Phương pháp nhiệt dùng để gia cường các loại đất hoàng thổ có hệ số thấm 1020cm/phút nằm ở trên mực nước ngầm. Phương pháp này chỉ dùng tốt khi chiều dày lớp đất gia cường lớn trên 3m. Thực chất của phương pháp này là dùng nhiệt độ cao để gia cường đất và kết quả là loại trừ được tính lún sập, đồng thời làm tăng khả năng chịu tải và tính chịu nước của đất.
Hiện nay gia cường đất bằng nhiệt có thể tiến hành theo cách là phụt vào trong đất qua lỗ khoan dòng khí nóng có nhiệt độ 6008000C, hoặc là qua lỗ khoan đưa nhiên liệu cháy (ở thể khí hoặc lỏng) vào trong đất và đốt ở nhiệt độ 11000C.
1.5 Giải pháp thiết bị thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu
Giải pháp này sử dụng cho loại đất có độ rỗng lớn ở trạng thái rời, bão hòa nước, tính nén lún lớn, đất có kết cấu dễ bị phá hoại và kém ổn định dưới tác dụng của tải trọng còn nhỏ (đất cát rời, đất dính ở trạng thái dẻo chảy, đất bùn, than bùn).
Khi chiều dày của lớp đất yếu khá lớn (bề dày tầng đất yếu vượt quá bề rộng đáy nền đất đắp). Không thể dùng các biện pháp khác để xử lý được.
Nhờ cách bố trí các phương tiện thoát nước theo phương thẳng đứng (giếng cát, bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong lòng đất yếu dưới tác dụng của tải trọng đắp sẽ có điều kiện thoát nhanh (nước dịch chuyển theo phương ngang thẩm thấu vào giếng cát hoặc bấc thấm rồi theo đường này thoát lên mặt đất tự nhiên). Chiều cao nền đất đắp tối thiểu 4,0 mét khi thiết kế cần thỏa mãn: (Phạm Quang Tuấn, 2003) vz + z (1,21,5).pz và y = vz z vz pz z vz lg lg lg lg > 0,6 Trong đó:
vz = i - hi ứng suất (áp lực) thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất yếu gây ra ở độ sâu z (Mpa)
i và hi - trọng lượng thể tích và bề dày của lớp đất thứ i nằm trong phạm vi từ mặt tiếp xúc của đất với đắy nền đắp (z = 0) đến độ sâu z. Đối với các lớp đất yếu nằm dưới mực nước ngầm thì trị số i phải dùng trọng lượng thể tích đẩy nổi
z - ứng suất (áp lực) thẳng đứng do tải trọng đất đắp (phần nền đắp và phần gia tải trước, nhưng không kể phần chiều cao đắp hx quy đổi từ tải trọng phía trn gây ra ở độ sâu z trong đất yếu kể từ đáy nền đắp (MPa);
pz - xác định từ thí nghiệm, áp lực tầng cố kết ở độ sâu z (MPa).
Hai điều kiện trên phải thỏa mãn đối với độ sâu z trong phạm vi từ đáy nền đất đắp đến hết chiều sâu đóng giếng cát hoặc bấc thấm. Nếu không thỏa mãn các điều kiện nói trên thì có thể kết hợp với biện pháp gia tải trước để tăng z.
Khi sử dụng giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nhất thiết phải bố trí tầng đệm cát với các yêu cầu quy định kỹ thuật trong mục tầng đệm cát.
Nếu dùng giếng cát hoặc cọc cát, cát đệm phải tiếp xúc với đệm của nó. Nếu dùng bấc thấm, phải cắm xuyên qua vùng đệm cát và cắt dư thêm tối thiểu là 20,0 cm cao hơn mặt trên của tầng đệm cát.
Nhiệm vụ chủ yếu của lớp đệm cát là để cho nước từ trong nền đất yếu dưới nền đường thoát ra ngoài. Không có lớp đệm cát, nền đường lại đắp bằng loại đất dính thì khả năng vắt nước từ trong nền đất ra hầu như không có hoặc rất nhỏ. Tác dụng kèm theo là chịu lực thay cho lớp đất yếu trên mặt nền có sức chịu tải nhỏ nhất nhưng lại chịu các ứng suất cắt và nén lớn nhất.
Trong điều kiện đất yếu, lớp đệm cát có chiều dày tối thiểu 0,5 mét. Nếu là chiều dày nhỏ hơn, khi gặp đất yếu, đặc biệt là đất bùn, chúng sẽ xâm nhập vào đệm cát, làm mất tính chất thoát nước của nó. Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả nhất khi tầng đất yếu ở trạng thái bão hòa nước và có chiều dày nhỏ (2,0 3,0) mét.
Cát dùng làm tầng đệm phải là cát hạt to, hạt trung, có thể sử dụng cát hạt nhỏ nhưng không được dùng cát hạt mịn hoặc hạt bụi, có tỉ lệ hữu cơ < 5%, cỡ hạt lớn hơn 0,25 mm chiếm trên 50%, cỡ hạt nhỏ hơn 0,08 mm chiếm ít hơn 5% và phải thỏa mãn một trong hai điều kiện sau:
1060 60 D D > 6 ; 3> 60 10 2 30 .D D D > 1 Trong đó:
D30 – kích cỡ hạt cát mà lượng chứa các hạt nhỏ hơn nó chiếm 30% D10 – kích thước đường kính hạt cát lượng chứa cỡ nhỏ hơn chiếm 10%.
Chiều dày tầng đệm cát ít nhất phải bằng độ lún tổng cộng, nhưng không được nhỏ hơn 50,0cm. Độ chặt đầm nén đạt yêu cầu K 0,9 độ chặt tiêu chuẩn.
Bề rộng của mặt tầng đệm cát phải rộng hơn đáy nền đất đắp mỗi bên tối thiểu là (0,52,0) mét. Mái dốc và phần mở rộng mỗi bên của tầng cát đệm phải cấu tạo tầng lọc ngược sao cho nước cố kết có thể thoát ra không lôi theo cát. Nhất là khi lún
chìm vào đất yếu nước cố kết vẫn có thể thoát ra. Khi cần thiết dùng bơm hút bớt nước sẽ không gây phá hoại tầng cát đệm.
Để đảm bảo nước trong đất có khả năng thoát ra theo phương thẳng đứng khi sử dụng giếng cát, chiều dày lớp đệm cát xác định như sau: hđ = S + (0,30,5)m, với S là độ lún tính toán của nền đất yếu.
1.5.1 Phương pháp giếng cát
Đất yếu như bùn, than bùn và các loại đất dính ở trạng thái bão hòa nước có biến dạng lớn kéo dài và sức chịu tải thấp. Với những trường hợp này đòi hỏi phải rút ngắn giai đoạn lún và độ lún tiếp đó trong thời gian đã đưa công trình vào sử dụng không vượt quá giới hạn cho phép.
Giếng cát là một trong những phương pháp gia cố nền đáp ứng được các yêu cầu trên. Giếng cát có tác dụng chính là: Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, làm cho công trình xây dựng trên đó nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều.
Giếng cát và cọc cát có kích thước (đường kính và chiều dài) tương tự nhau, nhưng khoảng cách các giếng cát lớn hơn cọc cát. Chính vì vậy mà cọc cát có nhiệm vụ chủ yếu là nén chặt đất, tăng sức chịu tải của nền, còn nhiệm vụ thoát nước lỗ rỗng là thứ yếu.
a) Tính toán tải trọng phụ tạm thời: Tải trọng phụ tạm thời đắp theo hai giai đoạn:
giai đoạn đầu tiên và giai đoạn cuối cùng
+ Tải trọng phụ tạm thời cho giai đoạn đầu tiên:
Xác định theo trị của tải trọng an toàn (ứng với vùng biến dạng dẻo, chỉ tồn tại một điểm ở hai mép diện chịu tải) hoặc một điểm trên trục đối xứng của tải trọng cho tải trọng phân bố theo luật tam giác cân.
- Cho tải trọng phân bố đều: qat =
2cot cot cot . . g g c h + .h
- Cho tải trọng phân bố dạng hình tam giác cân: qat =
. .sin cos . . 2c b
Trong trường hợp này và c ứng với trạng thái tự nhiên của đất chưa cố kết.
+ Tải trọng phụ cho giai đoạn cuối cùng: Xác định theo tải trọng an toàn (qat) nêu
trên nhưng các trị số C và lấy ứng với trường hợp đất nền đã được tăng lên do tác dụng vắt ép nước của tải trọng phụ tạm thời cho giai đoạn đầu tiên.