IV. Nội dung luận văn
2.4.2 Cỏc biện phỏp về múng
2.4.2.1.Thay đổi chiều sõu chụn múng
- 52
là:
Pgh = Aγb + Bq + Dc (2.31)
Trong đú:
A, B, D : Cỏc hệ số phụ thuộc gúc ma sỏt trong ϕ của đất.
γ, c : trọng lượng riờng và lực dớnh đơn vị của đất b : chiều sõu chụn múng
q : tải trọng bờn múng
Như vậy, khi tăng độ sõu đặt múng hm tức là tăng q (q = γhm) thỡ khả năng chịu tải của nền được tăng lờn (pgh tăng).
Mặt khỏc, nền núi chung cú độ chặt tăng theo chiều sõu (lớp đất dưới chặt hơn lớp đất trờn) do đú hm tăng là đó đặt múng tại lớp đất tốt hơn, do đú độ lỳn S giảm.
+ Xột hai trường hợp thực tế:
- Trường hợp cho phộp thay đổi cao trỡnh đặt múng
- Trường hợp cao trỡnh đặt múng thiết kế khụng thay đổi : do nhiều điều kiện khống chế, múng thường phải đặt tại một cao trỡnh thiết kế nhất định.
Bảo đảm được cao trỡnh đặt múng thiết kế (tức là bảo đảm cao trỡnh của cỏc bộ phận cụng trỡnh) là một vấn đề quan trọng và khú khăn nhất đối với nền đất yếụ
Ta thường gặp hai trường hợp:
Để giảm bớt độ chờnh lệch giữa cao trỡnh đặt múng thiết kế với cao trỡnh đỏy múng sau khi lỳn ổn định thỡ thường phải nõng cao trỡnh đặt múng thiết kế lờn một trị số dự phũng , tớnh gần đỳng theo cụng thức: Sdp = 1/2(S + Stc) (2.32) Trong đú: - Sdp : độ nõng thờm của cao trỡnh dự phũng - S : độ lỳn ổn định do tớnh toỏn - Stc: độ lỳn xảy ra khi thi cụng Đối với cỏc cụng trỡnh dõn dụng cụng nghiệp xõy trờn nền đất loại sột cú thể lấy: Sdp = 0,7S
- 53
Nếu cụng trỡnh cú nguy cơ bị nghiờng, bị lỳn khụng đều thỡ cú thể dựng biện phỏp thay đổi chiều sõu chụn múng để xử lý khi thiết kế thi cụng.
Gặp trường hợp tầng đất yếu cú chiều dày thay đổi nhiều, để giảm chờnh lệch lỳn, cú thểđặt múng ở nhiều cao trỡnh khỏc nhaụ
2.4.2.2.Thay đổi chiều sõu chụn múng
Thay đổi kớch thước và hỡnh dỏng múng + Tỏc dụng:
Thay đổi trực tiếp ỏp lực tỏc dụng lờn mặt nền, do cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như biến dạng của nền.
- Nếu tầng đất cú chiều dày chịu nộn khỏc nhau, dựng biện phỏp thay đổi chiều rộng múng để cõn bằng lỳn cho toàn bộ cụng trỡnh.
- Trường hợp đất nền cú tớnh nộn lỳn tăng theo chiều sõu thỡ việc mở rộng đỏy múng thường khụng cú tỏc dụng.
2.4.2.3.Thay đổi loại múng và độ cứng múng
+ Tựy tỡnh hỡnh phõn bố tải trọng tỏc dụng lờn múng và điều kiện địa chất mà chọn múng cho thớch hợp ( múng đơn, múng băng, múng băng giao nhau, múng bản, múng hộp (cú độ cứng lớn, nhẹ).
+ Tăng độ cứng của múng: khi độ vừng múng ∆S quỏ lớn thỡ phải tăng độ cứng múng.
Để tăng cường độ cứng của múng cú thể dựng cỏc biện phỏp : tăng chiều dày múng, tăng cốt thộp dọc, kết hợp với kết cấu phần trờn, dựng loại múng hộp, độ cứng lớn và nhẹ. 2.4.3 Cỏc biện phỏp xử lý nền * Mục đớch của xử lý nền là: - Làm giảm độ lỳn của nền. - Làm tăng khả năng chịu tải của nền. - Làm giảm tớnh thấm của nền.
Bất kỳ biện phỏp xử lý nào nếu làm tăng được cường độ liờn kết giữa cỏc hạt đất và làm tăng được độ chặt của đất nền thỡ đều thoả món được ba mục đớch trờn.
- 54
Hiện nay cú rất nhiều phương phỏp cải tạo, gia cố nền đất yếu, nhưng nhỡn chung cú thể xếp chỳng vào một số nhúm phương phỏp sau:
2.4.3.1 Nhúm cỏc phương phỏp làm chặt đất trờn mặt bằng cơ học
Phương phỏp làm chặt đất trờn mặt là một phương phỏp cổ điển, đó được sử dụng từ lõu trờn thế giớị Bản chất của phương phỏp là dựng cỏc thiết bị cơ giới như xe lu, bỳa đầm, mỏy đầm rung, ... làm chặt đất. Cỏc yếu tố chớnh ảnh hưởng đến khả năng làm chặt đất gồm: độ ẩm, cụng đầm, thành phần hạt, thành phần khoỏng hoỏ, nhiệt độ của đất và phương thức tỏc dụng của tải trọng. Để làm chặt đất cần phải xỏc định được độẩm tốt nhất ứng với giỏ trị khối lượng thể tớch khụ lớn nhất.
Đầm nộn bề mặt là phương phỏp đơn giản, cú thể ỏp dụng cho cả cụng trỡnh đất đắp mới lẫn nền tự nhiờn. Khi tỏc dụng tải trọng lờn nền đất, chỉ một phần đất ở độ sõu hạn chế tiếp nhận được ảnh hưởng nàỵ Một mặt, ảnh hưởng của tải trọng nhanh chúng tắt dần theo độ sõu, mặt khỏc tải trọng từ đầm nộn là cỏc tỏc động trong thời gian ngắn. Giải phỏp đầm nộn trực tiếp bề mặt đất do đú được ỏp dụng chủ yếu trong nền đất nhõn tạo (đất đắp mới), khụng phải là giải phỏp thụng dụng cho xử lý nền. Trong một số trường hợp, hạng mục xõy dựng chỉ chiếm diện tớch nhỏ trờn toàn bộ cụng trỡnh thỡ lựa chọn giải phỏp đầm nộn cục bộ bề mặt là lựa chọn cú tớnh khả thi cần xem xột. Cú thể nờu một số phương phỏp làm chặt đất trờn mặt bằng cơ học sau đõy:
1). Làm chặt đất bằng đầm rơi
2). Làm chặt đất bằng phương phỏp đầm lăn
2.4.3.2. Làm chặt đất bằng phương phỏp đầm rung *Nội dung phương phỏp.
Dựng cỏc chấn động tạo ra cỏc dao động liờn tục cú tần số cao và biờn độ nhỏ, làm cho tớnh toàn khối của đất bị phỏ hoại, cỏc hạt cỏt di chuyển đến lấp những chỗ trống giữa cỏc hạt cú kớch thước lớn hơn. Tỏc dụng của đầm rung lớn nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng khi mà tần số dao động của mỏy trựng với tần số dao động của đất đầm.
- 55
Phương phỏp làm chặt đất bằng đầm rung chủ yếu dựng để nộn chặt đất cỏt. Nếu hàm lượng hạt sột trong đất nhỏ hơn 6% thỡ hiệu quả nộn chặt thường gấp từ 4 đến 5 lần so với cỏc phương phỏp đầm nộn khỏc.
Chiều dày lớp đất được làm chặt bằng đầm rung thường thay đổi từ 0,3 đến 1,5m đụi khi đến 2,0m.
2.4.3.3. Nhúm cỏc phương phỏp làm chặt đất dưới sõu bằng chấn động và thuỷ chấn
Đối với cỏc loại đất hạt rời (đất cỏt và đất đắp), khi chiều sõu lớn hơn 1,5m cú thể dựng phương phỏp chấn động và thuỷ chấn để nộn chặt.
Phương phỏp này hiện nay được ứng dụng ở nhiều nước và cú hiệu quả kinh tế rừ rệt.
Theo kết quả nghiờn cứu, nếu dựng phương phỏp này thỡ độ rỗng của đất giảm (10ữ20)% và sức chịu tải tăng lờn (3,5ữ4,0) kG/cm2.
1. Phương phỏp nộn chặt đất bằng chấn động 2. Phương phỏp nộn chặt đất bằng thuỷ chấn
2.4.3.4. Nhúm cỏc phương phỏp gia cố nền bằng thiết bị tiờu nước thẳng đứng
Đối với cỏc nền đất sột yếu, do hệ số thấm của đất sột nhỏ nờn quỏ trỡnh cố kết của nền ở điều kiện bỡnh thường cần rất nhiều thời gian, trong khi đú, cỏc cụng trỡnh xõy dựng lại đũi hỏi phải thi cụng nhanh, đảm bảo tiến độ yờu cầụ Do vậy, người ta thường dựng cỏc thiết bị tiờu nước thăng đứng kết hợp với biện phỏp gia tải trước để làm tăng nhanh quỏ trỡnh cố kết của đất nền.
1. Phương phỏp gia cố bằng giếng cỏt
2. Phương phỏp gia cố bằng bấc thấm (PVD) 3. Phương phỏp gia cố nền bằng năng lượng nổ
4. Phương phỏp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm
2.4.3.5. Nhúm cỏc phương phỏp gia cố nền bằng chất kết dớnh
Bản chất của cỏc phương phỏp này là đưa vào nền đất cỏc vật liệu kết dớnh như ximăng, vụi, bitum, ... nhằm tạo ra cỏc liờn kết mới bền vững hơn nhờ cỏc quỏ trỡnh hoỏ lý và hoỏ học diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tớnh chất cơ lý của đất nền.
- 56
1. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn vụi 2. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn ximăng 3. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn bitum 4. Gia cố nền bằng keo polyme tổng hợp
2.4.3.6. Nhúm cỏc phương phỏp gia cố nền bằng dung dịch *Nội dung phương phỏp.
Phương phỏp phụt dung dịch cú tỏc dụng đảm bảo cho nền ổn định về cường độ khi cụng trỡnh chịu tải trọng ngang lớn hoặc tạo màng chống thấm phớa dưới cỏc cụng trỡnh thuỷ cụng, làm giảm tớnh thấm và ỏp lực đẩy nổi của nước ngầm vào múng cụng trỡnh. Cỏc dung dịch thường được sử dụng để gia cú nền là dung dịch ximăng, dung dịch bitum và dung dịch silicỏt.
*Ưu nhược điểm của phương phỏp.
Phương phỏp này đũi hỏi cụng nghệ thi cụng kỹ thuật cao, giỏ thành cụng trỡnh cao nờn ớt được ỏp dụng phổ biến.
1. Phương phỏp gia cố nền bằng dung dịch vữa ximăng 2. Phương phỏp gia cố nền bằng dung dịch silicỏt 3. Phương phỏp gia cố nền bằng nhựa bitum
2.4.3.7. Nhúm cỏc phương phỏp vật lý gia cố nền đất yếu
Trong nhúm này gồm cỏc phương phỏp sau: 1. Gia cố nền bằng phương phỏp điện thấm
2. Gia cố nền bằng phương phỏp điện hoỏ học
2.4.3.8. Nhúm cỏc phương phỏp gia cố nền đất yếu bằng cọc cỏt, cọc vụi, cọc đất- vụi, cọc đất-ximăng, cọc cỏt-ximăng-vụi
1. Phương phỏp gia cố bằng cọc cỏt *Nội dung phương phỏp.
Mục đớch của phương phỏp này là đưa một lượng cỏt vào nền đất nhằm cải tạo đất nền, nõng cao sức chịu tải của nền, giảm độ lỳn cụng trỡnh. Hiệu quả của việc nộn chặt phụ thuộc vào thể tớch cỏt được đưa vào nền, nghĩa là phụ thuộc vào số lượng, đường kớnh, khoảng cỏch cũng như hỡnh dạng bố trớ cọc.
- 57
*Ưu nhược điểm của phương phỏp.
Kết quả khi ỏp dụng cho một số cụng trỡnh cho thấy nếu bố trớ hợp lý thỡ thời gian lỳn rỳt ngắn từ 20 năm xuống cũn 1 năm, sức khỏng cắt của đất tăng lờn khoảng hai lần, dẫn đến sức chịu tải của nền đất tăng lờn từ hai đến ba lần.
Nhược điểm của phương phỏp gia cố nền đất yếu bằng cọc cỏt là: Tuỳ theo cấu trỳc nền và độ sõu gia cố mà cọc cỏt cú thể bị phỏ hoại theo cỏc dạng khỏc nhau như: phỡnh ra hai bờn, cọc bị cắt hay bị trượt. Khi mực nước ngầm trong nền dao động mạnh thỡ dưới ỏp lực của dũng thấm, cọc cỏt cú thể bị góy, trượt, cỏc hạt cỏt di chuyển vào trong nền hoặc đi nơi khỏc làm rỗng chõn cọc và thường sau một thời gian như vậy thỡ khả năng làm chặt đất của cọc cỏt bị giảm, cọc bị phỏ hoại dẫn đến khả năng chịu tải của đất nền bị giảm đi đỏng kể.
2. Phương phỏp gia cố bằng cọc đất-vụi, đất-ximăng, cọc cỏt-ximăng-vụi *Nội dung phương phỏp.
Nguyờn lý của phương phỏp dựng cọc đất-vụi, đất-ximăng, cỏt-ximăng là dựa vào nguyờn lý cọc cỏt tức là quỏ trỡnh nộn chặt cơ học. Ngoài ra, cũn cú tỏc dụng làm tăng nhanh quỏ trỡnh cố kết do vụi, ximăng hỳt nước làm tổn thất một lượng lớn nước chứa trong đất, gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức khỏng cắt của đất nền.
*Ưu nhược điểm của phương phỏp.
Cọc đất-vụi và đất-ximăng tuy cú khả năng cải tạo đất nền tương đối tốt và tạo ra được cọc hỗn hợp cú cường độ chịu tải cao hơn đất xung quanh cọc, nhưng do hàm lượng vụi và ximăng đưa vào nền khụng lớn nờn khụng cú tỏc dụng nộn chặt vựng đất xung quanh cọc.
2.4.3.9. Bệ phản ỏp
*Nội dung phương phỏp.
Nội dung của phương phỏp xử lý này là dựng cỏc vật liệu địa phương như đất, đỏ, cỏt đắp ở hai bờn cụng trỡnh để chống trượt do sự phỏt triển của vựng biến dạng dẻo gõy rạ
- 58
Bệ phản ỏp là một trong những biện phỏp xử lý cú hiệu quả khi xõy dựng cỏc nền đường, đờ, đập, khi cú điều kiện về khụng gian đất sử dụng. Bệ phản ỏp cũn cú tỏc dụng phũng lũ, chống súng, chống thấm nước trờn vựng đất yếụ So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản ỏp với một khối lượng đất bằng nhau sẽ cú lợi hơn do giảm được momen của cỏc lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chõn taluỵ
Tuy nhiờn muốn cho bệ phản ỏp phỏt huy được hiệu quảđể cú thể xõy dựng nền đắp một giại đoạn thỡ thể tớch của nú phải rất lớn. Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hoặc trong lớp đất yếu xuất hiện nước cú ỏp lực cao thỡ việc ỏp dụng biện phỏp này sẽ bị hạn chế. Vỡ vậy phương phỏp này chỉ thớch hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ và phạm vi đắp đất khụng bị hạn chế.
2.4.3.10. Tăng hệ số mỏi *Nội dung phương phỏp.
Trong thiết kế để đảm bảo an toàn cho cụng trỡnh, cần phải tớnh toỏn, kiểm tra ổn định cho cụng trỡnh trong mọi điều kiện làm việc. Hệ số mỏi đờ được xỏc định thụng qua tớnh toỏn, kiểm tra ổn định chống trượt của mỏi đờ với cỏc trường hợp khỏc nhaụ
*Ưu nhược điểm của phương phỏp.
Biện phỏp tăng hệ số mỏi là một trong những biện phỏp xử lý được ỏp dụng khi vật liệu đất đắp tại chỗ sẵn cú, mặt bằng hay nền cụng trỡnh đủ lớn để cú thể mở rộng chõn cụng trỡnh.
2.4.3.11. Phương phỏp nộn trước
Đối với nền đất cú tớnh nộn lớn và biến dạng khụng đồng đều vượt quỏ giới hạn cho phộp, đồng thời biến dạng lại xảy ra trong một thời gian dài, thỡ đểđảm bảo cho cụng trỡnh cú thể sử dụng được ngay sau khi thi cụng, người ta cú thể chọn biện phỏp nộn trước bằng tải trọng tĩnh.
*Nội dung phương phỏp.
Trước khi xõy dựng cụng trỡnh dựng cỏc loại vật liệu (cỏt, sỏi, gạch, đỏ v.v…) chất đống lờn mặt đất trong phạm vi xõy dựng múng để gõy ra một ỏp lực nộn (gọi là nộn ỏp lực nộn trước) tỏc dụng lờn mặt nền làm cho đỏ nền bị lỳn do dú đất được chặt lạị Khi đất nền đạt độ chặt yờu cầu, người ta dỡ ỏp lực nộn trước rồi
- 59
tiến hành xõy dựng cụng trỡnh. Lỳc này nền cụng trỡnh vừa cú cường độ đạt yờu cầu vừa cú tớnh nộn lỳn nhỏ.
Như vậy, phương phỏp nộn trước đó dựa trờn quy luật giảm tớnh nộn lỳn của đất dưới tỏc dụng của tải trọng.
*Ưu nhược điểm của phương phỏp.
Phương phỏp thường được dựng đối với đất sột và sột pha cỏt ở trạng thỏi chảy hoặc cỏt nhỏ, cỏt bụi ở trạng thỏi bóo hoà nước, phạm vi nền khụng lớn.
Lớp gia tải được thi cụng theo từng lớp, thời gian và độ dày của mỗi lớp phải đảm bảo để nền đất luụn trong điều kiện ổn định.
Khi thi cụng gia tải cần phải cú biện phỏp tạo đường thoỏt thuận tiện cho nước lỗ rỗng thoỏt lờn từ nền đất yếu, nước được ộp và đẩy ra ngoài phạm vi nền đắp.
Phải đặt cỏc mốc đo rồi tiến hành quan trắc độ lỳn, độ chuyển vị ngang và ỏp lực nước trong lỗ rỗng.
Cụng tỏc dỡ tải được tiến hành theo từng lớp sau khi hết thời gian gia tải và độ lỳn của nền đất đạt được tương ứng với độ lỳn thiết kế.
2.4.3.12. Phương phỏp cố kết chõn khụng *Nội dung phương phỏp.
Khi cần gia cố vị trớ nền nào đú trước hết tạo một thảm cỏt dày khoảng (60ữ80)cm trờn nền đất bóo hoà để tạo mặt bằng làm việc sau đú thực hiện theo