Nghiên cứu xử lý nền đường nối thị xã vị thanh tỉnh hậu giang với thành phố cần thơ qua vùng đất yếu tại địa bàn thị xã vị thanh luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta sử dụng phương pháp

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- -

trÇn vò hoµi ch-¬ng

NGHI£N CøU Xö Lý NÒN §¦êNG NèI THÞ X· VÞ THANH TØNH HËU GIANG VíI THµNH PHè CÇN TH¥ QUA VïNG

§ÊT YÕU T¹I §ÞA BµN THÞ X· VÞ THANH

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

Trang 3

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu đề hoàn thành khóa học, ngoài nỗ lực bản thân còn có sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thống Nhất, là

người đã tận tình hướng dẫn và hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành tri ân sâu sắc đến các thầy cô trong bộ môn Đường bộ

và các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy trong thời gian học tập tại trường

Tôi cũng xin chân thành cám ơn sự quan tâm động viên giúp đỡ của bạn

bè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt để tôi hoàn thành khóa học

Cuối cùng xin gửi đến Cha Mẹ và gia đình lòng biết ơn vô hạn vì đã luôn động viên cho tôi trong thời gian học tập

Xin chân thành cám ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2016

Tác giả

Trần Vũ Hoài Chương

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

DANH MỤC HÌNH VẼ v

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 4

1.1 Khái niệm đất yếu: 1.2 Các phương pháp gia cố nền đất yếu 6 1.2.1 Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng 6

1.2.2 Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng 19

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẮM BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI 29

2.1 Giới thiệu chung 29

2.1.1 Khái quát phương pháp 29

2.1.2 Cấu tạo bấc thấm 29

2.1.3 Gia tải trước 31

2.2 Tính toán thiết kế bấc thấm 33

2.2.1 Cơ sở tính toán thiết kế bấc thấm 33

2.2.2 Tính toán dự báo độ lún và độ ổn định nền đất yếu 36

2.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả kỹ thuật xử lý nền bằng bấc thấm 44

2.2.4 Thiết kế gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm 45

2.2.5 Thi công gia cố nền bằng bấc thấm 48

2.3 Bấc thấm ngang 50

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM CHO DỰ ÁN: ĐƯỜNG NỐI THỊ XÃ VỊ THANH TỈNH HẬU GIANG VỚI THÀNH PHỐ CẦN THƠ, ĐOẠN QUA ĐỊA BÀN TỈNH HẬU GIANG (KM39+100 -:- KM43+400) 57

Trang 5

3.1 Giới thiệu chung về dự án 57

3.1.1 Giới thiệu 57

3.1.2 Mô tả dự án 57

3.1.3 Tiêu chuẩn thiết kế và các quy trình áp dụng: 57

3.2 Hiện trạng và đặc trưng của Đường nối thị xã Vị Thanh với TP Cần Thơ 58

3.3 Tính toán thiết kế và xử lý nền đường đắp trên đất yếu bằng phương pháp giải tích 60

3.3.1 Phần tính toán xử lý nền đất yếu tại lỗ khoan 1(Tại lý trình Km41+475) 60

3.3.2 Phần tính toán xử lý nền đất yếu tại lỗ khoan 2 (tại lý trình Km42+010.)

70

3.3.3 Phần tính toán xử lý nền đất yếu tại lỗ khoan 3 (tại lý trình Km42+860.)

81

3.4 Tính toán thiết kế và xử lý nền đường đắp trên đất yếu bằng phương pháp phần tử hữu hạn 91

3.4.1 Tính toán tại hố khoan HK1 92

3.4.2 Tính toán tại hố khoan HK2 100 3.4.3 Tính toán tại hố khoan HK3 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119

1 Kết luận 119

2 Kiến nghị 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Độ lún sau khi thi công cho phép 39

Bảng 2.2 Độ lún cho phép sau khi thi công 40

Bảng 3.1 Số liệu hố khoan 1 60

Bảng 3.2 Bảng xác định chiều sâu ảnh hưởng 61

Bảng 3.3 Tính cho chiều cao đắp H=3.5m 62

Bảng 3.4 Tính cho chiều cao đắp H=4m 62

Bảng 3.5 Tính cho chiều cao đắp H=4,5m 62

Bảng 3.7 Tính cho chiều cao đắp H=5,5m 63

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp độ lún 64

Bảng 3.9 Thời gian cố kết của từng giai đoạn 69

Bảng 3.17 Thời gian cố kết của từng giai đoạn 80

Trang 7

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Giải pháp đắp nền đường đầu cầu theo từng giai đoạn 8

Hình 1.2 Giải pháp sử dụng bệ phản áp vùng nối tiếp giữa cầu và đường 9

Hình 1.3 Giải pháp gia tải nền đường đắp cao đầu cầu 10

Hình 1.4 Sử dụng vải điạ kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định 12

Hình 1.5 Sử dụng giải pháp kết hợp giữa lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc 14

Hình 1.6 Cơ chế truyền lực giải pháp kết hợp lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc 14

Hình 1.7.Mặt cắt Top-Base 17

Hình 1.8.Kích thước và hình dạng chuẩn của Top-Block 17

Hình 1.9.Mặt bằng Top-Base 18

Hình 1.10 Giải pháp thay lớp đất yếu dưới nền đường đắp đầu cầu 19

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý thoát nước thẳng đứng bằng giếng cát 21

Hình 1.12 Xử lý nền đường bằng giếng cát 21

Hình 1.13 Cấu tạo xử lý nền đắp đường đầu cầu trên đất yếu bằng bấc thấm 22

Hình 1.14 Xử lý nền đường bằng bấc thấm kết hợp hút chân không 24

Hình 1.15 Máy thi công cọc đất gia cố xi măng 25

Hình 1.16 Cọc đất xi măng sau khi thi công xong 26

Hình 2.1 Gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng 29

Hình 2.2 Cấu tạo bấc thấm 30

Hình 2.3 Sơ đồ tính ổn định theo phương pháp phân mảnh với mặt trụ tròn 37

Hình 2.4.Toán đồ xác định Nc 38

Hình 2.5 Bàn đo quan trắc lún 47

Hình 2.6 Vị trí đệm cát trong sơ đồ thiết kế gia cố nền đất yếu 48

Hình 2.7 Thi công xử lý nền đường bằng bấc thấm 50

Hình 2.8 Kích cỡ bấc thấm ngang 52

Hình 2.9 cấu tạo bấc thấm ngang 53

Hình 2.10 Mặt bằng Thi công bấc thấm ngang 56

Hình 3.1 Mô hình tính toán 92

Trang 8

Hình 3.2 Mô hình trong plaxis 8.5 94

Hình 3.3 Áp lực nước ngầm 94

Hình 3.4 Ứng suất tự nhiên của đất 95

Hình 3.5 Độ lún trong giai đoạn đắp lớp 1: 0.3m 95

Hình 3.8 Độ lún cố kết sau 4,4 năm 0.13m 97

Hình 3.9 Lưới biến dạng công trình 97

Hình 3.10 Hệ số ổn định trong giai đoạn đắp lớp 1 98

Hình 3.13 Bảng khai báo các giai đoạn thi công khi chưa xử lý nền 99

Hình 3.14 Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian 100

Hình 3.26 Mô hình tính toán 108

Trang 9

Trang 10

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Vùng đồng bằng sông Cửu Long – Việt Nam là trung tâm lớn về sản xuất lúa gạo; nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy sản; đóng góp phần lớn vào xuất khẩu nông thủy sản của Việt Nam Nơi đây còn là Trung tâm dịch vụ – du lịch lớn của cả nước Về chính trị, vùng còn là cầu nối trong hội nhập kinh tế khu vực và giữ vị trí quan trọng về quốc phòng an ninh của đất nước

Mặc dù vậy, hiện nay mạng lưới giao thông để kết nối vùng kinh tế trọng điểm với các khu vực khác chưa được liên hoàn Các tuyến đường cao tốc mới hình thành, đường sắt chưa có, cảng biển nước sâu còn thiếu, giao thông đô thị

và giao thông nông thôn chậm phát triển Các dịch vụ vận tải chưa phát triển hoặc phát triển tự phát, không đồng bộ, chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của vùng Vì vậy, nhu cầu phát triển mạng lưới giao thông vận tải trong vùng là rất cần thiết

Vùng đồng bằng sông Cửu Long có tầng phù sa khá dày và tập trung đất bùn sét yếu Là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, ổn định kém Do vậy, không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta sử dụng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình

Trong thực tế xây dựng có rất nhiều công trình bị lún, sập, hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp phù hợp, không đánh giá chính xác được tính chất cơ lý của nền đất Do vậy, việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu để làm cơ sở và đề ra các giải pháp

xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng khi xây dựng công trình trên nền đất yếu

Trang 11

Đường nối thị xã Vị Thanh tỉnh Hậu Giang với thành phố Cần Thơ là công trình có vai trò quan trọng trong việc phát triển giao thông tiểu vùng Tây sông Hậu, trong tiến trình xây dựng nông thôn mới cũng như phát triến kinh tế xã hội của cả khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Do đó, công tác nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình và thiết kế xử lý nền đất yếu cho đoạn tuyến này là rất cần thiết Nền đường cần phải được nghiên cứu đấy đủ, phân chia nó thành các đơn vị cấu trúc nền khác nhau làm cơ sở để lựa chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền một cách hợp lý nhất (đảm bảo các yếu tố về kỹ thuật và kinh tế)

Chính vì vậy, đề tài:

“Nghiên cứu xử lý nền Đường nối thị xã Vị Thanh tỉnh Hậu Giang với thành phố Cần Thơ qua vùng đất yếu tại thị xã Vị Thanh” có ý nghĩa thực tiễn

và mang tính cấp thiết

2 Mục tiêu của đề tài

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc nền móng đoạn đường nối thị xã Vị Thanh tỉnh Hậu Giang với thành phố Cần Thơ qua vùng đất yếu tại thị xã Vị Thanh, từ

Km 39+100 đến Km 43+400 Từ đó, đề xuất giải pháp và thiết kế xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước

3 Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải vượt quá tải trọng thiết kế để ép nước trong đất ra ngoài, làm đất chặt lại

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp điều tra, khảo sát hiện trạng, thu thập số liệu tử tài liệu tham khảo

Trang 12

Đánh giá, phân tích xử lý tài liệu thu thập được, rút ra những nhận xét có ích cho việc xác định phương hướng giải quyết

Phương pháp kế thừa các kết quả của các đề tài nghiên cứu khoa học đã được thực hiện, các dự án liên qua đã và đang triển khai

Tổng hợp kết quả phân tích, đối chiếu kinh nghiệm trong và ngoài nước, đề xuất giải pháp

Phương pháp so sánh

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấu gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về các bıện pháp xử lý nền đất yếu

Chương 2: Công nghệ xử lý nền đất yếu bằng phương pháp cắm bấc thấm kết

hợp gia tải

Chương 3: Thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm cho dự án: đường nối thị

xã vị thanh tỉnh hậu giang với thành phố cần thơ, đoạn qua địa bàn tỉnh Hậu Giang (km39+100 -:- km43+400)

Trang 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1.1 Khái niệm đất yếu:

Các nhà nghiên cứu khoa học khái niệm chung về đất yếu như sau : đất yếu

là những loại đất có khả năng chịu lực nhỏ, có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn, mô đun biến dạng thấp, trị số sức kháng cắt không đáng

kể, nếu không áp dụng các giải pháp xử lý thích hợp thì xây dựng công trình trên nền đất yếu này sẽ rất khó khăn và không thực hiện được do không đảm bảo công trình [7]

Tùy thuộc vào nguồn gốc và quá trình hình thành, điều kiện địa lý, khí hậu

có thể hình thành các loại đất yếu khác nhau Loại thường gặp là các trầm tích ven biển, đồng bằng châu thổ, có nguồn gốc khoáng vật sét hoặc á sét, có thể lẫn hữu cơ từ 10-12% Loại được hình thành từ đầm lầy, nơi nước đọng thường xuyên, có nguồn gốc hữu cơ phân hủy từ các loại thực vật thường gọi là đất than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm 20 – 80%, có cấu trúc không mịn bao gồm từ các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật Ngoài ra ở các vùng thung lũng hoặc lòng sông còn bắt gặp các dạng đất yếu như bùn cát hoặc bùn cát mịn Khi nghiên cứu về đất yếu để làm nền móng công trình xây dựng, người ta nhận thấy đất yếu có chung những đặc tính sau đây : Độ ẩm tự nhiên (Wtn) thường rất cao, bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy (Wch) Giới hạn chảy tùy thuộc vào nguồn gốc hình thành và thành phần khoáng tạo nên chúng, thường dao động trong khoảng 30 – 40%, thậm chí khoảng 60% Dung trọng khô tự nhiên thấp nhỏ hơn 1g/cm3 Hệ số rỗng lớn hơn 1 (với sét e ≥ 1,5; với á sét e ≥ 1) Về thành phần hạt thì đất yếu bao gồm các loại hạt có kích cỡ rất nhỏ, thậm chí rất mịn, tỉ lệ phần trăm các hạt có kích cỡ nhỏ hơn 2mm lớn Cường độ chống cắt của đất dính thường rất nhỏ và phụ thuộc vào đất dính và góc ma sát của nó Lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0,15 daN/cm2

trở xuống, lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu thường nhỏ hơn 0,35daN/cm2, góc nội ma sát từ 0 – 100 Tính biến dạng của đất dính phụ thuộc

Trang 14

vào đặc điểm kết cấu và sự liên kết giữa các hạt đất với nhau Đất càng yếu, chỉ

số nén lún của nó càng cao (với sét cứng vừa từ 0,25 – 0,8 daN/cm2, với sét mềm từ 0,8 – 2,5 daN/cm2

Phân loại nền đất yếu (theo Kamon va Bergado 1991)

Công trình Điều kiện

nền đất

N (SPT)

qu (kPa)

qc(kPa)

Hàm lượng nước(%) Đường A : Rất yếu

B : Yếu

C : Bình thường

<2 2-4 4-8

<25 25-50 50-100

<125 125-250 250-500

Đường cao tốc A : Đất than

Trang 15

Công trình Điều kiện

nền đất

N (SPT)

qu (kPa)

qc(kPa)

Hàm lượng nước(%)

đá dăm, cát các loại Những loại đất này thường có đường kính lớn và không đều nhau, có thành phần khoáng vật giống như đá gốc, do đó các loại đất này không thể hình thành các loại đất yếu được Ngược lại phong hóa hóa học tạo ra những sản phẩm có đường kính nhỏ và đều nhau, thành phần khoáng vật hoàn toàn khác hẳn với đá gốc Khi bị nước và gió cuốn đi xa, lắng đọng lại tạo thành các lớp đất sét, sét pha và cát pha Vì đất sét là loại đất gồm những hạt có đường kính nhỏ nên tỷ diện càng lớn, do vậy diện tích tiếp xúc của các hạt với nhau và với nước xung quanh chúng cũng lớn Mặt khác trên bề mặt các hạt sét thường

có điện tích âm, do đó giữa các hạt sẽ hình thành các lực tĩnh điện và giữa hạt sét với nước bao quanh nó cũng hình thành lưc tĩnh điện tương tự Vì thế độ rỗng của đất lớn và việc tách các phần tử nước (H+

và OH-) ra khỏi hạt đất là rất khó khăn, đó chính là nguyên nhân hình thành các tầng đất yếu

1.2 Các phương pháp gia cố nền đất yếu

1.2.1 Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng

Đây là các giải pháp thường được sử dụng Khi áp dụng các biện pháp này phải nhằm đạt được hai mục tiêu [9]:

- Đảm bảo sự ổn định của nền đắp đầu cầu trong khi xây dựng

Trang 16

- Đạt được một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công

Khi áp dụng các biện pháp này thì yêu cầu lớp trên nền đất yếu phải tiếp xúc với một lớp vật liệu thấm nước tốt Nếu vật liệu đắp nền đường là đất dính thì phải làm một lớp đệm cát có chiều dày từ 0,5m đến 1m để tăng nhanh thời gian

cố kết

1.2.1.1 Đắp nền theo từng giai đoạn

Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đường

ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp đất từng lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu tải tăng lên, có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo [8]

Đắp trực tiếp trên đất yếu chỉ đảm bảo ổn định khi chiều cao đất đắp (bao gồm cả phần đắp dự phòng lún)  chiều cao đắp giới hạn Hgh Do vậy để áp dụng được giải pháp này phải tính dự báo độ lún tổng cộng và phải xác định được Hgh tuỳ thuộc vào sức chống cắt ban đầu và bề dày tầng đất yếu

Để xác định Hgh một cách nhanh chóng ngoài việc sử dụng các chương trình tính toán ổn định đã được lập sẵn như Geo - Slope rất nhiều các tác giả

đã tính và lập sẳn các toán đồ tiện dụng để tra Hgh tuỳ theo các yếu tố nói trên (toán đồ Taylor, Madel Salencom ) Rõ ràng khi chiều cao đất đắp cao và độ lún lớn thì không thể đắp trực tiếp được

Trang 17

Hình 1.1 Giải pháp đắp nền đường đầu cầu theo từng giai đoạn

Đắp dần theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) là lợi dụng tối đa quảng thời gian thi công cho phép để tăng chiều cao đất đắp trực tiếp lên trị số Hgh Theo cách này đất đắp đến Hgh gọi là giai đoạn I, tiếp đó duy trì tải trọng đắp trong một thời gian t1 nhất định để chờ đất yếu phía dưới cố kết (tức là chờ cho sức chống cắt của đất yếu tăng thêm theo mức độ cố kết đạt được trong thời gian t1) nhờ đó có thể tăng chiều cao đắp lên đến HghII (chiều cao đắp giới hạn sau khi đắp đến Hgh và chờ một thời gian t1) Đến đây lại có thể chờ để đắp giai đoạn III lên HghIII Trong quá trình đắp để tăng độ an toàn thi công nhiều tư vấn nước ngoài đã khống chế tốc độ đắp trung bình là 5cm/ngày trong một số xây dựng qua vùng đất yếu của nước ta

Giải pháp này rõ ràng bị khống chế bởi thời gian chờ cho phép phụ thuộc vào cách tính toán dự báo cố kết U=f(t))

Trang 18

thời gian ngắn hơn Bệ phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chấm thấm nước…So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một khối lượng đất đắp bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được moomen của các lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy

Hình 1.2 Giải pháp sử dụng bệ phản áp vùng nối tiếp giữa cầu và đường

Chiều cao bệ phản áp phải nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao đắp trực tiếp giới hạn Hgh và nên từ 1/3  1/2 chiều cao nền đắp chính Để tiết kiệm đất, chiều rộng bệ phản áp L có thể rút xuống bằng (2/3  3/4) chiều dài chồi đất ứng với cung trượt nguy hiểm nhất (theo kinh nghiệm của một số nước chiều rộng L không cần phải chùm kín hết chiều dài chồi đất này)

Bệ phản áp là giải pháp tăng độ ổn định của nền đắp chính nhưng cũng có thêm tác dụng là hạn chế thành phần lún do đất yếu bị đẩy ngang sang hai bên dưới tác dụng của tải trọng đắp chính Phải đắp bệ phản áp cùng một lúc với nền đắp chính, tuy nhiên đắp không cần đầm nén chặt

1.2.1.3 Gia tải tạm thời

Phương pháp gồm có việc đặt một gia tải (thường là 2m-3m nền đắp bổ sung) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm t mà ở đó nền đường sẽ đạt được

độ lún cuối cùng dự kiến như trường hợp với nền đắp không gia tải Nói cách khác đây là phương pháp cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong một thời gian ngắn hơn

Trang 19

Để có hiệu quả thì theo kinh nghiệm các nước, chiều cao đắp thêm không được nhỏ quá (thường từ 2  3m) và thời gian duy trì tải trọng đắp thêm này ít nhất là 6 tháng Phần đắp gia tải trước không cần đầm nén và có thể dùng cả đất xấu lẫn hữu cơ

Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểm toán sự ổn định của nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước và theo dõi khống chế tốc độ đắp phần đắp gia tải trước, nếu không rất dễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp gia tải trước khi chiều cao đắp tổng cộng vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh

Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường được kết hợp với giải pháp bệ phản áp

Gia tải phải phù hợp với điều kiện ổn định của nền đắp Phương pháp này chỉ nên dùng khi chiều cao tới hạn cao hơn nhiều so với chiều cao thiết kế

Hình 1.3 Giải pháp gia tải nền đường đắp cao đầu cầu

1.2.1.4 Nền đắp nhẹ

Nền đắp nhẹ là giải pháp giảm trọng lượng nền đắp tác dụng lên đất yếu

Có thể sử dụng hai cách sau đây:

- Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện địa chất thủy văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đường cũng như chiều cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm) Nếu là nền đường ở bãi sông có thể giảm mực nước dâng bằng cách tăng khẩu độ cầu

Trang 20

- Dùng vật liệu nhẹ để đắp nền đường: sử dụng các vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ thì có thể loại trừ các yếu tố bất lợi ản hưởng đến sự ổn định của nền đắp cũng như giảm nhỏ độ lún

Hiện nay ở các nước thường dùng:

- Tro bay của nhà máy nhiệt điện để đắp nền trên đất yếu Để dễ đầm nén nên ung loại tro bay cỡ hạt từ 0,001  2mm, trong đó lượng hạt < 0,074mm nên chiếm dưới 45% và phải có lượng tổn thất khi nung là dưới 12%, loại này thường có dung trọng khô là 0,9  1,2T/m3 (tỉ trọng 2,1 

2,2T/m3); lực dính và góc nội ma sát theo kết quả cắt phẳng tương ứng độ chặt 95% ở trạng thái bão hòa là C = 6  20kPa và  = 14  33o Trị số môđun đàn hồi có thể lấy từ 25  30Mpa Với tro bay có thể xây dựng theo hai cách:

+ Đắp nền toàn bằng tro bay và dùng loại đất có chỉ số dẻo  6, bọc cả phần đáy nền và cả 2 bên taluy như kiểu đắp cát

+ Đắp xen kẽ cứ hai lớp tro bay (mỗi lớp dày 15  20cm) lại đắp một lớp đất thường, hai bên mỗi lớp đều đắp đất bao loại có tính dính

- Dùng các miếng polistiren có kích thước 0,61,250,5m xếp thành nền đường, trên đỉnh nền nên rải một lớp bê tông cốt thép dày 10cm để làm tầng bảo vệ và phân bố đều áp lực Các lớp móng áo đường đặt trên lớp

bê tông cốt thép này

- Ở nhiều nước đã dùng cách xếp ống cống (vuông hoặc tròn) để giảm tải trọng nền đắp cao nhất là tại các khu vực đầu cầu

1.2.1.5 Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật

Nguyên lý của giải pháp này là dùng vải, lưới địa kỹ thuật làm cốt tăng cường ở đáy nền đắp, khu vực tiếp xúc giữa nền đắp và đất yếu Do bố trí cốt như vậy khối trượt của nền đắp nếu xảy ra sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng thêm mức độ ổn định cho nền đắp Tùy theo lực kéo tạo ra lớn hay nhỏ chiều cao đắp an toàn có thể vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh nhiều hay ít

Trang 21

Tăng cường ổn định bằng giải pháp này này thi công rất đơn giản nhưng chú ý rằng giải pháp này không có tác dụng giảm lún và do vậy nó chỉ có thể sử dụng một mình khi độ lún trong phạm vi cho phép

Xu thế phát triển của giải pháp này là sử dụng các loại lưới vải địa kỹ thuật

để tăng ma sát giữa đất yếu và lưới (có lợi cho việc tạo ra lực kéo), thậm chí người ta đã sử dụng cả tầng đệm đáy bằng một lớp lồng cao 1m, các lồng này bằng lưới địa kỹ thuật kết cấu mạng tổ ong hoặc bằng lưới ô vuông polime móc chặt vào nhau sau đó đổ chặt sỏi cuội, đá vào trong các lồng đó Khi đắp nền đắp

cả khối lồng đá này chìm vào trong đất yếu tạo ra tác dụng chống lại sự phá hoại trượt trồi

Việc đặt một hoặc nhiều lớp thảm bằng vải địa kỹ thuật hoặc lưới địa kỹ thuật ở đáy của nền đắp đầu cầu sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ

ổn định của nền đường chống lại sự trượt tròn Như vậy có thể tăng chiều cao nền đắp đất của từng giai đoạn không phụ thuộc vào sự lún trồi của đất Vải địa

kỹ thuật còn có tác dụng phụ làm cho độ lún của đất dưới nền đắp được đồng đều hơn

Hình 1.4 Sử dụng vải điạ kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định

Trang 22

truyền một phần tải trọng của nền đắp lên cọc Kỹ thuật này cho phép cải thiện

độ ổn định và giảm độ lún Biện pháp này thường được sử dụng ở nền đắp của đường vào cầu có móng cọc, các khu vực cục bộ cần phải khống chế chặt chẽ độ lún đến vài centimet

Có thể sử dụng tất cả các loại cọc quen thuộc kể cả các cọc nhỏ như cọc tre, cọc cừ tràm Việc chọn cọc phụ thuộc vào tính chất của đất yếu phải vượt qua Các cọc thường được gắn các tấm nhỏ bê tông cốt thép cách rời nhau để thu nhận tải trọng của nền đắp Đôi khi cũng làm một mũ móng liên tục trên các cọc Có thể rải một lớp thảm vải địa kĩ thuật trên các tấm nhỏ bê tông cố thép làm thành một cột đệm phân bố tải trọng trên các cọc Trên thực tế hiện nay thường sử dụng hai giải pháp là sàn bê tông cốt thép tựa trên hệ móng cọc (sàn cứng, ngoài ra có thể gọi là sàn truyền tải) và sử dụng lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (sàn mềm)

1.2.1.7 Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp trên móng cứng)

Dựa trên tính năng làm việc của vải địa kỹ thuật cường độ cao hay lưới địa

kỹ thuật, sự kết hợp giữa các lớp vật liệu tăng cường địa kỹ thuật này với hệ móng cọc phía bên dưới đem lại giải pháp nối tiếp rất tốt giữa cầu và đường ôtô Tải trọng nền đất đắp và các tải trọng chất thêm trên đường sẽ được truyền lên

hệ móng cọc thông qua hiệu ứng vòm trong đất và sự truyền tải của lớp lưới địa

kỹ thuật

Trang 23

Hình 1.5 Sử dụng giải pháp kết hợp giữa lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc

Giải pháp sử dụng lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc này tạo ra kết cấu nối tiếp giống như sàn truyền tải Hiệu quả của nó mang lại cao do giải quyết được độ lún tổng thể, hệ thống kết hợp này còn khắp phục tốt vấn đề chênh lệch lún, lưới địa kỹ thuật còn tăng cường khả năng chịu cắt cho nền đất, nâng cao độ ổn định của nền đường đầu cầu Chi phí xây lắp thấp hơn so với giải pháp sử dụng sàn bê tông cốt thép trên hệ móng cọc

Hình 1.6 Cơ chế truyền lực giải pháp kết hợp lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc

Trong quá trình xây dựng nền đường đầu cầu, hệ thống móng cọc sẽ được thi công trước, sau đó lưới địa kỹ thuật sẽ được đặt ở vị trí đầu các cọc Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, chiều cao đất đắp nền đường đầu cầu mà chọn số lớp lưới địa kỹ thuật cho hợp lý, thông thường số lớp lưới địa kỹ thuật lớn hơn một Khi sử dụng giải pháp này sẽ có sự phân bố lại ứng suất ở phần nền đắp, cơ chế truyền tải trọng cũng thay đổi, quá trình ứng xử khác hẳn so với các trường

Trang 24

hợp khác Với một chiều cao đất đắp hợp lý, vòm đất sẽ suất hiện trong nền đường đắp, toàn bộ tải trọng phía bên trên thông qua vòm đất sẽ được chuyển xuống đầu cọc rồi truyền xuống tầng đất tốt Lớp lưới địa kỹ thuật sẽ chịu phần tải trọng còn lại (dưới vòm đất) từ đó truyền lên đầu cọc

Qua thực tế về tình hình sử dụng giải pháp kết hợp giữa lưới địa kỹ thuật

và hệ móng cọc ở Hoa kỳ, hiệu quả mang lại rất cao So với phương pháp chỉ sử dụng hệ móng cọc có mũ ở đầu, để thoả mãn yêu cầu đảm bảo an toàn kỹ thuật

về độ lún thì tỉ lệ phủ diện tích bề mặt thông qua mũ cọc thường là 60%-70%, nếu sử dụng phương pháp kết hợp nói trên, tỉ lệ này yêu cầu khoảng 10%-20% Bên cạnh đó, nếu so sánh với giải pháp sàn bê tông cốt thép trên hệ móng cọc thì giải pháp này có chi phí xây dựng thấp hơn

1.2.1.8 Phương pháp TOP – BASE

 Giới thiệu chung:

Một phương án móng mới gần đây được gọi là Phương pháp TOP-BASE

đã thu hút sự quan tâm của các kỹ sư Nhật Bản và Hàn Quốc Nó được sử dụng trên nền đất yếu để giảm độ lún cố kết và tăng khả năng chịu tải của nền

Phương pháp Top-base là phương pháp đặt các khối bê tông hình phễu trong nền đá dăm lên lớp đất yếu Phương pháp Top-base đổ bê tông tại chỗ cho thấy độ lún cố kết giảm từ 1/10 ÷ 1/2 hoặc nhiều hơn, đồng thời tăng khả năng chịu tải của nền từ 50% - 200% hoặc nhiều hơn so với nền đất ban đầu chưa được xử lý

Phương pháp Top-base có tác dụng ngăn cản chuyển vị ngang của lớp đất yếu và làm giảm khả năng giãn nở dẫn đến giảm độ lún móng công trình, và phân phối ứng suất bên dưới đáy móng đều hơn dẫn đến tăng khả năng chịu lực của nền

Do sự gia tăng dân số, sự thiếu thốn về đất đai, và nhu cầu sử dụng đất yếu

để xây dựng công trình đã thúc đẩy các kỹ sư xây dựng tìm ra các giải pháp cải thiện các khu vực nền đất yếu phục vụ công tác xây dựng sao cho tiết kiệm chi

Trang 25

phí vật liệu và chi phí xây dựng, phương pháp này chỉ nên dùng cải thiện nền đất

bề mặt và ngay dưới bề mặt

Gần đây, một phương pháp mới được phát minh mà liên kết các khối bê tông hình phễu và đặt chúng lên trên nền đất Các nhóm Top-block có thể được

sử dụng như phương án móng nông để thay thế móng cọc Nó được gọi là

“Móng Top-base” Thực tế cho thấy nhiều công trình xây dựng ứng dụng phương pháp này đem lại hiệu quả mạnh mẽ trong việc giảm độ lún và tăng khả năng chịu lực của nền đất

Phương pháp móng cải tiến, Top-base, được sử dụng thành công nhằm cải thiện nền đất yếu trong hơn 10 năm qua tại Hàn Quốc Có 2 loại móng Top-base: loại thứ 1 được đúc sẵn trong nhà máy, loại thứ 2 là đổ bê tông tại chỗ Mặc dù cả 2 loại móng này có đặc tính như nhau, tuy nhiên phương pháp Top-base đúc tại công trường thi công dễ dàng hơn và chi phí rẻ hơn so với phương pháp Top-base sản xuất sẵn trong nhà máy Vì vậy, hầu hết các kỹ sư nhận định rằng phương pháp móng Top-base đổ tại chỗ mà được phát triển và cải thiện bởi công ty Banseok Top-Base Co., Ltd là phương án móng tối ưu hơn cả

 Hình dạng và kích thước của Top-Block

Một khái niệm mới của phương pháp Top-base đổ bê tông tại chỗ là sử dụng các thanh thép nối các Top-block với nhau tạo thành nhóm các Top-block (nối tại vị trí giao giữa phần trụ nón và phần cọc), đổ bê tông vào phễu nhựa, rải

đá dăm đầm chặt, lắp dựng cốt thép nối phía trên, v.v…, phần trụ nón nghiêng với phương ngang 450

có tác dụng phân phối lại ứng suất của tải trọng, và phần mũi vát được thiết kế đặc biệt để ngăn cản biến dạng ngang của Top-block

Trang 26

Hình 1.7.Mặt cắt Top-Base

Hình 1.8.Kích thước và hình dạng chuẩn của Top-Block

Đây là phương pháp thi công Top-base mới làm giảm chi phí xây dựng do tiết kiệm được thời gian thi công, đơn giản và giảm chi phí vật liệu

200 50

vßng thÐp phÇn trô nãn

Trang 27

Hình 1.9.Mặt bằng Top-Base

 Ưu điểm về giá thành

Ứng dụng phương án móng Top-base có thể rút ngắn thời gian thi công móng công trình chỉ còn 1/2 và chi phí giảm chỉ còn 60% - 70% so với các phương án móng khác

 Tính ưu việt và phạm vi ứng dụng của phương pháp Top-Base

Đảm bảo an toàn cho tải trọng đặt trên nền đất yếu

- Giảm độ lún tổng thể và lún lệch của công trình, đồng thời tăng khả năng chịu tải của nền ban đầu

- Hoàn toàn loại bỏ được ảnh hưởng xấu đến việc xây dựng do tiếng ồn và chấn động gây ra

- Có khả năng thi công ở nơi chật hẹp ngay cả trong công trình đã xây dựng

- Thi công tiện lợi không cần thiết bị đặc biệt

- Giảm thời gian thi công và giá thành xây dựng

- Thân thiện với môi trường

Trang 28

Phương pháp Top-base được áp dụng rộng rãi để xử lý nền cho các công trình dân dụng và công nghiệp, các công trình giao thông vận tải và thông tin liên lạc như:

- Công trình liên quan tới bảo vệ môi trường như: bãi san lấp chất thải, nơi

xử lý chất thải

- Nhà dân dụng bao gồm nhà thấp tầng và nhà nhiều tầng

- Nhà công nghiệp

- Bể chứa, bồn chứa và các công trình xử lý nước thải

- Các công trình giao thông và thông tin liên lạc như: đường và các công trình liên quan, hệ thống cáp ngầm…

1.2.2 Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng

1.2.2.1 Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu (phương pháp thay đất)

Giải pháp này thích hợp lớp đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của tải trọng đắp Việc thay đất là đào bỏ lớp đất xấu để thay bằng đất tốt và đầm chặt Việc thay đất này sẽ khó khăn hơn khi thi công dưới nước (trường hợp thường gặp với than bùn) và thực tế chỉ giới hạn với các chiều sâu đến vài mét Mặt khác việc thay đất cũng thường ảnh hưởng đến môi trường (phải tìm các chỗ lấy đất và các chỗ đổ đất) [10]

Hình 1.10 Giải pháp thay lớp đất yếu dưới nền đường đắp đầu cầu

Việc thay thế toàn bộ hoặc một phần đất yếu bằng vật liệu có cường độ cao hơn và ít biến dạng hơn sẽ khắc phục được toàn bộ hoặc một phần các vấn đề về lún và ổn định Có thể dùng cọc tre với mật độ 25cây/m² ( hoặc cọc tràm với mật

Nền đắp

Thay lớp đất tốt Nền đất tốt

Trang 29

độ 16cây/m² ) thay thế việc đào bớt lớp đất yếu trong phạm vi bằng chiều dài cọc đóng

1.2.2.2 Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng sử dụng giếng cát

Xử lý nền đường bằng giếng cát: Làm các đường thấm bằng vật liệu cát đóng xuống bên dưới nền có tác dụng thoát nước cho nền đường Biện pháp thoát nước thẳng đứng bằng giếng cát được áp dụng phổ biến để xử lý đất yếu

có bề dày lớn Giếng cát được dùng bằng cát hạt trung hoặc thô Áp dụng biện pháp xử lý bằng giếng cát đạt được hai mục đích chính sau:

- Tăng nhanh độ cố kết của nền đất do đó giảm được thời gian lưu tải

- Tăng cường độ của đất nền, đảm bảo độ ổn định của nền đường đắp trên các đoạn đất yếu

Nhiệm vụ đặt ra là làm thế nào để rút ngắn thời gian lún để đảm bảo tiến độ xây dựng, đảm bảo độ lún còn lại sau khi đưa công trình vào sử dụng không vượt quá độ lún cho phép Thông thường người ta dùng giếng cát có đường kính

= 30 ÷ 40cm, được đóng vào nền đất bão hoà nước đến độ sâu thiết kế để làm chức năng như những đường thoát nước ngắn nhất, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết nền đất yếu đó Do đó, phương pháp này luôn luôn được kèm thêm một con

đê đắp cát hay tải trọng ngoài chất lên trên bề mặt của tầng đất cần gia cố (gọi là gia tải trước) Lớp đất yếu bão hoà nước càng dày, phương pháp SD càng hiệu quả về độ lún

Tác dụng giếng cát trong xử lý nền:

- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm cho công trình xây dựng ở trên nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều

- Tăng độ ổn định về cường độ của nền đất yếu dưới nền đường do nền thoát nước nhanh, cố kết nhanh Vì vậy đẩy nhanh tiến độ thi công, đảm bảo an toàn trong khai thác sử dụng

Trang 30

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý thoát nước thẳng đứng bằng giếng cát

Cần lưu ý rằng khi sử dụng giếng cát gia cố nền đất yếu cần đảm bảo đạt được độ đồng đều của cát trong suốt chiều dài giếng cát, tránh hiện tượng đứt đầu giếng cát dưới tác dụng các loại tải trọng Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát

sẽ phát huy hiệu quả cao nếu đất yếu có hàm lượng hữu cơ không lớn (thường

<10%) và tải trọng đắp lớn hơn áp lực tiền cố kết của đất yếu

Hình 1.12 Xử lý nền đường bằng giếng cát

Ƣu điểm

- Thi công đơn giản không đòi hỏi phức tạp

- Chất lượng vật liệu thoát nước ổn định

Trang 31

1.2.2.3 Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng sử dụng bấc thấm

Xử lý nền bằng bấc thấm là phương pháp thoát nước thẳng đứng sử dụng vật liệu chế tạo sẳn là bấc thấm Bấc thấm có chất dẽo được bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp với tính chất đặc trưng như sau:

- Cho nước thấm qua lớp bọc ngoài

- Lõi chính là đường tập trung nước và dẫn nước thoát ra ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa Lớp vải địa bọc ngoài có tính năng ngăn cách phần đường dẫn và môi trường đất bên ngoài, ngăn không cho các hạt đất len vào trong làm tắc nghẽn

Nguyên tắc cấu tạo xử lí nền đường bằng bấc thấm

Hình 1.13 Cấu tạo xử lý nền đắp đường đầu cầu trên đất yếu bằng bấc thấm

Trang 32

Ƣu điểm

- Máy thi công nhẹ và có thể thi công liên tục

- Không rung và ồn khi thi công

Trang 33

Hình 1.14 Xử lý nền đường bằng bấc thấm kết hợp hút chân không

Giải pháp được thực hiện bằng cách đặt một màng mỏng kín trên mặt đất

và bơm hút chân không Các bơm này được nối với mạng lưới thoát nước ngang

và một mạng lưới đường thấm thẳng đứng Áp lực nước lỗ rỗng giảm dần và ứng suất có hiệu trong đất tăng bằng ứng suất tổng Việc tạo chân không này tối

đa tương đương với 4 mét đất đắp lại giảm được thời gian cố kết và không sợ mất ổn định của đất dưới tác dụng của tải trọng

Ƣu điểm:

- Giảm thời gian gia tải

Trang 34

- Máy thi công nhẹ và có thể thi công liên tục

- Không rung và ồn khi thi công

Nhƣợc điểm:

- Ít kinh nghiệm cho diện gia tải lớn và chiều dài thoát nước lớn

- Ít kinh nghiệm thi công ở Việt Nam hay gặp rủi ro, tốn kém

Giá thành:

Khoảng 2,3triệu/m2

1.2.2.5 Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất gia cố vôi hoặc xi măng

Cọc trộn dưới sâu là phương pháp mới để gia cố nền đất yếu, sử dụng vật liệu là xi măng, vôi … làm chất đóng rắn, nhờ vào cần khoan xoắn và thiết bị bơm phụt vữa vào trong đất để trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn (dạng bột hoặc dung dịch), lợi dụng một chuỗi phản ứng hóa học - vật lý xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất mềm yếu đóng rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể

Hình 1.15 Máy thi công cọc đất gia cố xi măng

Nguyên lý của công nghệ này là dùng các trang thiết bị trộn sâu chuyên dụng (hay phương pháp trộn dưới sâu Deep mixing method - DMM) để trộn đất yếu tại chỗ với xi măng hoặc vôi và tạo ra các cột đất gia cố xi măng hoặc vôi mềm hoặc nửa cứng (là các cột đất có sức chống cắt dưới 150 kPa - theo phân

Trang 35

loại cột của Thụy Điển) Các cột này vừa thay thế một phần đất yếu lại vừa chèn vao trong đất yếu tạo ra các hạn chế nở hông theo phương ngang đối với đất yếu, tạo ra lực ma sát giữa cột đất với đất yếu và từ đó tạo ra được sự cùng làm việc ở một mức độ nhất định giữa cột với đất yếu khi chịu tải trọng đắp phía trên, tức là tạo ra được một móng làm việc theo nguyên lý '' nền móng phức hợp '' dẫn đến tăng sức chịu tải và giảm độ lún của đất yếu dưới tải trong ngoài, kể cả trường hợp có độ sâu đến hoặc không đến lớp địa chất chịu lực tốt

Về nguyên lý hình thành cường độ của bản thân các loại cột này thì có thể hiểu đó là nguyên lý gia cố đất với vôi hoặc xi măng dùng trong xây dựng nền mặt đường thông thường Do vậy cường độ của bản thân mỗi cột cũng phụ thuộc loại đất, điều kiện hình thành đất yếu, thành phần khoáng hóa, hàm lượng muối, hàm lượng hữu cơ, độ pH, độ ẩm

Hình 1.16 Cọc đất xi măng sau khi thi công xong

Công nghệ cột đất vôi hoặc xi măng lần đầu tiên được Mỹ nghiên cứu thành công sau đại chiến thế giới thứ II gọi là ''Mixed in Place Pile'' với đường kính lúc đó bằng 0,3  0,4m sâu 10  12m Tiếp đó được nghên cứu nhiều ở Thụy Điển với các cột đường kính 60cm bố trí cách nhau 1  1,2m và ở Nhật (từ năm 1953) Cho đến nay chúng đã được phổ biến ra nhiều nước trên thế giới

Trang 36

Về công nghệ thi công cột đất xi măng hoặc vôi thì hiện tại trên thế giới đã phát triển thuần thục 2 loại công nghệ trộn phun ướt (Wet Jet Mixing Method)

và công nghệ phun khô (Dry Jet Mixing Method)

- Phương pháp trộn phun ướt hay phương pháp trộn vữa với đất yếu: Theo công nghệ này vữa xi măng hoặc vữa vôi được phun vào đất yếu với áp lực có thể tới 20MPa từ một vòi phun xoay nằm giữa trục cần khoan Trình tự thi công theo phương pháp trộn phun ướt trước hết là khoan tới

độ sâu thiết kế, phun vữa lỏng ở đáy lỗ cho vữa xâm nhập vào cả 2 bên đáy lỗ, tiếp đó vừa rút cần khoan lên vừa phun (có thể rút cần lên từng đoạn rồi lại hạ cần xuống để phun vữa lại) cứ như vậy cho đến cách cao trình đỉnh lỗ 30cm (sau phải san gạt phần đất 30cm này đi trước khi đắp nền) Vữa xi măng cần có tỷ lệ N/X = 0,45  0,55 và có thể sử dụng thêm các phụ gia giảm nước, chậm đông cứng hoặc tăng nhanh cường độ

- Phương pháp trộn phu khô: Theo công nghệ này bột xi măng hoặc vôi được khí nén bơm phun vào trong đất ở dưới sâu qua một ống có lỗ phun

bố trí ở tim của cần khoan (cũng tức là trục của thiết bị trộn), tiếp đó bột được trộn cơ học bằng cách quay trong điều kiện không thêm nước vào đất yếu Như vậy công nghệ này có ưu điểm hơn công nghệ trộn phun ướt

vì chỉ sử dụng nước có trong đất yếu để thủy hóa chất liên kết nên cường

độ đất gia cố sẽ cao hơn, them vào đó lượng nhiệt tạo ra khi thủy hóa làm khô thêm đất yếu lân cận và hiệu quả gia cố cũng cao hơn

Sử dụng cột xi măng (hoặc vôi) để xử lý nền đất yếu có thể theo cách bố trí cột đường kính hiện tại thường dùng là 60cm, kiểu hoa mai với khoảng cách 1 

1,2m, nhưng cũng có thể bố trí thành hàng (các cột đứng liên tiếp xít nhau thành dãy) chắn hai bên chân taluy để hạn chế chuyển vị ngang do đó góp phần giảm lún thẳng đứng và hạn chế trượt trôi ngang

Ƣu điểm:

- Không cần gia tải

- Độ lún cố kết thấp

Trang 37

- Thời gian thi công nhanh

- Cường độ đất nền cao

- Không có rung động và tiếng ồn

Nhƣợc điểm:

- Giá thi công cao

- Số lượng máy yêu cầu nhiều

- Ít kinh nghiệm thi công ở Việt Nam

Trang 38

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG

PHƯƠNG PHÁP CẮM BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Khái quát phương pháp

Nền đất sét yếu có hệ số thấm nhỏ, vì vậy để hoàn thành giai đoạn lún cố kết, cần phải có nhiều thời gian Để rút ngắn thời gian cố kết này người ta thường dùng thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước can thiệp trực tiếp vào nền đất

Trong phương pháp gia cố nền bằng bấc thấm , người ta dùng bấc thấm cắm vào lòng đất đến độ sâu cần thiết kết hợp với gia tải trước nhằm tạo gradien thủy lực làm cho nước lỗ rỗng thoát ra khi nước trong đất chảy nhanh theo phương ngang về phía bấc thấm rồi sau đó chảy tự do ra ngoài

Việc đặt bấc thấm vào trong nền đất set sẽ làm giảm chiều dài đường thấm

và dẫn đến giảm thời gian hoàn thành quá trình cố kết Như vậy bấc thấm đặt trong nền đất có mục đích: làm tăng tốc độ cố kết của nền đất và từ đó nâng cao

sự ổn định của công trình đặt trên nền đất yếu [6]

Hình 2.1 Gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng 2.1.2 Cấu tạo bấc thấm

Bấc thấm có dạng băng thường được cấu tạo từ hai lớp: lớp vỏ hay áo lọc bằng vải địa kĩ thuật không dệt sợi liên tục chất liệu PP hoặc PE 100%; lớp lõi

Trang 39

thoát nước đùn bằng nhựa hạt PP, có tiết diện hình răng khía phẳng hoặc hình chữ nhật có nhiều lỗ rỗng tròn và có rãnh cả hai phía

Các chỉ tiêu kỹ thuật của bấc thấm:

Cường độ chịu kéo (cặp hết chiều rộng bấc thấm) không dưới 1,6 kN;

- Độ giãn dài (cặp hết chiều rộng bấc thấm) lớn hơn 20 %;

- Khả năng thoát nước dưới áp lực 10 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ

để thoát ra ngoài, như vậy sẽ tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu

Hình 2.2 Cấu tạo bấc thấm

Các kiểu bấc thấm: Có nhiều loại bấc thấm khác nhau, tùy mục đích sử

dụng vào điều kiện thực tế mà chọn các loại bấc thấm khác nhau với các chỉ tiêu: khả năng thoát nước, độ thẩm thấu, lực chống đâm thủng, xé rách

Bấc thấm đứng CD: được sử dụng để xử lý gia cố nền đất yếu, trong thời gian ngắn có thể đạt tới 95% độ ổn định dài hạn, tạo khởi động cho quá trình ổn định tự nhiên ở giai đoạn sau Quá trình cố kết có thể được tăng tốc bằng cách gia tải

Trang 40

Bấc thấm ngang SD: có hình dạng và cấu tạo như bấc thấm đứng thông thường nhưng có kích thước lớn hơn

Bấc thấm ngang có các loại mặt cắt ngang thông thường như sau: (8.0x150)mm, (8.0x200)mm, (8.0x300)mm, (8.0x600)mm

Ƣu điểm bấc thấm:

- Tốc độ thi công nhanh

- Hệ số thấm cao, do đó thoát nước nhanh

- Không xảy ra hiện tượng cắt trượt

- Chiều sâu cắm bấc có thể đến 40m

- Dễ dàng kiểm tra chất lượng

- Vật liệu sản xuất trong nhà máy

Nhƣợc điểm bấc thấm:

- Kém hiệu quả khi chiều dày đất yếu quá dày

- Dễ bị hư hại khi cắm vào đất

- Tốc độ thoát nước giảm dần theo thời gian

- Sẽ không hiệu quả nếu không có phương pháp gia tải kết hợp phù hợp

2.1.3 Gia tải trước

Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử

lý nền đất yếu Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nước thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép Tải trọng gia tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc Lớp đất đắp để gia tải được dỡ khi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra [9] Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nền một cách chi tiết Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định bằng các phương pháp thông thường Nên sử dụng thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng đồng thời khoan lấy mẫu liên tục Trong một số trường hợp do thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc và đánh giá đầy đủ, nên sau khi xây dựng công trình, đất nền tiếp tục bị lún và công trình bị hư hỏng

Tiêu đề	Nghiên cứu xử lý nền đường nối thị xã Vị Thanh tỉnh Hậu Giang với thành phố Cần Thơ qua vùng đất yếu tại địa bàn thị xã Vị Thanh
Tác giả	Trần Vũ Hoài Chương
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thống Nhất
Trường học	Trường đại học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Xây dựng đường ô tô và đường phố
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2016
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	130
Dung lượng	4,33 MB