Một số máy thi công và công nghệ thi công ở Việt Nam

 Bấc thấm là một ph ơng pháp nhân tạo cải tạo đất bằng thiết bịi tiêu n ớc thẳng đứng để xử lý đất yếu đ ợc dùng để thay thế cọc cát giếng cát làm ph ơng tiện dẫn n ớc cố kết từ d ới n

§¹i häc giao th«ng vËn t¶i

Bé m«n ® êng bé –Khoa C«ng trinh

PGS.TS.Ph¹m Huy Khang

Thi c«ng nÒn ® êng «t«

Hµ néi 10-2003

m¸y thi

c«ng nÒn

M¸y xóc M¸y san

QL6 Th¸ng 2-2004

m¸y thi

c«ng nÒn

M¸y m¸y ñi

xóc-lu rung

12T

Lu rung lu mãng ® êng

Lu b¸nh lèp

Lu chấn động Sakai nhật

máy khoan đá

máy khoan đá loại nhỏ

máy khoan đá loại to

máy khoan đá

máy khoan đá loại to

Phao coo va lep

Cèi CBR

Cèi PROTOR cña Ph¸p

Xử lý nền đắp

trên đất yếu

bằng bấc thấm và cọc cát

 Những vấn đề chung về đất yếu

 I khái niệm về đất yếu

 Đất yếu là một khái niệm ch a rõ ràng, khái niệm này chỉ là t ơng đối, phụ thuộc vào trạng thái vật

lý của đất cũng nh t ơng quan khả năng chịu lực của đất với tải trọng mà móng công trình truyền lên

 Đất yếu ở đây gồm 2 loại chính sau đây:

 -Tầng đất sét (á sét) trầm tích trong n ớc trong thời kỳ cận đại,cũng chính là các trầm tích mới ở ven biển đồng bằng,ở đầm hồ Loại này nguồn gốc chủ yếu là khoáng vật nh ng trong quá trình trầm tích có lẫn hữu cơ nên th ờng có thể có màu xám đen, dễ nhuốm bẩn.

 -Than bùn: Nguồn gốc chính là hữu cơ nh những vùng lầy hình thành do các bãi sú vẹt ven biển Th ờng hàm l ợng hữu cơ >50%, màu nâu, nâu xẫm hay đen, kết cấu ch a nhuyễn, còn thấy đ

ợc các tàn d thực vật.

 Về chỉ tiêu cơ lý, đất yếu chính là các loại có hệ số rỗng lớn, độ ẩm thiên nhiên lớn (th ờng bão hoà n ớc), sức chống cắt τ ,(c, ϕ ) nhỏ Nh đất sét trầm tích th ờng có (nếu là sét) và ε o>1,0 (nếu là á sét) Độ ẩm thiên nhiên W xấp xỉ giới hạn nhão Wbh ;c<0.1-0.2 kg/cm2 và =0-10o Với than bùn thì còn yếu hơn ε o=3-15;c=0.01-0.04 kg/cm2,tg ϕ =0.03-0.07.

 Vì các loại đất yếu có sức chống cắt nhỏ nên sức chịu tải của chúng nhỏ, tải trọng giới hạn chịu đ ợc là nhỏ, đất rất dễ bị phá hoại làm cho nền đắp ở trên mất ổn định, chủ yếu là nền đắp lún mãi, lún không đều làm nứt nền đ ờng, chìm nền đ ờng vào trong đất yếu hoặc trầm trọng hơn

là tr ợt trồi theo một mặt tr ợt Đất yếu là những đất có khả năng chịu lực khoảng 0,5-1,0 kg/cm2, mô duyn tổng biến dạng bé (nói chung E ≤ 50 kg/cm2)

 Khi: 0< Sr<1 đất ở trạng thái 3 pha

 Chi Sr = 1 n ớc lấp đầy lỗ rỗng ta gọi là bão hoà n ớc Khi đó đất gồm hai pha: hạt + n ớc.)

 Đất yếu bao gồm các loại đất sau:

 + Đất sét mềm có nguồn gốc n ớc

 + Các loại trầm tích bị mùn hoá, than bùn hoá hoặc bùn lầy hữu cơ với mức độ phân huỷ khác nhau.

 Chúng tuy đa dạng nh ng giống nhau về tính chất cơ lý và chất l ợng xây dựng.

 (Chú ý: Phân loại lầy:

 Loại 1: Đất lầy than bùn có độ sệt ổn định (đặc điểm là có thể đào sâu xuống 2,0m với ta luy 1:1 hoặc 1,0m với ta luy thẳng đứng.

 Loại 2: Đất lầy than bùn có độ sệt không ổn định.

 Loại 3: Đất lầy ở trạng thái chảy nh ng trên mặt có lớp than bùn có c ờng độ nhất định (lớp này do thực vật sống nổi trên mặt trên mựt n ớc kết lại với nhau, còn lớp d ới dang ở dạng rữa nát.)

%100

)1( n

n

−

=ε

r

w r

V V

S =

 II.Nhiệm vụ và yêu cầu chung với thiết kế nền đất yếu.

 Nhiệm vụ chung của thiết kế nền đ ờng đắp trên đất yếu gồm hai nhiệm vụ chính sau đây:

 +Tính toán về c ờng độ nhằm đảm bảo nền đắp không xảy ra tr ợt trồi (ổn định toàn khối).

 Nội dung chủ yếu là tìm ,hoặc lựa chọn các ph ơng pháp tính toán ứng suất phát sinh trong nền đất yếu khi đắp nền đ ờng bên trên và từ đó tìm ra ứng suất giới hạn có thể phát sinh trong đất yếu và từ đó tìm giải pháp cho vấn đề tải trọng bên trên (đất đắp) cho hợp lý.

 +Tính toán về biến dạng để khống chế đ ợc độ lún của nền đắp vào đất yếu không quá lớn.

 Việc tính toán độ lún tổng cộng nhằm để biết độ dự trữ lún khi thi công,biết khối l ợng phụ phải đắp

bù sau khi lún và nếu có công trình bên d ới thì phải biết để xử lý.

 III.Một số khái niệm cần biết

 Quá trình đất lún (nghĩa là nén chặt lại)kéo dài theo thời gian d ới một tải trọng không đổi gọi là quá trình cố kết của đất.

 - Đất cát cố kết rất nhanh nên ta không cần chú ý.

 - Chủ yếu cố kết của đất là xét tới đất dính.

 Cố kết của đất nếu ủ dụng thiết bị tiêu năng (có thoát n ớc ngang) sẽ có 2 loại:

 Cố kết thẳng đứng Ch và cố kết ngang Cv)

 2 áp lực tiền cố kết.

 áp lực n ớc trong lỗ rỗng ban đầu của đất gọi là áp lực tiền cố kết.

Tổng quan chung về nền đắp trên

đất y ếu

Sụt nền do đất yếu

Tổng quan về các ph ơng pháp xử lý nền đắp

trên đất yếu

 Bấc thấm

 (Prefabricated Vertical wick Drains)

 1 Bấc thấm: (còn đ ợc gọi là bản nhựa) là các băng có lõi bằng prolipropilen có tiết diện hình răng bánh xe hoặc hình đáy ống kim, bên ngoài đ ợc bọc áo lọc cũng bằng vải prolipropilen không dêt.

 Bấc thấm là một ph ơng pháp nhân tạo cải tạo đất bằng thiết bịi tiêu n ớc thẳng đứng để xử lý đất yếu đ ợc dùng để thay thế cọc cát (giếng cát) làm

ph ơng tiện dẫn n ớc cố kết từ d ới nền đất yếu lên tầng đệm cát phía trên và thoát n ớc ra ngoài, nhờ đó tăng nhanh tốc độ lún của nền đất trên nền

đất yếu, tăng tốc độ cố kết của bản thân đất yếu.

 Bấc thấm mới đ ợc sử dụng từ những năm 1980 trở lại đây và đang đ ợc sử dụng rộng rãi ở nhiều n ớc trên thế giới (đặc biệt ở Hà Lan) ở n ớc ta, lần

đầu tiên đ ợc sử dụng để xây dựng nền đ ờng trong dự án nâng cấp QL5 Hà Nội Hải Phòng và đang đ ợc thiết kế sử dụng trogn sử lý đất yếu trên –

đầu tiên đ ợc sử dụng để xây dựng nền đ ờng trong dự án nâng cấp QL5 Hà Nội Hải Phòng và đang đ ợc thiết kế sử dụng trogn sử lý đất yếu trên –

đ ờng cao tốc Láng Hoà Lạc và đang đ ợc nghiên cứu sử dụng trên một số tuyến đ ờng ở đồng bằng sông Cửu Long v.v.–

đ ờng cao tốc Láng Hoà Lạc và đang đ ợc nghiên cứu sử dụng trên một số tuyến đ ờng ở đồng bằng sông Cửu Long v.v.–

 * ở n ớc ta đã có quy định cụ thể về thiết kế và thi công bấc thấm:

 + Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dựng nền đ ờng trên đất yếu: 22TCN 236-97.

 + Quy trình thiết kế và sử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đ ờng 22TCN224-98.

 Tăng nhanh quá trình cố kết của đất yếu, rút ngắn thời gian lún (có thể kết thúc cố kết ngay trong khoảng thời gian thi công mà không phải chờ

đợi lâu dài (ví dụ laọi bấc thấm Mebradrain của Công ty GEOTECHNíC HOLAND BV).

 ít làm xáo động các lớp đất tự nhiên

 Tốc độ lắp nhanh (dễ cơ giới hoá khi thi công) năng suất có thể đạy 4.000-8.000 m/ngày/máy cắm bấc, ít công nhân sử dụng máy.

 Chủ động giảm bớt thời gian cố kết khi cần thiết bằng cách giảm cự ly giữa các bấc thấm hoặc dùng biện pháp hút chân không.

 Chiều sâu sử dụng bấc có thể đạt đến 40m (cho nền đất đắp cao)

 Hoạt động thoát n ớc tốt trong các điều kiện khác nhau.

 Hiện tại ta ch a sản xuất đ ợc do vậy kỹ thuật và thi công còn phụ thuộc vào n ớc ngoài và còn phải dùng ngoại tệ để nhập khẩu.

 Hiệu quả ch a đạt yêu cầu mong muốn cho một số điều kiện nền đắp thấp và một số điều kiện địa chất khác.

 Ta ch a có nhiều kinh nghiệm và ch a có quy trình sử dụng rộng rãi.

3 Phạm vi sử dụng

-Dùng để tăng nhanh quá trình thoát n ớc do đó tăng nhanh cố kết, tăng c ờng ổn định cho nền đ ờng ôtô ở những nơi đất yếu nh sét hay bùn sét.

-Dùng trong xây dựng sân bay.

-Cải tạo đất và nạo vét

-Xây dựng bến cảng

-Xây dựng đô thị và khu công nghiệp

-Đặt tải tr ớc ở khu kho bãi hoặc khu vực sẽ đắp đất.

-Bấc thấm có khả năng thoát n ớc q = 30.10 -6 m 3 /s – 90.10 -6 m 3 /s (mặc dù tiết diện nhỏ hơn cọc cát rất nhiều)

-Cọc cát có φ 350 có q = 20 10 -6 m 3 /s

a Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của bấc thấm

+ Cấu tạo của bấc thấm (Xem Hình 1, Hình 2)

Bấc thấm th ờng có kích th ớc bề rộng từ 50-100mm với bề dày từ 3-5 mm, sai số về kích th ớc cho phép 5%.

Trọng l ợng đơn vị 62-89g/m

Cấu tạo lõi giữa hình răng c a hoặc hình tròn.

b

+ Các chỉ tiêu cơ lý của bấc thấm

-Chiều rộng băng nhựa 100mm với sai số 5%

-Chiều dày băng nhựa 3-4mm với sai số 5%.

-Trọng l ợng đơn vị: 62-89g/m

-C ợng độ chịu kéo: không d ới 0,5 kN với 1 băng

-Đế dãn dài: lớn hơn 2%

-Đế dãn dài với lực 0,5 kN d ới 10%

-Khả năng thoát n ớc với áp lực 300 kN/m 2 : không nhỏ hơn 50.10 -6 m 3 /ses khi chiều dài bấc thấm hơn 10m và không nhỏ hơn 10 -6 m 3 /s khi chiều dài bấc thấm d ới 10m -Khả năng thoát n ớc với áp lực 200 kN/m 2 : không nhỏ hơn 35,5 10 -6 m 3 /ses khi chiều dài bấc thấm hơn 10 m và không nhỏ hơn 7,5 10 -6 m 3 /ses khi chiều dài bấc

  II Công nghệ thi công bấc thấm

 1 Các yêu cầu đối với thiết bị và vật liệu

 Thiết bị ấn bấc thấm phải có các đặc tr ng kỹ thuật nh sau:

 áp lực thuỷ lực lớn nhất: 320 daN/cm2

 Trực tâm để lắp bấc thấm có tiết diện 60 x 120mm, dọc trục có vạch chia đến cm để theo dõi chiều sâu ấn bấc thấm và phải có dây dọi hoặc thiết bị con lắc để th ờng xuyên kiểm tra đ ợc độ thẳng đứng theo các phía của trục tâm.

 Tốc độ ấn lớn nhất: 65 m/phút

 Chiều sâu ấn lớn nhất: đạt đ ợc độ sâu bấc thấm theo yêu cầu thiết kế,

 áp lực phán bố trên đất của máy: không quá 0,6 daN/cm2

 Máy ấn bấc thấm phải đảm bảo vững chắc, ổn định khi làm việc trong mọi điều kiện thời tiết, m a gió ã

 Cát dùng để đắp tầng đệm cát phải là cát hạng trung đạt yêu cầu sau:

 Tỷ lệ hạt cỡ lớn hơn 0,25mm phải chiếm trên 50%

 Tỷ lệ l ợng hạt sét và bụi trong cát không đ ợc quá 10%

 Có thể dùng cát hạt lớn, cát lẫn sỏi.

 Các đầu neo phảo cùng loại với bấc thấm Kích th ớc của neo: 85mm x 140 mm bằng tôn dày 0,5mm.

 2 Công tác chuẩn bị thi công:

 Bấc thấm đ a về công tr ờng phải có đủ chứng chỉ về chủng loại và về các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu, phải đ ợc bảo quản trong

công-tn-nơ và đ ợc lấy ra từng cuộng để thi công.

 d Máy tr ớc khi thi công chính thức , đơn vị thi công phải tổ chức thi công thí điểm trên một phạm vi đủ để máy di

chuyển 2-3 lần khi thực hiện các thao tác ấn bấc thấm.

 Việc thí điểm phải có sự chứng kiến của phía t vấn và trong quá trình thí điểm phải theo dõi, kiểm tra:

sâu) nh nói trên.

của tầng đệm cát thì các bộ phận cấu tạo này phải đ ợc thi công sau thi công bấc thấm và tr ớc khi thi công đắp nền đắp (tức là tr ớc khi cho n ớc cố kết từ bấc thấm thoát qua tầng đệm cát ra ngoài) Tầng lọc ng ợc có thể dùng vải địa kỹ thuật.

cùng của lớp cát đệm phải đạt K = 0,9 (đầm nén cải tiến theo A ASHTO

 3 Thi công ấn đặt bấc thấm

 a Có thể thi công ấn đặt bấc thấm ngay sau khi làm xong tầng đệm cát theo trình tự sau:

 Định vị tất cả các điểm sẽ phải ấn đặt bấc thấm bằng các máy đo đạc thông th ờng theo hàng dọc và hàng ngang đúng với đồ án thiết kế, dùng vè tre căm đánh dấu vị trí Công việc này cần làm cho từng ca máy.

 Đ a máy ấn bấc thấm vào vị trí theo đúng hành trình đã đ ợc vạch ở sơ đồ di chuyển làm việc, các định vạch xuất phát trên trục tâm để tính chiều dài bấc thấm đ ợc ấn vào đất; kiểm tra độ thẳng đứng của trục tâm theo dây dọi hoặc thiết bị con lắc treo (đặt) trên giá.

 Lắp bấc thấm vào trục và điều khiển máy đ a đầu trục tâm đến vị trí đặt bấc.

 Gắn đầu neo vào đầu bấc thấm với chiều dài bấc đ ợc gấp lại tối thiểu là 30cm và đ ợc ghim bằng ghim thép.

 ấn trục tấm đ ợc lắp bấc thấm đến độ sâu cần thiết với tốc độ đều từ 0,15 0,6 m/ses; lập tức lại kéo trục tâm ấn trục tấm đ ợc lắp bấc thấm đến độ sâu cần thiết với tốc độ đều từ 0,15 0,6 m/ses; lập tức lại kéo trục tâm ––

lên (lúc này đầu neo sẽ giữ bấc thấm lại trong đất); khi trục tâm đ ợc kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm sao cho còn 20 cm đầu bấc nhô lên trên mặt tầng đệm cát và quá trình lại bắt đầu từ đầu đối với một vị trí đặt bấc thấm tiếp theo.

 b Trong quá trình thi công, nếu hết một cuộn bấc thấm thì cho phép đ ợc nối bấc thấm với cuộn tiếp theo; khi nối, hai đầu bấc thấm phải chồng lên nhau tối thiểu là 30cm và đ ợc ghim chặt bằng thép.

 c Trong tr ờng hợp d ới tầng đệm cát, trên tầng đất yếu có một lớp đất t ơng đối cứng, máy không ấn trục tâm xuyên qua đ ợc thì cần phải đ ợc phát hiện và xử lý từ tr ớc khi khi đắp đệm cát bằng cách đào bới hoặc cày xới (đ ơng nhiên việc này phải có trong dự kiến của đồ án thiết kế).

… (đ ơng nhiên việc này phải có trong dự kiến của đồ án thiết kế).

 4 Công tác kiểm tra nghiệm thu

 a Việc kiểm tra tr ớc khi thi công

 Bao gồm công tác kiểm tra thiết bị, vật liệu theo các yêu cầu trên.

 Máy ấn bấc thấm phải đ ợc xác định lại về góc quay, tầm với kh thi công.

 Đối với cát, cứ 500 m3 phải đ ợc thí nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu nói trên một lần.

 Đối với bấc thấm phải kiểm tra chất l ợng trên cơ sở chứng chỉ kèm theo mỗi lô hàng, kiểm tra kích th ớc hình học (chiều rộng, chiều dày băng nhựa và kích th ớc lỗ vỏ lọc với sai số cho phép nói trên, ngoài ra, phải ghi lại chièu dài từng cuộn bấc và quan sát bằng mắt xem bấc có bị gẫy lõi không.)

 Kiểm tra kích th ớc các đầu neo, ghim thép và thao tác thử dụng cụ ghim thép (mỗi ca kiểm tra một lần).

 b Trong qua trình thi công ấn bấc thấm: Đối với mỗi lần đặt bấc thấm đều phải kiểm tra các nội dung sau:

 Vị trí đặt bấc thấm: vị trí này không đ ợc sai với vị trí thiết kế quá 13cm.

 Ph ng thẳng đứng của bấc thấm, kiểm tra thông qua ph ơng thẳng đứng của trục tâm so với dây dọi Sai số cho phép theo ph ơng thẳng đứng của trực tâm là 5 cm/1m.

 Chiều sâu đặt của bấc thấm, kiểm tra thông qua chiều dài bấc thấm (chiều dài trục tâm đ ợc xuyen vào đất theo vạch cm đ ợc ghi

ở mặt ngoài trục tâm) Không cho phép không đạt độ sâu thiết kế.

 Kiểm tra phần bấc thấm thừa ra trên mặt tầng cát đệm (tối thiểu là 20cm).

 c Nghiệm thu bấc thấm sau khi ấn đặt xong đ ợc dựa trên cơ sở biên bản kiểm tra xác nhận (có chứng kiến của t vấn) Đối với từng bấc thấm với các nội dung kiểm tra nói ở điều ii).

 Phải đặt mốc quan trắc lún và bắt đầu quan trắc lún ngay từ khi bắt đầu đắp nền đắp theo đúng dự kiến trong đồ án thiết kế

Xử lý nền

đất yếu bằng Bấc thấm

BÊc thÊm

Vải địa kỹ thuật và

áp dụng trong XDnền đ ờng ôtô

Mét sè h×nh ¶nh thi c«ng QL6

§o¹n Qua THung khe

Quay ngµy 1-10.03