. Công nghệ bơm hút chân không xử lý nền đất yếu
Lược sử phát triển
Công nghệ bơm hút chân không xử lý nền đất yếu (HCK) lần đầu tiên được giới thiệu là vào năm 1952 bởi tiến sĩ W. Kjellman. Sau đó bài toán cố kết hút chân không được nghiên cứu lại bởi giáo sư Cognon với một số nguyên tắc lý thuyết cơ bản mới. Đến những năm 70, HCK được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Nga và Nhật. Vào thời điểm bấy giờ HCK được bổ sung một lớp tường chống thấm bao quanh khu vực xử lý nhằm hạn chế nước ngầm từ khu vực xung quanh, đồng thời gia tăng áp lực nén đứng của dòng thấm. Tuy nhiên cách bố trí này sớm bộc lộ khuyết điểm là khá tốn kém.
Năm 1989 hãng xây dựng Menard (Pháp) dựa trên nghiên cứu và phát minh của giáo sư J.M. Cognon lần đầu tiên áp dụng phương pháp cố kết Menard Vacuum Consolidation (MVC) trên diện tích 390 m2 của một trường huấn luyện phi công ởAmbes, Pháp. Việc bố trí tường chống thấm không còn nữa mà thay vào đó là lớp gia tải bằng đất và sự chênh lệch giữa áp suất khí quyển với áp suất chân không dưới màng kín khí bao phủ bề mặt diện tích xử lý. Từ sau đó phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới (Bảng 1.1)
Từ năm 1997 đến năm 2004, công ty xây dựng Cofra (Hà Lan) nghiên cứu cải tiến HCK theo hướng giản hóa, bỏ đi lớp màng bảo vệ thi công phức tạp và dễ bị hư hại, tuy nhiên phải đắp thêm gia tải để bù cho sự chênh lệch áp suất khí quyển bị gỡ bỏ. Hướng cải tiến mới này nhanh chóng được chấp nhận và thi công tại nhiều công trình lớn trên thế giới (Bảng 1.2)
18 Bảng1. 1 Một số công trình ứng dụng MVC giai đoạn 1989 – 2001
Năm
Tên công
trình Quốc gia Loạicông trình
Đơn vị tư vấn
Phạm vi (m2) 2001 Hamburg Đức Kho hàng sân
bay
IGB – Dr
Maybaum 238.000 2001 Bang Bo Thái Lan Đường vào nhà
máy điện Seatac 30.000 1999 Jangyoo STP Hàn Quốc Nhà máy xử lý
nước thải KECC 70.000
1999 Quebec Canada Cầu QDOT 1.000
1997 Wismar Đức Cảng Steinfeld
&
Part
15.000
1996 RN1 Pháp quốc
Hải ngoại Đường vòng
CETE Fort deFrance
6.150
1995 Khimae STP Hàn Quốc Nhà máy xử lý
nước thải KECC 83.580
1994 Lubeck Lubeck Cảng Inros 22.500
1993 A837 - Phase1 France Đường cao tốc LCPC 44.500 1992 Ipoh Gopeng Malaysia Đường cao tốc Zaidun
Leeng 2.600 1991 Lamentin Pháp quốc
Hải ngoại Sân bay CEBTP 17.692
1990 Eurotunnel Pháp Đường SETEC 56.909
1990 Ambes Pháp Bể chứa dầu Mecasol 17.550
1990 Ambes Pháp Đường CETE -
Bordeaux 21.106 1989 Ambes Pháp Trạm kiểm tra
sân bay Test area 390.000
19 Bảng1. 2 Một số công trình xử dụng phương pháp Beaudrain - S
Năm Tên công trình Quốc gia Phạm vi (m2)
2008 Baanhoek Sliedrecht Hà Lan 4.500
2008 Waddinxveen Hà Lan 2.000
2008 Quay wall IHC, Krimpen a/d
Ijssel Hà Lan 2.500
2007 Randeburgseweg, Reeuwijk, Hà Lan 4.500
2006 Bremerhaven Đức 62.000
2005 Suvarnabhumi airport Thailand 400.000
2005 Parking Ikea Delft Hà Lan 3.700
2005 Ter Aar Hà Lan 1.800
2004 Railway BetuwelijnGorinchem Hà Lan 4.400
Giới thiệu nguyên lý một số phương pháp thi công HCK
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều công ty xây dựng triển khai HCK, mỗi một công ty lại có những cải tiến riêng, có những thiết bị riêng để phù hợp với các công trình xây dựng mà công ty đó thực hiện, chính vì vậy mà hiện nay có rất nhiều biện pháp thi công HCK. Tuy nhiên các phương pháp này đều dùng gia tải để hỗ trợ quá trình rút nước khỏi nền để giảm hệ số rỗng. Về bản chất có thể phân thành hai loại chính là thi công có màng kín khí và không có màng kín khí.
+ Phương pháp thi công có màng khí
Màng kín khí thông thường là màng địa kỹ thuật (geo-membrane) bao kín toàn bộ khu vực thi công. Trong quá trình bơm hút, mực nước ngầm hạ xuống và không khí cũng được rút ra, tạo một vùng áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trong lớp đất gia tải nằm dưới màng, từ đó hình thành một tải trọng do sự chênh lệch về áp suất không khí ở trên và dưới màng kín khí (hình 1.7)
Hình 1. 7 Nguyên lý phương pháp hút chân không dùng màng kín khí Khi thi công phương pháp này
Duy trì hệ th chống thấm đ để tắc hoặc h
Giữ cho vùng đ
Giữ ổn định áp su
Giữ kín khí trên toàn b bơm và màng kín khí
Neo giữ và kín khí toàn b
Hạn chế dòng th Ưu điểm của phương cố kết, ít gây mất ổn định nền
công. Hơn nữa, phương pháp này không sử dụng hóa chất vào trong đất nền phương pháp thân thiện với môi trường
+ Phương pháp thi công không có màng kín khí
Nguyên tắc của phương pháp này đơn giản hóa phương pháp thi công có màng kín khí, bỏ đi màng kín khí, c
vào đó, phương pháp này yêu c
Nguyên lý phương pháp hút chân không dùng màng kín khí Khi thi công phương pháp này, cần chú ý yêu cầu kỹ thuật sau:
thống thoát nước hoạt động có hiệu quả n m để thoát nước và khí trong suốt quá trình b c hở;
cho vùng đất dưới màng kín khí không bão hòa nước;
nh áp suất chân không dưới màng kín khí;
kín khí trên toàn bộ diện tích màng phủ, đặc biệt đo bơm và màng kín khí;
và kín khí toàn bộ hệ thống tại biên khu vực xử dòng thấm của nước ngầm đi vào khu vực xử lý.
Ưu điểm của phương pháp này là giảm khối lượng gia tải, rút ngắn thời gian ít gây mất ổn định nền, không cần tập trung nhiều máy móc
phương pháp này không sử dụng hóa chất vào trong đất nền ng pháp thân thiện với môi trường.
Phương pháp thi công không có màng kín khí
Nguyên tắc của phương pháp này đơn giản hóa phương pháp thi công có màng đi màng kín khí, cũng là bỏ đi sự trợ giúp của áp suất khí quy
o đó, phương pháp này yêu cầu đắp lớp gia tải cao hơn để bù đắp s
20 Nguyên lý phương pháp hút chân không dùng màng kín khí
nằm dưới màng t quá trình bơm hút, không
c;
t đoạn nối máy
lý;
lý.
rút ngắn thời gian không cần tập trung nhiều máy móc, thiết bị thi phương pháp này không sử dụng hóa chất vào trong đất nền, là một
Nguyên tắc của phương pháp này đơn giản hóa phương pháp thi công có màng t khí quyển. Thay p sự thiếu hụt về
21 áp lực gia tải. Lớp gia tải có thể cao thêm tới 2m, tuy nhiên không phải thi công hào vây và màng kín khí. Nhìn chung, phương pháp này đơn giản, nhưng khối lượng gia tải lại tương đối lớn (hình 1.8).
Hình 1. 8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp thi công không có màng kín khí Để gia tăng hiệu quả bơm hút chân không trên diện rộng, cả hai nhóm phương pháp đều có thể áp dụng các biện pháp cải tiến như là nối ống kín trực tiếp với bấc thấm
Về bản chất, tính hiệu quả của các phương pháp vertical drain và các biện pháp thi công khác của HCK có thể coi là tương đương nhau. Sự khác nhau tập trung chủ yếu vào thiết bị thi công, cách bố trí và thời gian cố kết.
22
CHƯƠNG 2