2. Tính độ lún cố kết Sc
5.2.1. Các tiêu chí và nguyên tắc lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu
Cực dương Cực âm
Tải trọng
Hình 5.4. Sơ đồ điện thấm.
5.1.1.2 Phơng pháp điện hoá học
Phơng pháp này dựa vào nguyên lý điện thấm để gia cố nền đất. Ngời ta đa vào đất các dung dịch nh canxi clorua, natri silicat, qua cực dơng. Khi có dòng điện một chiều chạy qua, các điện cực sẽ bị phá huỷ. Các sản phẩm sẽ liên kết với các hạt sét, làm cho khối đất cứng lại, nớc thoát ra ở cực âm, cờng độ của đất tăng lên đáng kể. Nếu trong đất có chứa hàm lợng muối lớn thì hiệu quả của phơng pháp này rất cao. Phơng pháp này không những chỉ dùng cho đất sét có nhóm hạt bụi > 50% mà còn có thể áp dụng cho các loại đất than bùn ở biển có nồng độ muối cao.
5.2. Luận chứng chọn giải pháp xử lý nền đất yếu thích hợp
5.2.1. Các tiêu chí và nguyên tắc lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu yếu
a. Các tiêu chí
Để lựa chọn giải pháp xử lý nền đờng đất yếu thích hợp phải tuỳ vào từng công trình cụ thể và cần xét đến các tiêu chí sau:
- Về vật t thiết bị, ngoài các thiết bị chuyên dùng cho mỗi loại công nghệ (nh thiết bị thi công bấc thấm, giếng cát, khoan và phun trộn đất gia cố xi măng, vôi...) còn phải chú trọng khả năng cung cấp vật liệu nh cát, nớc, đá ba lát hoặc vật liệu đắp nhẹ hay vải địa kỹ thuật...cùng với điều kiện vận chuyển chúng đến công trình.
+ Điều kiện về giải phóng mặt bằng (nh khi áp dụng giải pháp đắp bệ phản áp).
+ Điều kiện giao thông địa phơng dới hoặc trên công trình nền đắp. + Chỗ đổ chất thải nh trong biện pháp thay đất
+ Tác động đến các nguồn nớc, khả năng duy trì đợc các dòng chảy tự nhiên, khả năng bảo vệ nguồn nớc ngầm...trong quá trình thi công.
+ Khả năng chống bụi và gây chấn động trong qua trình thi công đối với khu vực dân c xung quanh (nhất là bụi do vôi hoặc xi măng và các chấn động do khoan, đóng cọc).
- Về thời gian thi công: Tận dụng khởi công sớm nhất có thể và tận dụng thực hiện một số công việc ngay trong cả thời gian chuẩn bị thi công.
- Yêu cầu phục vụ cho việc khai thác sử dụng công trình lâu dài: Phải chú trọng đến yêu cầu về hạn chế độ lún (độ lún cho phép hoặc tốc độ lún cho phép còn lại sau khi đa công trình vào sử dụng).
- Về chi phí: Cần phải so sánh chi phí phải chi trong quá trình thi công và chi phí phải bỏ ra sau khi đa công tình vào sử dụng (vì có thể đối với một số giải pháp phải tiếp tục chi phí để bù lún trong quá trình khai thác).
b. Nguyên tắc lựa chọn
Trớc hết nên đề cập các giải pháp đơn giản (tránh tuyến ra vùng đất yếu có bề dày nhỏ hoặc không có đất yếu, có thể đắp trực tiếp...), tiếp đó là các giải pháp xử lý nông rồi mới xét đến giải pháp xử lý sâu.
5.2.2. Lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu thích hợp
Đối với công trình đờng giao thông, tuỳ theo yêu cầu cụ thể, sau khi thi công cần phải xác định độ lún và tốc độ lún cho phép, thời gian kể từ khi khởi công xây dựng đến khi tuyến đờng đi vào sử dụng và khai thác là những yếu tố quan trọng cần phải xét đến khi chọn phơng pháp xử lý.
Căn cứ vào đặc điểm đoạn tuyến nghiên cứu, quy mô công trình và đặc tính của đất nền là bùn sét lẫn hữu cơ có bề dày lớn, biến đổi từ 12,0-17,0m, sức chịu tải thấp, khi xây dựng đờng đắp có thể xảy ra các vấn đề địa chất công trình nh lún trồi, trợt cục bộ, độ lún của đất nền lớn, thời gian lún cố kết
dài, và căn cứ vào u nhợc điểm của từng giải pháp xử lý tôi đa ra bảng phân tích khả năng áp dụng của từng phơng pháp nh sau:
Bảng 5.8. Phân tích chọn giải pháp xử lý thích hợp
3 Gia tải trớc ít Vì thời gian lún ổn định kéo dài nên nếu chỉ dùng giải pháp này sẽ tốn nhiều thời gian
Căn cứ vào bảng trên ta có thể chọn giải pháp xây dựng nền đắp theo giai đoạn để phù hợp với tốc độ cố kết của nền đất. Đồng thời, để tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất yếu, cải thiện độ bền đất yếu, đảm bảo thời gian thi công công trình, sử dụng thiết bị thoát nớc thẳng đứng (giếng cát hoặc bấc thấm) là hiệu quả. Đắp gia tải trớc theo giai đoạn còn có tác dụng tạo ra áp lực đẩy nớc lỗ rỗng thoát ra ngoài qua bấc thấm hoặc giếng cát. Không thể chỉ dùng bấc thấm hoắc giếng cát mà không có biện pháp làm tăng áp lực nớc lỗ rỗng nh đắp gia tải hay hút chân không.
Trên thực tế xây dựng các công trình giao thông, bấc thấm hay giếng cát là các loại thiết bị tiêu nớc thẳng đứng đợc sử dụng nhiều nhất cho mục đích này. Trong biện pháp này, nớc lỗ rỗng thoát ra khi đất bùn sét cố kết dới áp lực của nền đắp, chảy nhanh theo phơng ngang về phía thiết bị tiêu nớc, sau đó chảy tự do theo phơng thẳng đứng, dọc theo thiết bị về phía các lớp đất dễ thấm nớc. Nh vậy, việc đặt các thiết bị tiêu nớc thẳng đứng trong nền đất yếu sẽ rút ngắn chiều dài đờng thấm, dẫn đến giảm thời gian hoàn thành quá trình cố kết, tăng độ bền của đất nền và loại bỏ nguy cơ mất ổn định trợt, tạo điều kiện đắp đợc nền cao. Biện pháp này còn cho phép giảm đợc nguy cơ lún không đều, đặc biệt đảm bảo cho phần lớn độ lún diễn ra trong giai đoạn đang thi công và độ lún tiếp theo còn lại rất nhỏ khi công trình đi vào sử dụng.
Trong thực tế các giải pháp cải tạo nền đất yếu bằng hai phơng pháp trên đã đợc áp dụng rộng rãi ở Việt Nam và có những hiệu quả rõ rệt. Để lựa chọn giải pháp xử lý nền đờng đất yếu tối u cho đoạn tuyến từ Km 0+ 800 đến Km 3+000, nhận thấy xử lý bằng phơng pháp bấc thấm có nhiều u việt hơn so với phơng pháp giếng cát nh:
- Tốc độ thi công bấc thấm trung bình 5000m/ngày/máy. Vì vậy giảm đợc giá thành và thời gian thi công.
- Trong quá trình thi công lắp đặt bấc thấm sẽ không xảy ra hiện tợng đứt bấc thấm. Còn đối với giếng cát, khi thi công nếu tốc độ rút ống nhanh có thể gây đứt đoạn, tử đó ảnh hởng đến mức độ thoát nớc cố kết.
- Trong quá trình cố kết, bấc thấm đặt trong nền đất yếu sẽ không xảy ra hiện tợng bị cắt trợt do lún cố kết gây ra.
- Khả năng thấm nớc của bấc thấm cao, hệ số thấm trung bình đạt từ 30.10-6 đến 90.10-6 m3/s, trong khi đó giếng cát có đờng kính 35cm thì khả năng thoát nớc của nó chỉ đạt 20.10-6 m3/s (Theo Van San Woort 1994).
- Chiều sâu cắm bấc thấm có thể đạt tới 40m hoặc lớn hơn, trong khi đó chiều sâu của giếng cát đã đợc xác định thông qua quá trình chế tạo máy hiện nay có thể thi công giếng cát đạt độ sâu 25m, do đó khi thi công ở độ sâu lớn thì chiều sâu thi công giếng cát bị hạn chế.
- Khi thi công bấc thấm phạm vi gây nên sự vấy bẩn và phá hoại kết cấu đất nền nhỏ hơn nhiều so với việc thi công cọc cát, giếng cát.
- Không yêu cầu nớc phục vụ thi công. - Dễ dàng kiểm tra đợc chất lợng.
- Thoát nớc tốt trong các điều kiện khác nhau.
- Bấc thấm đợc chế tạo sẵn trong các nhà máy công nghệ và chất lợng ổn định. Hiện nay trên thị trờng Việt Nam có nhiều hãng cung cấp các loại bấc thấm nh Geotechnic của Hà Lan, Huyndai của Hàn Quốc, Nylex của Malaysia…với một số nhà phân phối nh: Công ty Đầu t- Thơng mại- Xây dng STD tại Hà Nội (nhà phân phối chính thức các loại bấc thấm Nylex), công ty Teinco tại Hà Nội (nhà phân phối chính thức các loại bấc thấm của hãng Geotechnic hoặc chi nhành Geoplast ở Thái Lan), công ty AT&T tại thành phố Hồ Chí Minh (nhà phân phối chính các loại bấc thấm của hãng Nylex), công ty kỹ thuật Vietcan tại thành phố Hồ Chí Minh (nhà phân phối chính các loại bấc thấm của hãng Nylex)[ ]10 …
Khi sử dụng giải pháp thoát nớc cố kết thẳng đứng bằng bấc thấm nhất thiết phải bố trí tầng đệm cát để tăng nhanh khả năng thoát nớc có kết từ phía dới đất yếu lên mặt đất tự nhiên dới tác dụng của tải trọng đắp và để tạo áp lực thoát nớc, phải kết hợp với đắp theo giai đoạn.
Nh vậy việc sử dụng bấc thấm xử lý nền đất yếu có những u điểm nổi bật, đáp ứng đợc yêu cầu về kỹ thuật, thời gian thi công cũng nh đảm bảo chất lợng so với việc sử dụng giếng cát. Vì vậy chọn giải pháp bấc thấm kết hợp với đắp theo giai đoạn để xử lý nền đờng đất yếu đoạn tuyến trên.
CHƯƠNG 6.
Thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm đoạn từ km 0+800 đến km 3+000 tỉnh lộ 477b – ninh bình