Xử lý đất không có nền để phục vụ xây dựng và đô thị

mỏng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khaithác bình thường cho công trình.Trong thực tế xây dưng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

gOBOBOŨỈ GSGSG3

MÔN XỬ LÝ Ô NHIỄM & THOÁI HÓA MỒI TRƯỜNG ĐÁT

BÁO CÁO CHUYÊN ĐÈ

GVHD : GS.TSKH Lê Huy BáSVTH : Võ Minh Khải

MSSV : 07706231Lớp : DHMT3A

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 4 năm 2010

ấ

2 Các vấn đề khi xây dựng công trình trên nền đất yếu

4.10 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng - đất

5 Các công trình có nền móng yếu đã được xử lý ở Việt Nam

6 Các phương pháp xử lý nền đất yếu

và xây dựng đô thị

Lòi mở đâu

Những thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh đều nằmtrên lưu vực đồng bằng sông Hồng và sông Mê Kông Đây là khu vực có tầng đất phù sakhá dày và tập trung đất sét yếu Với mục tiêu nhằm xây dụng và đô thị, rất cần thiết lựachọn các giải pháp và công nghệ xử lý nền thích hợp cho điều kiện ở Việt Nam Đặc tínhcủa đất yếu cần phải được cải thiện đế phục vụ các yêu cầu thực tế trong quá trình xâydựng và sử dụng công trình Đất yếu cũng như đất không có nền thường có độ ấm cao vàsức kháng cắt không thoát nước thấp Đất thuộc dạng cố kết bình thường và có khả năngthấm nước thấp Mực nước ngầm trong nền đất thường nằm gần bề mặt, cách tù’ 0,5 đến2,5m Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao và có cả lớp than bùn Đối vớimột vài loại đất, do lún thứ cấp chiếm từ 10-25% độ lún tống cộng Trong một số khuvục của các thành phố, mặt cắt địa kỹ thuật cho thấy nền đất bao gồm các lớp đất với độchặt, độ cứng, độ thấm và chiều dày khác nhau Nói chung đất sét yếu là loại đất có sứcchịu tải thấp và tính nén lún cao Nen móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá,

đê điều, đập chắn nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàngloạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ốn địnhcủa cả diện tích lớn Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triểntrên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòngsông và bờ biển Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thíchhợp và tiên tiến đế xử lý nền đất yếu

Do đó xử lý đất không có nền đế phục vụ xây dựng và đô thị là vần đề quan trọng và cấpthiết tại việt nam hiện nay cũng như trên thế giới

1 TONG QUAN VE DAT YEU

1.1 Khái niệm

Nen đất là đất yếu nếu ỏ' trạng thái tụ’ nhiên, độ ấm của chúng gần bằng hoặc cao

hiện trường Cu < 0.35daN/cm2 Có thể định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt không

Đất rất yếu: Su < 12.5 kPa hoặc N < 2

Đất yếu: su < 25 kPa hoặc N < 4

Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòi hỏicông tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công phu Đe xử

lý đất yếu đạt hiệu quả cao cũng phải có yếu tố tay nghề thiết kế và bề dày kinhnghiệm xử lý của tư vấn trong việc lựa chọn giải pháp hợp lý

1.2 Nguyên nhân

Đất yếu có thế qui về ba nhóm chính

1 - Yeu vì kết cấu Nguyên nhân này thường gặp ở các điều kiện địa chất đất sỏi, đá

cuội, đá tảng Các phần tử đất đá gối lên nhau không chắc chắn, ở một số tải trongnhất định, công trình lún ít do đất biến dang không nhiều, ở các tải trọng lớn hơnxảy ra đứt gẫy hoặc lún lẽch làm công trình đố sập như đập Malpasset ở Pháp

Hoặc do yếu tố thay đổi về kết cấu chịu lực của vùng nhu sập một vài mỏ khaithác đá ở Việt nam trong những năm gần đây có thể tính một phần là do yếu tốnày Cũng có trường hợp đất sét tạo gối nước trong lòng đất, công trình đặt lênlàm nền đất biến dạng từ từ, hoặc khoan coc mỏng tại vùng địa chất bên cạnh, dẫntới nứt ra những khe ngang làm nuớc thoát đi, độ lún biến đổi đột ngột, một sốnhà cao tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh có thể tính một phần là vì lí do này màlún sập.

2 - Yeu do độ âm Nguyên nhân này thường gặp ở đất cát và đất sét, nước trong đất

tồn tại dưới hai dạng chủ yếu là tự do và liên kết Đây là các tác nhân chính gây

ra hiện tượng đàn hồi thủy lực và tính nén của đất Các nhân tố này gây ra sự khókhăn lớn trong thi công, cản trở việc lắp đặt và sử dụng thiết bị gia cổ Hiện tượngnày phổ biến ở các vùng đồng bằng ven sông, ven biển, các vùng rừng lâu năm và

là yếu tố chính đối với các công trinh thi công trên biến

3 - Yeu do dặc tỉnh sinh hóa Nguyên nhân này thường gặp ở các điều kiện địa chất

đã được gia cố Trải qua thời gian, do các tác động sinh hóa, như phản ứng hóa họctrong thành phần của chất gia cố với nước, hoạt động của sinh vật và vi sinh vật, đất

đã được gia cố trở nên yếu đi Đây là một vấn đề tương đối khó khăn đổi với cáccông trình sử dụng biện pháp hóa học đế gia cố đất như xi măng, thủy tinh

1.3 Cách phân biệt nền đất yếu

Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường

môđun biến dang thấp (E0 < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ Khi xây dưng côngtrinh trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biếndạng thậm chí gây hư hỏng công trình Nghiên cún xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng

là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tống độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thicông và giảm chi phí đầu tư xây dựng

Chi tiêu

Hàm lượng nưóc tự nhiên (%)

Hệ số co ngót (Mpa' 1 )

Độ bão hoà (%)

Góc nội ma sát (°) (chịu cắt nhanh)

Loại đất

1.4 Các loại nên đât yêu thưòng gặp

- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tưong đối chặt, ở trạng thái bão hòanước, có cường độ thấp;

- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn(<200pm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;

- Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phânhủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 - 80%);

- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cẩu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc phaloãng đáng kế Loại đất này khi chịu tải trong động thì chuyến sang trạng thái chảygọi là cát chảy

- Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rồng lớn, dung trọng khô bé, khảnăng thấm nước cao, dễ bị lún sập

1.5 Ẳnh hưởng của đất yếu đến việc xây dựng

Nen đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dang nhiều,

do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dung Khi xây dựng các côngtrình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất củalóp đất yếu, đặc điếm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền

mỏng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khaithác bình thường cho công trình.

Trong thực tế xây dưng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựngtrên nền đất yếu do không có nhũng biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá chính xácđược các tính chất co lý của nền đất Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tínhchất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) đếlàm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền mỏng 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 đế giảiquyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu

2 CÁC VẤN ĐÈ KHI XÂY DựNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẮT YẾU

Nen móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước

và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giảiquyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ốn định của cả diện tích lớn do nềnđất chịu sức ép lớn

Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vục sông Hồng vàsông Mê Kông Nhiều thành phổ và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triến trênnền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và

bờ biến Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp vàtiên tiến đế xử lý nền đất yếu

Các giải pháp mỏng có độ sâu không lớn đều thỏa mãn được sức chịu tải nhưngkhông giải quyết được vấn đề lủn chỉ có coc móng (có độ sâu lớn) mới có thể đồng thờigiải quyết được vấn đề lún và sức chịu tải Do đó, các công trình móng nhà trong khuphát triển trung tâm đô thị mới Sài Gòn chủ yếu sử dụng dạng thiết kế cọc móng địnhhình như cọc vuông bêtông đúc sẵn 250/250, 300/300, 350/350, 400/400, và các cọc này

được tập trung sản xuất tại xưởng bêtông mà công ty xây dung cùng hợp tác đầu tư vàkiểm tra, quản lý chất lượng rất chặt chẽ.

2.1 Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu

Móng của đường bộ, đường sắt, nhà cửa và các dạng công trình khác đặt trên nền đất yếuthường đặt ra những bài toán sau cần phải giải quyết:

+ Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén của nền đất

+ Độ ổn định: Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái dốc, áp lực đấtlên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc Bài toán trên phải được xem xét do sức chịutải và cường độ của nền không đủ lớn

+ Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng nền do bài toán thấm và dưới tác động của áp lựcnước

+ Hoá lỏng: Đất nền bị hoá lỏng do tải trọng của tầu hoả, ô tô và động đất

Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được quan tâm:

- Xây dựng công trình đường giao thông, thuỷ lợi, đê điều và công trình co sở trên nềnđất yếu

- Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai thác và sử dụngcần có công nghệ xử lý sâu

- Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều

- Lấn biển và xây dựng các công trình trên biển

- Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển

- Xử lý nền đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng sông Cửu Long.

.2 Tiêu chuân thiêt kê nên đât yêu

Cho đến thời điếm hiện nay, ở trong nuớc vẫn chưa xây dung đầy đủ được những Tiêuchuẩn riêng của Việt nam về tính toán thiết kế cũng như Quy trình công nghệ thi côngmới đế xử lý nền dất yếu mà đều dựa chủ yếu vào các tài liệu ở nước ngoài chuyến giao.Tại Việt Nam đang thiết kế và thi công theo một số quy trình, quy phạm như:

- Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dưng nền đường trên đấtyếu: 22TCN 236-97

- Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dưng nền đường: 22TCN 98

244 Vải địa kỹ thuật trong xây dưng nền đắp trên đất yếu 244 Tiêu chuẩn thiết kế thi công vànghiệm thu: 22TCN248-98

- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu - Tiêu chuẩn thiết kế:22TCN-2000

Với các đặc điếm của đất yếu như trên, muốn đặt móng công trình xây dưng trên nền đấtnày thì phải có các biện pháp kỹ thuật đế cải tạo tính năng chịu lực của nó Nen đất saukhi xử lý gọi là nền nhân tạo.

Việc xử lý khi xây dưng công trinh trên nền đất yếu phụ thuộc yào điều kiện như: Đặcđiếm công trình, đặc điếm của nền đất Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa

ra các biện pháp xử lý hợp lý Có nhiều biện pháp xử lý cụ thế khi gặp nền đất yếu như:

❖ Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

❖ Các biện pháp xử lý về móng

❖ Các biện pháp xử lý nền

3.1 Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

Ket cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều kiện biến dangkhông thỏa mãn: Lún hoặc lún lẽch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu tải bé

Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền hoặc làmtăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình Người ta thường dùng các biện pháp sau:

- Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả năng chịu lựccủa công trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân công trình, tức là giảmđược tĩnh tải tác dụng lên móng

- Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình ke cả móng bằng cách dùng kết cấu tĩnhđịnh hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún đế khử được ứng suấtphụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều

- Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình đế đủ sức chịu các ứng lực sinh ra

do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép đế tăng khả năng chịu ứngsuất kéo khi chịu uốn, đồng thời có the gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục

bộ lớn

độ sâu chôn móng, có thế đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn địnhhơn Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh tế và

kỹ thuật

Thay đối kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đối trực tiếp áp lực tácdụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều kiệnbiến dang của nền Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tácdụng lên mặt nền và làm giảm độ lún của công trình Tuy nhiên đất có tính nén lúntăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp

Thay đối loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất côngtrình: Có thế thay móng đơn bằng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè hoặcmóng hộp; trường hợp sử dụng móng băng mà biến dang vẫn lớn thì cần tăng thêmkhả năng chịu lực cho móng; Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì biếndạng bé và độ lún sẽ bé Có thế sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt thépdọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng bản

bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát Phương pháp nàyđòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng được với mọi điều kiện địa chất.Bên cạnh đó cũng có thế kết hợp cơ học bằng phương pháp nén thêm đất khô với điềukiện địa chất đất mùn xốp.

Là một trong những nhóm phương pháp phổ biến nhất, bao gồm các phương pháplàm chặt bằng sử dụng tải trong tĩnh(phương pháp nén trước), sử dụng tải trọngđộng(đầm chấn động), sử dụng các coc không thấm, sử dụng lưới nền cơ học và sử dụngthuốc nổ sâu , phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại coc (cơc cát, cơc xi măngđất, cọc vôi ), phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát đế gia cố nền bằngtác nhân cơ học

Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát hoặc đất sỏi nhưdùng máy đầm rung, đầm lăn Cọc không thấm như cơc tre, cơc cừ tràm, cọc gỗ chắcthường được áp dụng với các công trình dân dụng Sử dụng hệ thống lưới nền cơ học chủyếu áp dụng đế gia cố đất trong các công trình xây mới như đường bộ và đường sắt Sửdụng thuốc no sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng không thích hợpvới đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng

> Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp

dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm

> Phương pháp nhiệt học Là một phương pháp độc đáo có thế sử dụng kết hợp vớimột sổ phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép Sử dụng khí nóngtrên 800° đế làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất yếu Phương pháp này chủyếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét hoặc đất cát mịn Phương pháp đòi hỏimột lượng năng lượng không nhỏ, nhung kết quả nhanh và tương đối khả quan

> Các phương pháp hóa học Là một trong các nhóm phương pháp được chú ý trongvòng 40 năm trở lại đây Sử dụng hóa chất đế tăng cường liên kết trong đất như xi

măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụmục đích điện hóa Phương pháp xi măng hóa và sử dụng cơc xi măng đất tươngđối tiện lợi và phổ biến Trong vòng chưa tới 20 năm trở lại đây đã có nhữngnghiên cứu tích cực về việc thêm cốt cho coc xi măng đất Sử dụng thủy tinh ítphổ biến hơn do độ bền của phương pháp không thực sự khả quan, còn điện hóarất ít dùng do đòi hỏi tương đối về công nghệ.

> Phương pháp sinh học Là một phương pháp mới sử dụng hoạt động của vi sinhvật đế làm thay đối đặc tính của đất yếu, rút bớt nước úng trong vùng địa chấtcông trình Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời gian thi côngtương đối dài, nhưng lại được khá nhiều ủng hộ về phương diện kinh tế

> Các phương pháp thủy lực Đây là nhóm phương pháp lớn như là sử dụng cocthấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử dụng bơm chânkhông, sử dụng điện thẩm Các phương pháp phân làm hai nhóm chính, nhóm mộtchủ yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi hỏi một lượng tươngđối thời gian và còn khiêm tốn về tính kinh tế Nhóm hai ngoài mục đích trên cònmuốn mượn lực nén thủy lực đế gia cố đất, nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ,thời gian thi công giảm đi và tính kinh tế được cải thiện đáng kế

> Ngoài ra còn có các phương pháp mới được nghiên cún như rung hỗn hợp, đâmxuyên, bơm cát

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ĐÁT YẾU HAY DÙNG

4.1 Phưong pháp xử lý nền bằng đệm cát

Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước (sét nhão,sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn ) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m

Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp lớp đất yếu

có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt trung, hạt thô đầm chặt Việc thay thế lớpđất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:

Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trò nhưmột lớp chịu tải, tiếp thu tài trong công trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bêndưới.

• Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại úng suất

do tài trong ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát

• Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng

• Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền dất yếu có the tiếpnhận được

• Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kế cả khi có tài trong ngang tác dụng,

vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt

• Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tảicủa nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình

đối rộng rãi

• Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m Không nên sửdụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốnkém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ốn định

4.2 Phương pháp đầm chặt lóp đất mặt (cố kết đóng)

Khi gặp trường hợp nền đất yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì có thế sử dụngphương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt của đất và làm giảm tínhnén lún

Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác dụng như một tầng đệm đất, khôngnhững có ưu điểm như phương pháp đệm cát mà cón có ưu điếm là tận dụng được nền đấtthiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào đắp

Đế đầm chặt lớp đất mặt, người ta có thế dùng nhiều biện pháp khác nhau, thườnghay dùng nhất là phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp này quả đầm trọng

lượng 1 - 4 tấn (có khi 5-7 tấn) và đường kính không nhở hơn 1 m Đế hiệu quả tốt khichọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/ cm2 vớiloại đất sét và 0,15kg/cm2 với đất loại cát.

Cố kết đóng cho phép tăng cường độ và sức chịu tải và giảm độ lún của nền Công nghệđược dùng đế gia cố nền đất yếu ở Hà Nội, Hải Phòng và TP HCM Quả đấm bằng khối

bê tông đúc sẵn có trọng lượng từ 10 - 15 tấn được nhấc lên bằng cẩu và rơi xuống bềmặt từ độ cao 10-15m đế đầm chặt nền Khoảng cách giữa các hố đầm là 3x3, 4x4 hoặc5x5m Độ sâu ảnh hưởng của đầm chặt cố kết động được tính bằng:

D = 0,5 VWH

Trong đó:

D - độ sâu hữu hiệu được đầm chặt

H - Chiều cao rơi quả đấm, m

Sau khi đầm chặt tại một điếm một vài lần cát và đá được đổ đầy hố đầm Phươngphá cố kết động đế gia cố nền đất yếu đơn giản và kinh tế, thích hợp với hiện tượngmới san lấp và đất đắp cần thiết kiểm tra hiệu quả công tác đầm chặt trước và saukhi đầm bằng các thiết bị xuyên hoặc nén ngang trong hố khoan

4.3 Bệ phản áp

Bệ phản áp thường được dùng để tăng độ ổn định của khối đất đắp của nềnđường hoặc nền đê trên nền đất yếu Phương pháp đơn giản song có giới hạn làphát sinh độ lún phụ của bệ phản áp và diện tích chiếm đất đế xây dựng bệ phản

áp Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp được thiết kế từ các chỉ tiêu về sứckháng cắt của đất yếu, chiều dày, chiều sâu lớp đất yếu và trọng lượng của bệ phản

áp Bệ phản áp cũng được sử dụng đế bảo vệ đê điều, chống mạch sủi và cát sủi

4.4 Phương pháp gia tải nén trước

Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nướcthẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép Tải trọnggia tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai Trong thờigian chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc Lớp đất đắp đế gia tải được dỡkhi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra Phương pháp này có thế sử dụng đế xử lýkhi gặp nền đất vếư như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà nước.Dùng phương pháp này có các ưu điểm sau:

Các biện pháp thực hiện:

> Chất tải trong (cát, sỏi, gạch, đá ) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dựkiến thiết kế trên nền đất yếu, đế chọn nền chịu tải trước và lún trước khi xâydựng công trình

> Dùng giếng cát hoặc bấc thấm đế thoát nước ra khỏi lỗ rồng, tăng nhanh quátrình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian

Tuỳ yêu cầu cụ thế của công trình, điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văncủa nơi xây dưng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp, có thế dùng đơn lẻ hoặc kếthợp cả hai biện pháp trên

Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất đế xử lý nềnđất yếu Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nềnmột cách chi tiết Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định bằng các phương phápthông thường Nên sử dụng thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rồng đồng thờikhoan 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 hu hỏng

Phương pháp gia tải truớc được dùng để xử lý nền móng của Rạp xiếc Trung ương(Hà Nội, Viện nhi Thuỵ Điển (Hà Nội), Trường Đại học Hàng Hải (Hải Phòng) vàmột loạt công trình tại phía Nam

4.5 Gia tải trước vói thoát nước thẳng đứng

Trong rất nhiều trường hợp, thời gian gia tải trước cần thiết được rút ngắn

đế xây dựng công trình, vì vậy tốc độ cố kết của nền được tăng do sử dụng cọc cáthoặc bằng thoát nước Cọc cát được đóng bằng công nghệ rung ống chống đếchiếm đất, sau đó cát được làm đầy ống và rung đế đầm chặt Cọc cát có đườngkính 30-40cm Có thế được thi công đến 6-9m Giải pháp cọc cát đã được áp dụng

đế xử lý nền móng một số công trình ở TP Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng,

Hà Nội

Bản nhựa được dùng đế xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ 1980.Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điến được sử dụng đế thi công bản nhựa Côngnghệ cho phép tăng cường độ đất nền và giảm thời gian cố kết

Tại ven sông Sài Gòn đã xây dựng một bế chứa với các kích thước hình học

và tải trọng đường kính 43m, chiều cao 15m, tải trọng 20.000tấn Nen công trình

là đất yếu có chiều dày lớn được xử lý nền bằng bản nhựa thoát nước thắng đứngkết hợp với gia tải bằng hút chân không Độ lún được tính xấp xỉ 1,0m Ket quả độlún thực tế sau 2 lần gia tải là 3,26m(lần đầu độ lún bằng 2,4m và lần sau độ lúnbằng 0,86m), ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và dự tính Sự khác nhau có thế

do quá trình tính toán chưa kế đến biến dạng ngang của nền và điều kiện côngtrình đặt ven sông Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trước với thoát nướcthắng đứng rất cần thiết đặt hệ quan trắc lún

4.6 Phưong pháp xử lý nên đât yêu băng bâc thâm

Là phương pháp kỹ thuật thoát nước thắng đứng bằng bấc thấmkết hợp vớigia tải trước Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ thì cóthể bố trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết Phương pháp này thườngdùng để xử lý nền đường đắp trên nền dẩt vếư Phương pháp bấc thấm (PVD) cótác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗngcủa đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng Ket quả là làm tăng nhanhquá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lúnquy định trong thời gian cho phép Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập,nhưng trong trường hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta có thế sử dụng kếthợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp caothêm nền đường so với chiều dày thiết kế 2 - 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phầngia tải đó đi ở thời điểm mà nền đường đạt được độ ]ún cuối cùng như trường hợpnền đắp không gia tải Bấc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõị chất dẽo (hay bìacứng) được bao ngoài bằng vât liẽư tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuậtPolypropyĩene hay Poĩyesie không dệt ) Bấc thấm có các tính chất vật lý đặctrưng sau:

chất dẽo

dất vếư bão hòa nước

Lóp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không dệt hayvât liêu giấy tống hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung

quanh, đồng thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị Lõichất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đuờng cho nuớc thấmdọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn Neu so sánh hệ số thấm nướcgiữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ

lớn có thế ép nước trong lỗ rỗng của đất thoát tự do ra ngoài

4.7 Gia cưòng nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ

Cọc tiết diện nhỏ được hiếu là các loại cọc có đường kính hoặc cạnh tù’ 10đến 25cm Cọc nhỏ có thế được thi công bằng công nghệ đóng, ép, khoan phun.Cọc nhở được dùng đế gia cố nền móng cho các công trình nhà, đường sá, đất đắp

và các dạng kết cấu khác Cọc nhở là một giải pháp tốt đế xử lý nền đất yếu vìmang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phívật liệu, thi công đơn giản, đồng thời truyền tải trọng công trình xuống các lớp đấtyếu hơn, giảm độ lún tống cộng và độ lún lệch của công trình

4.8 Cọc tre và cọc tràm

Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống đế xử lýnền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu Cọc tràm và tre có chiều dài

từ 3 - 6m được đóng đế gia cường nền đất với mực đích làm tăng khả năng chịu tải

và giảm độ lún Theo kinh nghiệm, thường 25 cọc tre hoặc cọc tràm được đóngcho lm2 Tuy vậy nên dự tính sức chịu tải và độ lún của móng cọc tre hoặc cọctràm bằng các phương pháp tính toán theo thông lệ Việc sử dụng cọc tràm trongđiều kiện đất nền và tải trọng không hợp lý đòi hỏi phải chống lún bằng cọc tiếtdiện nhỏ^1

4.9 Phưong pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát

Nhằm giảm độ lún và tăng cường độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã đầm chặtđược sử dụng.Cát và đá được đầm bằng hệ thống đầm rung và có thể sử dụng côngnghệ đầm trong ống chống Đã sử dụng công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựngmột số công trình tại Tp, Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu Sức chịutải của cọc cát phụ thuộc vào áp lực bên của đất yếu tác dụng lên cọc Theo Broms(1987) áp lực tới hạn bằng 25 Cu với Cu = 20kPa, cọc cát d> 40cm có sức chịu tải

coc cứng khác (bẽ tông, bẽ tỏng cốt thép, coc gồ, coc cừ trảm, coc tre ) là một bộphận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tài tronu xuống đất nền,mạng lưới coc cát làm nhiệm vụ gia cổ nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát.Việc sử dụng coc cát đế gia cổ nền có những ưu điểm nổi bật sau: Coc cát làmnhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quátrình cố kết và độ lún ốn định diễn ra nhanh hơn; Nen đất được ép chặt do ốngthép tạo lồ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trongđất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi

xử lý; Cọc cát thi công đơn giản, vât liêu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so vớidùng các loại vật liệu khác Cọc cát thường được dùng đế gia cổ nền đất yếu cóchiều dày > 3m

4.10 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng đất

Coc vôi thường được dùng đế xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Thanbùn, bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão Việc sử dụng coc vôi có những tácdụng sau:

• Sau khi coc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho

đất xung quanh nén chặt lại

• Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho

nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ âm và tăng nhanh quá trình nén chặt

• Sau khi xử lý bằng coc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đấtgiảm 5-8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5-3 lần.

Việc chế tạo coc xi măng đất cũng giống như đối với coc đất - vôi, ở đây xilôchứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước Lưu ý sàng ximăng trước khi đốvào xilô đế đảm bảo ximăng không bị vón cục và các hạt ximăng có kích thướcđều < 0,2mm, đế không bị tắc ổng phun Hàm lượng ximăng có thế tù' 7-15% vàkết quả cho thấy gia cố đất bằng ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệuquả cao hơn đất bùn gốc sét

Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lêntù' 4-5 lần so với khi chưa gia cố Ớ nước ta đã sử dụng loại coc đất-ximăng này đế

xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triến vọng sử dụng loại cọc đất-ximăngnày đế gia cố nền là rất tốt

Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điến được dùng đế chế tạo cùng đất xi măng

và đất vôi Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và áp dụng hiện trườngcho thấy:

- Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nước và gia cường nền Đây là giảipháp công nghệ thích hợp đế gia cố sâu nền đất yếu

- Các chỉ tiêu về cường độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền, hàmlượng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lượng xi măng và vôi sử dụng

- Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với vôi Tỷ lệ phần trămthường dùng là 8 - 12% và tỷ lệ phẩn trăm của xi măng là 12 - 15% trọng lượng khôcủa đất

- Thiết bị Thuỵ Điển có khả năng thi công cọc đất xi măng

- Có thế dùng thiết bị xuyên có cánh đế kiếm tra chất lưọng cọc

- Cọc đất xi măng được dùng để gia cố nền đường, nền nhà, khu công nghiệp, nềnđê

-Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ đất vôi

5 CÁC CÔNG TRÌNH CÓ NỀN MÓNG YẾU ĐÃ ĐƯỢC xử LÝ Ở VIỆT NAM

Trong nhũng năm vừa qua các công trình giao thông được nâng cấp cải tạo và xâydưng mới, cùng với sự phát triến công nghệ, các dự án xây dựng giao thông đã ápdụng hầu hết các phưong pháp trên thế giới đế xử lý nền đất vếư như:

- Quốc lộ 1A: sử dụng coc cát, bệ phản áp (đầu cầu Phù Đống), bấc thấm, vải địa kỹthuật (đoạn Cà Mau - Năm Căn)

- Quốc lộ 5: bấc thấm kết hợp vải địa kỹ thuật, tầng đệm cát, vét bùn

- Quốc lộ 18,10: coc cát, tầng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm

- Dự án đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1): thay đất yếu, làm rãnh ngầm hạ mựcnước ngầm, thả đá hộc (Km89 - Km92)

- Dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương: cầu cạn, vét bùn thay đất, giếng cát,bấc thấm, sàn giảm tải

- Những công nghệ mới như coc xi măng - đất áp dụng đế xử lý nền mỏng sân bayTrà Nóc (TP cần Thơ), đường vào khu khí điện đạm Cà Mau

- Hút chân không áp dụng đế xử lý nền mỏng nhà máy khí điện đạm Cà Mau

Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú cácphương pháp xử lý nền mỏng trong công tác xây dựng nền đường qua vùng địa hình