OCDI TIENG VIET Phan 5 Chuong 7

Trong thiết kế cảng và các công trình bến, loại nền móng thích hợp sẽ được chọn lựa căn cứ vào tầm quan trọng của công trình và điều kiện đất nềnNếu đất nền có lớp đất sét yếu, thì độ ổn định và độ lún của nền móng sẽ phải xem xét kỹ lưỡng. nếu đất nền gồm các lớp cát rời, thì ảnh hưởng của yếu tố hóa lỏng do động đất sẽ được đề cập đếnNếu sức chịu tải của đất nền không đủ so với tải trọng của kết cấu thì cần thiết phải tính đến giải pháp móng cọc và cải tạo đất nền cho công trình

Chơng 7 Các phơng pháp cải tạo đất

7.1 Khái quát :

Để ngăn ngừa đất yếu bị phá hoại ngời ta tiến hành cải tạo đất Phơng pháp cải tạo thích hợp đợc lựa chọn dựa theo các đặc trng của đất nền, loại và quy mô của công trình, tính thuận lợi và thời gian thi công, các yếu tố kinh tế, ảnh hởng đến môi trờng

và các yếu tố khác

7.2 Phơng pháp thay đất:

Thiết kế phơng pháp thay đất đợc thực hiện trên cơ sở xem xét ổn định trợt cung tròn,

độ lún của đất nền và tính dễ thi công của phơng pháp thay thế

[Chú giải]

Phơng pháp thay đất đợc phân loại thành phơng pháp đào bỏ đi và thay thế và phơng pháp thay thế ỡng bức Phơng pháp thay thế cỡng bức bao gồm cỡng bức bằng tự trọng khối đắp, bằng nổ mìn, vàbằng phơng pháp cọc cát đầm chặt1)

(4) Kiểm tra sự hóa lỏng :

Có thể đánh giá sự hóa lỏng dựa trên phân bố thành phần hạt và giá trị N của cát thay thế Khiviệc này khó khăn có thể đánh giá sự hóa lỏng bằng thí nghiệm ba trục chu kỳ (xem phần II, Ch-

ơng 13: Sự hóa lỏng) Khi sự hóa lỏng là yếu tố chủ đạo trong thiết kế, có thể xem xét từ giai

đoạn chọn vật liệu thay thế Nếu không đạt đợc cờng độ cần thiết theo giá trị N thì cát thay thế cóthể phải đầm chặt

5) Cát thay thế cần có sự phân bố thành phần hạt thích hợp với hàm lợng bùn và sét thấp Thờngthành phần hạt mịn giữ thấp hơn 15%

6) Giá trị N của cát thay thế chịu ảnh hởng của cỡ hạt và phân bố cỡ hạt, trình tự thực hiện và trình tựthay đất, thời gian chờ đợi, gia tải và các yếu tố khác Theo một số trờng hợp thực tế, giá trị N củacát thay thế thờng bằng 10 khi đổ đồng thời với khối lợng lớn từ các xà lan mở đáy có dung tíchlớn, và bằng 5 khi đợc đổ bằng gầu ngoạm từ các tầu chở cát và thậm chí còn nhỏ hơn khi đổbằng các tầu bơm hút Một số trờng hợp thực tế cho thấy các giá trị N củacát thay thế xốp sẽ tănglên khi dùng gia tải và thời gian chờ đợi (sau khi đổ cát thay thế, sau khi chứa trong đống, sau khi

đợc cải tạo và các yếu tố khác

7.3.2 Xác định chiều cao và chiều rộng khối đắp :

[1] Chiều cao và chiều rộng của khối đắp cần để cải tạo đất :

Chiều cao và chiều rộng của khối đắp cần đợc xác định bằng cách xem xét về sự gia tăng cờng độ yêu cầu của đất để đảm bảo ổn định cho công trình sẽ đợc xây dựng cũng nh về độ lún cho phép, ảnh hởng đến khu vực chung quanh và các yếu tố khác.

h : chiều cao khối đắp (m)

H : chiều dầy lớp đất sét (m)

Hình C-7.3.1 Chiều rộng khối đắp trong phơng pháp

thoát nớc đứng

Chiều rộng trung bình Chiều rộng đắp trên cùng (đất đắp) Diện tích cải tạo

(Đất thấm)

ờng đợc dùng cho điều kiện đất cực kỳ mềm khi thi công trên đất liền Thờng một bó gồm 4cọc cát đợc cắm đồng thời bằng một thiết bị đóng cọc cỡ nhỏ Trong các công trình biển cáccọc gói sẵn đờng kính 40 cm hoặc lớn hơn thờng đợc dùng phổ biến để cải tạo đất nền cực kỳyếu.

(2) Cát dùng cho cọc cát:

Cát dùng cho cọc cát cần có tính thấm cao cũng nh kích thớc hạt thích hợp để không bị cáchạt sét bít chặt Phân bố cỡ hạt của cát đã dùng trong các công trình thực tế cho trên hình T- 7.3.1 Cát có thành phần mịn cao hơn một chút hiện nay cũng đã đợc sử dụng.

(3) Vật liệu dùng cho bấc thấm bằng nhựa:

Thay cho cọc cát, đôi khi ngời ta dùng các bấc thấm bằng chất dẻo Trong thiết kế bấc thấm ,bấc thấm đợc tính đổi ra cọc cát có đờng kính sao cho chu vi bằng với chu vi của bấc thấm để

có thể áp dụng đợc phơng pháp thiết kế truyền thống Bằng cách lấy hệ số an toàn có giá trịcao hơn phơng pháp truyền thống, thiết kế đã đợc tiến hành với giả thiết rằng bấc thấm cóchiều rộng 10 cm và chiều dầy 5 cm sẽ tơng đơng với cọc cát đờng kính 5 cm Khi khả năngthoát nớc thấp cần xem xét khả năng sự trễ cố kết có thể xảy ra đặc biệt tại đỉnh của bấc thấm

đứng: ví dụ nh tại đáy của lớp cố kết

(4) Đệm cát:

Chiều dầy của đệm cát thờng bằng khoảng 1,0 đến 1,5 m đối với các công trình biển và 0,5

đến 1,0 m cho các công trình trên bờ Đệm cát có chiều dầy lớn có thể gây khó khăn cho việc

đóng bấc thấm, nhng chiều dầy nhỏ có thể mất tính thấm do không lọc đợc các hạt sét Khikhả năng thoát nớc của đệm cát thấp có thể xảy ra sự trễ cố kết do mất đầu thoát nớc trongcác bấc thấm Khi đó sự chậm trễ cố kết xẩy ra rõ hơn chung quanh trung tâm của vùng trải

đệm cát Vì vậy vật liệu đệm cát cần có tính thấm cao Đối với trờng hợp mà sự chậm trễ xảy

ra do đệm cát có tính thấm thấp hoặc do vùng cải tạo đất rộng thì có thể sử dụng bài toán xấp

De : đờng kính vùng thoát nớc có hiệu (cm).

Dw : đờng kính của cọc thoát nớc (cm)

Lớp không thấm

De = 1,128D đối với bố trí ô vuông.

De = 1,050D đối với bố trí mạng tam giác

7.4 Phơng pháp trộn sâu

7.4.1 Nguyên tắc thiết kế

[ 1 ] Phạm vi áp dụng

Hình T-7.3.4 Biểu đồ tính cố kết ngang

(1) Phơng pháp thiết kế đợc mô tả trong mục này cần đợc áp dụng để cải tạo đất bên dới các công trình trọng lực nh đê chắn sóng, tờng bến và kè bờ.

(2) Phơng pháp thiết kế này có thể áp dụng cho các công trình cải tạo đất dạng khối và dạng tờng.

(3) Khi áp dụng phơng pháp trộn sâu cho các công trình cảng và bến cảng, một kết cấu cứng

d-ới đất đợc hình thành bởi sự gối lên nhau của các cột đất đã đợc gia cố bởi các máy trộn.Việc bố trí cải tạo đợc lựa chọn tùy theo kết cấu bên trên hay các đặc trng của đất nền Dạngkhối và dạng tờng trình bày trên Hình C-7.4.1 là các kiểu điển hình trong cải tạo đát các

công trình cảng và bến cảng Trong mục này sẽ thảo luận hai cách bố trí này

(4) Cải tạo dạng tờng bao gồm các tờng dài và ngắn nh trình bày trên Hình C-7.4.1(b) Quanniệm cơ bản của thiết kế này là tờng dài có chức năng truyền các ngoại lực đến lớp đất cứngcòn tờng ngắn có chức năng tăng độ đồng nhất của đất đã cải tạo

Định nghĩa của các thuật ngữ chính nh sau:

Đất đã đợc gia cố: đất đã đợc xử lý bằng phơng pháp trộn sâu

Khối đã đợc gia cố : một loại kết cấu dới đất bao gồm đất đã đợc gia cố (trong cải tạo dạng Hệthống đất nền đã đợc cải tạo : hệ thống bao gồm đất nền đã đợc cải tạo và kết cấu bên trêngiữa các mặt phẳng đứng đi qua mũi và gót của đất nền đã đợc cải tạo

Sự ổn định ngoài: kiểm tra ổn định khi khối đã đợc gia cố và kết cấu bên trên đợc xem nh mộtkhối cứng thống nhất

Sự ổn định trong: kiểm tra sự phá hoại bên trong trong khối đất đã đợc gia cố với điều kiện đã

cố có thể đợc xem nh một loại kết cấu dới đất Vì lý do đó phân tích ổn định nên đợc thực hiện

Hình C-7.4.1 Các kiểu cải tạo đất điển hình theo phơng pháp trộn sâu

nh đối với sự ổn định của toàn bộ kết cấu (ổn định ngoài), cờng độ của bản thân khối đất đã

đ-ợc gia cố (ổn định trong), chuyển vị ngang và lật của khối đã đđ-ợc gia cố nh một khối cứng

[Chỉ dẫn kĩ thuật]:

Trong thiết kế trộn sâu có thể tham khảo Sổ tay kỹ thuật của Ph“ ơng pháp trộn sâu trong cáccông trình biển và Sổ tay kỹ thuật cho Ph” “ ơng pháp trộn sâu trong thi công các công trình trên

đất liền ”

7.4.2 Giả thiết về kích thớc khối đã đợc gia cố

[ 1 ] Thiết kế trộn cho đất gia cố.

Tỷ lệ trộn đất và xi măng cho đất gia cố cần đợc xác định bằng các thí nghiệm trộn trong phòng hoặc thí nghiệm tại hiện trờng

[ 2 ] ứng suất cho phép của khối đã đợc gia cố.

ứng suất cho phép của khối đã đợc gia cố cần đợc xác định thích hợp để kiểm tra ổn

σca : ứng suất nén cho phép (kN/m2)

F : hệ số an toàn của vật liệu

α : hệ số diện tích tiết diện ngang có hiệu của cột đất gia cố

γ : hệ số hiệu chỉnh do cờng độ bị phân tán

quf : cờng độ chịu nén không thoát nớc trung bình của đất đã đợc gia cố tại hiện trờng.(2) ứng suất hình thành trong khối đất đã đợc gia cố cần thấp hơn ứng suất nén cho phép σca ,ứng suất cắt cho phép τa và ứng suất kéo cho phép σta đợc cho theo các phơng trình sau :

τa = σca/2 (7.4.2)

σta = 0,15 σca≤ 200kN/m2 (7.4.3)khi về cờng độ của đất nền đã giả thiết là đồng nhất

(3) Trong thiết kế, khối đã đợc gia cố đợc giả thiết nh một kết cấu cứng có cờng độ đồng nhất Tuy nhiên tại thực địa có thể hình thành một khối không đồng nhất tùy theo thao tác của cácmáy thi công và phơng pháp tạo sự chồng lấn của các cột gia cố để hình thành khối gia cố Hệ

số an toàn và các hệ số khác trong phơng trình (7.4.1) là các hệ số chiết giảm kể đến sự

không đồng nhất đó của đất nền đã đợc cải tạo, trong khi đó,cờng độ của đất nền giả thiết là

đồng nhất

(a) Hệ số an toàn về vật liệu (F)

Do ứng suất nén cho phép σca dựa trên ứng suất nén không thoát nớc,cần xác định một giảtị

an toàn phù hợp bằng cách xét đến ảnh hởng của sự dão và chất tải chu kỳ, tầm quantrọng của kết cấu, loại tải trọng, phơng pháp tính toán thiết kế và độ tin cậy của vật liệu.Trong các công trình trớc đây hệ số an toàn thờng lấy bằng 3,0 đối với điều kiện bình thờng

và 2,0 đối với điều kiện động đất

(b) Hệ số tiết diện ngang có hiệu của cột đất đã gia cố (α)

Khi đã đợc gia cố bằng máy trộn sâu (DM) có nhiều lỡi trộn, tiết diện ngang của khối gia

cố bao gồm một nhóm các vòng tròn, nh trên hình T-7.4.1 Trong cải tạo dạng khối và

dạng tờng, các cột gia cố chồng lên nhau tạo ra khối gia cố nh trên hình T-7.4.2 Trong cả

hai trờng hợp này, chiều dài phần có liên kết nhau dọc theo các đờng chồng lấn nhỏ hơn sovới các các đờng khác Hệ số tiết diện ngang có hiệu của cột đất đã gia cố α đợc xác định

để hiệu chỉnh phần đất không đợc xử lý đó

Hệ số tin cậy của sự chồng lấn (β).

Phần chồng lấn đợc tạo nên bởi sự liên kết một cột gia cố còn tơi với một cột đã có sẵn Do

đó cần phải kể đến độ chính xác khi thực hiện và sự chiết giảm về cờng độ Hệ số tin cậycủa sự chồng lấn là tỷ số giữa cờng độ của phần chồng lấn và cờng độ của đất đợc gia cố

Nó phụ thuộc vào khoảng thời gian của sự chồng lấn, khả năng trộn của máy, phơng phápcung cấp chất gia cố và các vấn đề khác Hệ số β có thể lấy gần đúng trong khoảng 0,8 và0,9

(d) Hệ số hiệu chỉnh cờng độ bị phân tán (γ)

Cờng độ của đất gia cố tại thực địa cho thấy bị phân tán rất lớn xét theo cờng độ nén khôngthoát nớc Hệ số hiệu chỉnh cờng độ bị phân tán nhằm tính đến sự phân tán cờng độ đó.(4) Cờng độ của đất đợc gia cố trong phòng thí nghiệm và tại hiện trờng

Cờng độ chịu nén không thoát nớc trung bình của đất gia cố tại hiện trờng quf có thể có quan

hệ với cờng độ chịu nén không thoát nớc trung bình của đất gia cố trong phòng thí nghiệm qul

7.4.3 Tính toán ngoại lực

Các ngoại lực tác dụng lên khối gia cố cần đợc xác định đúng đắn, tơng ứng cho ổn

định ngoài, ổn định trong và chuyển vị của khối gia cố.

động nh đã trình bày trong Phần II, Chơng 14 áp lực đất và áp lực nớc Để phân tích ổn định

trong , Pa thể hiện áp lực đất chủ động ,còn Pp cần đợc xác định một cách thích hợp trongphạm vi áp lực đất bị động và áp lực đất tĩnh khi xem xét ổn định ngoài

(4) Thực nghiệm đã khẳng định rằng lực dính tác động trên các mặt đứng của các mặt chủ động

và bị động của khối gia cố Trong trờng hợp đắp đất phía sau, ma sát âm do độ lún cố kết của

đất không gia cố tác động theo chiều đi xuống trên bề mặt đứng của mặt chủ động của khôígia cố Do đó các lực dính mà đã trình bày ở trên cần đợc xét đến trong điều kiện bình thờng5).Mặt khác trong điều kiện động đất Pav và Ppv có thể giả thiết tác động theo các hớng thuận lợi

để phân tích cho cả ổn định trong và ngoài, vì khi tiến hành xem xét thiết kế thiên về an toànthì cả hai lực khối lợng dao động của khối gia cố và áp lực đất do động đất đã tác động đồngthời khi xảy ra động đất

Hình T-7.4.1 Chiều rộng có hiệu

quy định của máy trộn Hình T-7.4.2 Các mặt liên kết.

Chiều rộng phần chồng lên nhau Mặt nối

Hình T-7.4.3 Các ngoại lực tác động trên khối gia cố

Các ký hiệu dùng trong hình T-7.4.3 nh sau :

Pa : áp lực đất tổng cộng trên chiều dài đơn vị tác động trên mặt đứng của mặt phía chủ động

(kN/m)

W4 : trọng lợng chiều dài đơn vị của khối đất gia cố (kN/m)

HK4 : lực quán tính do động đất tác động trên khối đất gia cố (kN/m)

Pav : lực dính đứng tổng cộng trên chiều dài đơn vị, tác động trên mặt đứng của mặt phía chủ

R : sức kháng cắt trên chiều dài đơn vị tác động trên đáy của khối gia cố (kN/m)

T : phản lực trên chiều dài đơn vị tác động trên đáy của khối gia cố (kN/m)

t1, t2 : áp lực phản lực trên chiều dài đơn vị tơng ứng tại chân và cạnh của khối gia cố (kN/m)

W1 : trọng lợng của chiều dài đơn vị của kết cấu bên trên (gia tải, đất bên trên, kết cấu bên

trên và các loại khác) (kN/m)

HK1 : lực quán tính do động đất trên chiều dài đơn vị tác động trên kết cấu (kN/m)

W2 : trọng lợng chiều dài đơn vị của khối đá đổ (kN/m)

HK2 : lực quán tính do động đất trên chiều dài đơn vị , tác động trên khối đá đổ (kN/m)

W3 : trọng lợng của chiều dài đơn vị đất đắp phía sau (kN/m)

HK3 : lực quán tính do động đất trên chiều dài đơn vị, tác động trên đất đắp phía sau (kN/m)

W4 : Trọng lợng chiều dài đơn vị của khối đá đổ (kN/m

HK4 : Lực quán tính trên chiều dài đơn vị do động đất tác động lên khối gia cố (kN/m)

Trong trờng hợp

độ ổn định tờng

điển hình

Những ngoại lực sau đây chỉ xem xét trong trờng hợp cải tạo đất dạng tờng :

(kN/m)

HK5’ : lực quán tính do động đất tác động trên đất không gia cố nằm giữa các tờng dọc (kN/m)

Để đánh giá các ngoại lực trên đất nền hóa lỏng khi xảy ra động đất cần xem xét đến áp lực n ớc

động Việc tính toán áp lực nớc động đã trình bày trong Phần II, 14.4.2 áp lực nớc động khi

Phơng pháp xử lý đất trọng lợng nhẹ là tạo ra trọng lợng nhẹ một cách nhân tạo và đất nền ổn

định bằng cách trộn thêm vật liệu nhẹ và các phụ giá tạo cứng vào đất ở trạng thái vữa của đấtnạo vét hoặc đất đào từ các công trình xây dựng, sau đó trộn làm vật liệu tôn tạo hoặc đắp phíasau Khi sử dụng bọt khí làm vật liệu nhẹ thì đợc gọi là đất đợc xử lý bọt, khi sử dụng các hạt EPS(polistyrol mở rộng) thì đợc gọi là đất đợc xử lý hạt

Phơng pháp xử lý đất trọng lợng nhẹ có các đặc điểm sau :

(1) Trọng lợng bằng khoảng một nửa của cát bình thờng trong không khí và khoảng một phầnnăm trong nớc biển Trọng lợng nhẹ nh vậy có thể tránh hoặc giảm độ lún của đất do tôn tạohoặc đắp phía sau

(2) Do có trọng lợng nhẹ và cờng độ cao nên làm giảm áp lực đất khi xảy ra động đất Điều đógiúp cho tạo đợc các kết cấu hoặc đất tôn tạo chịu đợc động đất

3) Sử dụng đợc bùn do nạo vét mà thờng đợc xử lý nh chất thải trong cảng và bến cảng, hoặc đấtthải do các công trình xây dựng trên đất liền Do đó việc sử dụng đất đợc xử lý có trọng lợngnhẹ có thể làm giảm lợng vật liệu thải cần phải mang đi đổ ở các bãi thải

[Chỉ dẫn kĩ thuật] :

Tham khảo Sổ tay kỹ thuật về ph“ ơng pháp xử lý đất trọng lợng nhẹ trong Cảng, Bến cảng vàSân bay về các chi tiết thiết kế dựa theo ph” ơng pháp này

7.5.2 Khái niệm thiết kế cơ bản :

Đất xử lý trọng lợng nhẹ, là loại vật liệu gia cố địa kỹ thuật có trọng lợng nhẹ, có thể phù hợp với các phơng pháp thiết kế kết cấu đất đã trình bày trong Chơng 2 Sức chịu tải Móng nông đến Chơng 6 ổn định mái dốc

[Chú giải]:

Ngoài các thí nghiệm trộn ra phơng pháp thiết kế đất xử lý trọng lợng nhẹ về cơ bản giống nh đối vớicác kết cấu đất khác6)

[Chỉ dẫn kĩ thuật ]

Các đặc trng của đất xử lý trọng lợng nhẹ cần đợc đánh giá bằng các thí nghiệm trong phòng có kể

đến các điều kiện môi trờng và thi công của hiện trờng Chúng có thể đợc đánh giá nh sau:

(1) Trọng lợng đơn vị

Trọng lợng đơn vị γt có thể lấy trong phạm vi từ 6 đến 15 kN/m3 bằng cách điều chỉnh lợng vậtliệu nhẹ và nớc Khi đợc sử dụng trong cảng và công trình cảng, công tác chế tạo có thể khókhăn và có thể gặp nguy hiểm do bị nổi lên khi mức nớc biển dâng cao nếu trọng lợng riêngnhỏ hơn của nớc biển Do vậy trọng lợng riêng thiết kế thờng lấy các giá trị sau đây:

Cờng độ tĩnh của đất xử lý trọng lợng nhẹ chủ yếu do cờng độ hóa cứng hình thành bởi sự

đông cứng của xi măng Đất xử lý trọng lợng nhẹ thờng dùng trong phạm vi cờng độ 100 ∼ 500kN/m2 xét theo cờng độ chịu nén không thoát nớc qu Do có chứa bọt khí hay các hạt EPS cóthể dự kiến sự không tăng cờng độ khi áp lực chung quanh tăng, nhng cờng độ d bằng khoảng

70% của cờng độ đỉnh Hệ số an toàn F, đợc định nghĩa nh tỷ số của cờng độ thí nghiệm trongphòng và cờng độ thiết kế, thờng có thể lấy bằng giữa 2 và 3.

(3) ứng suất cắt cố kết

ứng suất cắt cố kết py có thể tính toán theo phơng trình sau :

py = 1,4 qu (7.5.1) (4) Hệ số ma sát

Để phân tích ổn định ngoài, khi giả thiết đất xử lý trọng lợng nhẹ sẽ là một khối đất cứng, nóichung hệ số ma sát giữa đất xử lý trọng lợng nhẹ và cát ( hoặc đá đổ) có thể chấp nhận cácgiá trị sau đây:

đó có thể đợc dùng nh mô đun biến dạng trong thiết kế Khi không có các thí nghiệm nh vậy

có thể tính mô đun này theo cờng độ chịu nén không thoát nớc qu theo phơng trình sau đây :

E50 = ( 100 ∼ 200 ) qu ( 7.5.2)

Mô đun biến dạng cho nh trên tơng ứng với mức biến dạng 0,05% ∼ 0,2%

(6) Hệ số Poisson

Hệ số Poisson ν của đất xử lý trọng lợng nhẹ thay đổi tùy theo mức ứng suất và trạng thái trớc

và sau khi đạt đến cờng độ đỉnh Khi gia tải nhỏ hơn ứng suất tiếp cố kết của đất đã xử lý thì

có thể sử dụng các giá trị sau đây :

đất xử lý bọt : ν = 0,10

(7) Các đặc trng động

Mô đun cắt G, hệ số cản động h, sự phụ thuộc biến dạng của G và h, hệ số Poisson ν dùngtrong phân tích động có thể nhận đợc từ các thí nghiệm trong phòng Có thể tính toán chúngbằng một phơng pháp đơn giản hóa khi so sánh cờng độ chịu nén không thoát nớc và các kếtquả thí nghiệm truyền siêu âm

Khi tính toán áp lực đất của đất xử lý trọng lợng nhẹ trong các điều kiện thông thờng và có

động đất có thể áp dụng phơng pháp đã trình bày trong 7.8 áp lực đất chủ đọng của vật liệu

địa kỹ thuật đã hóa cứng

7.5.3 Thiết kế pha trộn của đất xử lý

(1) Cần thực hiện thiết kế trộn để có đợc cờng độ và trọng lợng đơn vị yêu cầu tại hiện trờng

(2) Loại phụ gia đông cứng và làm nhẹ cần đợc xác định sau khi hiệu quả của

nó đã dợc các thí nghiệm khẳng định.

7.5.4 Kiểm tra khu vực sẽ xử lý.

Khu vực sẽ đắp bằng đất xử lý trọng lợng nhẹ cần đợc xác định thích hợp với loại kết cấu sẽ xây dựng ở đó và các điều kiện về ngoại lực cũng nh sự ổn định tổng thể của kết cấu và đất nền.

[Chú giải]

Phạm vi khu vực đắp bằng đất xử lý trọng lợng nhẹ thờng phụ thuộc vào mức độ làm nhẹ cần đạt

đến Điều đó có nghĩa là, khi áp dụng phơng pháp này để khống chế độ lún hay chuyển dịchngang thì nó đợc xác định từ các điều kiện độ lún hay chuyển vị cho phép; nếu để đảm bảo ổn

định thì đợc xác định từ điều kiện ổn định mái dốc; nếu để giảm áp lực đất thì đợc xác định từ các

điều kiện yêu cầu để giảm áp lực đất10)

7.5.5 Thí nghiệm xác định tính dễ thi công

Khi không có kinh nghiệm về thi công để tham khảo, hoặc khi phải thi công trong các

điều kiện đặc biệt thì phải thực hiện các thí nghiệm để khẳng định tính dễ thi công tr

-ớc khi bắt đầu thực hiện.

7.6 Phơng pháp thay thế bằng xỉ lò cao dạng hạt

7.6.1 Nguyên tắc thiết kế

Khi sử dụng xỉ lò cao dạng hạt để đắp phía sau tờng bến hay kè, để đắp, hoặc phủ

bề mặt đất nền yếu thì các đặc trng của vật liệu này cần đợc xét đến cẩn thận.

[Chú giải]

Xỉ lò cao dạng hạt là vật liệu hạt có đặc tính thủy lực tiềm ẩn mà cát tự nhiên không có và nó cứnghóa và ổn định theo thời gian Khi so hái hạt với trạng thái đã cứng hóa thì trạng thái hạt nóichung thể hiện các điều kiện thiết kế kém ổn định hơn Tuy nhiên trong một vài trờng hợp trạngthái đã cứng hóa có thể trở thành nguy hiểm cho sự ổn định của kết cấu Cần tiến hành kiểm tra

đầy dủ cho từng điều kiện

Bảng T-7.6.1 Phân bố thành phần hạt của xỉ lò cao dạng hạt

Phần trăm trọng lợng lọt qua sàng (%)4,75 mm 2,00 mm 0,85 mm 0,425 mm 0,250 mm 0,106 mm 0,075 mm

99∼100 80∼100 30∼75 7∼30 3∼15 1∼6 0∼4

(2) Trọng lợng đơn vị

Xỉ lò cao dạng hạt nhẹ hơn cát tự nhiên do nó có các bong bóng khí bên trong các hạt của chúng

và có tỷ số độ rỗng cao nhờ có hình dạng sắc cạnh và kích cỡ hạt đơn Theo các số liệu trớc đâytrọng lợng đơn vị ớt của xỉ lò cao dạng hạt thay đổi từ 8 đến 13 kN/m3 và trọng lợng đơn vị ngập n-

ớc là khoảng 7 kN/m3

(3) Tính thấm

Hệ số thấm của trạng thái hạt phụ thuộc vào tỷ sô độ rỗng Nói chung nó thay đổi từ 1ì10-1 đến

1ì100 cm/s Khi bị cứng hóa hệ số thấm giảm đến khoảng 1ì10-2 cm/s11)

6) Hóa lỏng khi xảy ra động đất

Khi xỉ lò cao dạng hạt dùng trong đắp phía sau, trong nhiều trờng hợp nó sẽ bị cứng hóa trongkhoảng 6 tháng do đặc trng thủy lực tiềm ẩn của nó Khi chắc chắn có cứng hóa, có thể bỏ qua

sự hóa lỏng Tuy nhiên có sự nguy hiểm của sự hóa lỏng của xỉ lò cao dạng hạt khi không bị cứnghóa Do đó trong trờng hợp này cần kiểm tra khả năng hóa lỏng, xem xỉ lò cao dạng hạt nh mộtvật liệu rời

7.7 Phơng pháp trộn trớc

7.7.1 Nguyên tắc thiết kế

[ 1 ] Phạm vi áp dụng.

Phơng pháp thiết kế trình bày trong mục này chỉ áp dụng cho đất nền đợc xử lý bằng phơng pháp trộn trớc nhằm giảm áp lực đất và ngăn ngừa sự hóa lỏng.

[Chú giải]

(1) ý nghĩa của các thuật ngữ chính sử dụng trong phơng pháp này nh sau:

Đất đã xử lý : đất đã đợc cải tạo bằng chất gia cố

Đất nền đã xử lý: đất nền đã đợc cải tạo bằng cách đắp đất đã xử lý

Khu vực cải tạo : khu vực đất nền đã xử lý bằng phơng pháp trộn trớc

Hàm lợng chất gia cố : tỷ số trọng lợng chất gia cố và trọng lợng khô của vật liệu mang (đất),tính theo phần trăm

Sự giảm áp lực đất: các biện pháp đợc thiết kế để giảm áp lực đất lên tờng ( áp lực đất chủ

động ) trong các điều kiện bình thờng và có động đất

(2) Trong phơng pháp trộn trớc các chất gia cố và chống phân ly đợc trộn trớc vào trong đất và đợcdùng làm vật liệu đắp Đất gia cố đợc chế tạo bằng cách đổ trong nớc để tạo nên đất nền ổn định.Việc cải tạo đất nền về nguyên tắc đợc hình thành nhờ chất gia cố nền xi măng tạo độ dính cho

đất dùng trong đất đắp bằng tác động cứng hóa hóa học giữa đất và chất gia cố Phơng pháp này

có thể áp dụng cho đất đắp phía sau tờng bến và kè bờ, để đắp các ô tờng

(3) Các loại đất có thể xử lý là cát và đất á cát kể cả đất sét Vì vậy các đặc tr ng cơ học của đất đã xử

lý khác nhau đáng kể phụ thuộc vào vật liệu mang

(4) Nhờ giảm áp lực đất và ngăn ngừa sự hóa lỏng, phơng pháp này cũng có thể đợc dùng để cải tạocờng độ đất cần thiết cho việc xây dựng các công trình trên đất đắp Khi đó c ờng độ của đất đã xử

lý cần đợc đánh giá một cách thích hợp

[Chỉ dẫn kĩ thuật ]

Tham khảo Sổ tay kỹ thuật Ph“ ơng pháp trộn trớc do Viện Công nghệ Phát triển ven bờ phát”

hành về các chi tiết khác liên quan đến thiết kế và thi công có sử dụng phơng pháp trộn trớc

[ 2 ] Các xem xét thiết kế

(1) Trong thiết kế xử lý đất nền bằng phơng pháp trộn trớc, cờng độ yêu cầu của

đất xử lý , hàm lợng chất gia cố và khu vực cần xử lý cần đợc xác định thích hợp.

(2) Khi đánh giá hiệu quả giảm áp lực đất hoặc kiểm tra ổn định trợt tròn của đất nền và những vấn đề khác, đất đã đợc xử lý cần đợc coi nh loại vật liệu c- “

7.7.2 Khảo sát sơ bộ

Các đặc trng của đất dùng trong phơng pháp trộn trớc cần đợc đánh giá đúng đắn bằng các thí nghiệm và khảo sát trớc.

[Chú giải]

(1) Các thí nghiệm và khảo sát trớc cần bao gồm các thí nghiệm đất về tỷ trọng hạt, hàm lợng

n-ớc, phân bố cỡ hạt, tỷ trọng nhỏ nhất và lớn nhất của đất cần phải dùng để đắp, và các khảosát về số liệu các đặc trng của đất và các thí nghiệm hiện trờng về đất tôn tạo hiện có gần đó (2) Hàm lợng nớc và hàm lợng hạt mịn của đất dùng để đắp có ảnh hởng đến sự thể hiện cờng

độ của đất đã xử lý sau khi trộn và việc lựa chọn phơng pháp trộn đất với chất gia cố

(3) Tỷ trọng của đất đã gia cố sau khi đắp cần phải đánh giá chính xác trớc, do tỷ trọng có ảnh ởng rất lớn đến các kết quả các thí nghiệm trộn trong phòng

h-7.7.3 Xác định cờng độ của đất đã xử lý

Cờng độ của đất đã xử lý cần đợc xác định sao cho đạt đợc hiệu quả yêu cầu, bằng cách xét đến mục đích và các điều kiện áp dụng của phơng pháp này.

[Chú giải]

(1) Với mục đích giảm áp lực đất, lực dính c của đất đã xử lý cần đợc xác định sao cho áp lực(2) Với mục đích ngăn ngừa hiện tợng hóa lỏng, cờng độ của đất đã xử lý cần đợc xác định saocho đất đã xử lý sẽ không bị hóa lỏng

[Chỉ dẫn kĩ thuật]

(1) Có một quan hệ rõ ràng giữa cờng độ hóa lỏng và cờng độ nén không thoát nớc của đất đã xử

lý Có số liệu cho thấy rằng đất đã xử lý có cờng độ nén không thoát nớc 100 kN/m2 hoặc lớnhơn sẽ không bị hóa lỏng Do đó khi nhằm ngăn chặn hóa lỏng, cờng độ nén không thoát nớccần chọn ở 100 kN/m2 Khi cờng độ nén không thoát nớc của đất đã xử lý chọn nhỏ hơn 100kN/m2, cần tiến hành các thí nghiệm ba trục chu kỳ để khẳng định rằng đất sẽ không bị hóalỏng

(2) Khi xác định lực dính của đất đã xử lý, góc ma sát trong φ của đất đã xử lý đợc ớc tính đầutiên Khi đó lực dính đợc xác định bằng cách tính ngợc khi dùng công thức tính áp lực đất cóxét đến lực dính và góc ma sát trong với mục tiêu áp lực đất đã giảm và góc nội ma sát đã tính

đợc φ

(3) Theo kết quả của các thí nghiệm nén ba trục thoát nớc và đã cố kết cho đất đã đợc xử lý cóhàm lợng chất gia cố nhỏ hơn 10% thì góc ma sát trong của đất đã đợc xử lý bằng hoặc lớnhơn một chút so với đất không xử lý Do đó góc ma sát trong của đất đã đợc xử lý có thể giảthiết bằng nh của đất không xử lý để thiết kế thiên về an toàn

(4) Góc ma sát trong có thể nhận đợc từ các thí nghiệm nén ba trục thoát nớc và cố kết dựa trênmật độ dự đoán trớc và áp lực đất bên trên có hiệu của đất nền sau khi đắp Góc ma sát trong

φ dùng trong thiết kế thờng chọn giá trị từ 5 đến 10 độ nhỏ hơn so với thu đợc từ các thínghiệm Không thực hiện các thí nghiệm ba trục thì có thể nhận đợc giá trị đó từ giá trị N tínhtoán đợc của đất nền sau khi đắp ( lu ý rằng phải dùng giá trị N của đất nền không xử lý)

7.7.4 Thiết kế trộn đất xử lý

Cần xác định thành phần trộn của đất xử lý bằng cách tiến hành các thí nghiệm trộn trong phòng một cách thích hợp Cần phải xét đến sự giảm cờng độ do cờng độ hiện trờng có thể thấp hơn cờng độ nhận đợc từ các thí nghiệm trộn trong phòng.

[Chú giải]

Mục đích của các thí nghiệm trộn trong phòng là có đợc mối quan hệ giữa cờng độ của đất đã xử

lý và hàm lợng chất gia cố, và để xác định hàm lợng chất gia cố sao cho nhận đợc cờng độ yêucầu của đất đã gia cố Quan hệ giữa cờng độ của đất đã đất Dgia cố và hàm lợng chất gia cốchịu ảnh hởng rất lớn của loại đất và mật độ của o đó các điều kiện thí nghiệm của các thí nghiệmtrộn trong phòng cần tơng tự nh có thể đợc với các điều kiện hiện trờng

[Chỉ dẫn kĩ thuật]

(1) Với mục đích giảm áp lực đất, cần thực hiện các thí nghiệm nén ba trục thoát nớc và cố kết để

có đợc quan hệ giữa lực dính c, góc ma sát trong φ và hàm lợng chất gia cố Với mục đíchngăn ngừa hiện tợng hóa lỏng, cần thực hiện các thí nghiệm nén không thoát nớc để thu đợcmối quan hệ giữa cờng độ nén không thoát nớc và hàm lợng chất gia cố

(2) Điều quan trọng là hiểu đợc sự khác nhau giữa các cờng độ trong phòng và hiện trờng khichọn cho hệ số tăng cho thiết kế trộn ở hiện trờng Theo kinh nghiệm cờng độ trong phòng caohơn cờng độ hiện trờng và đã dùng hệ số tăng α = 1,1 đến 2,2 ở đây hệ số tăng α này đợc

định nghĩa nh tỷ số giữa cờng độ trong phòng và cờng độ hiện trờng xét theo cờng độ nénkhông thoát nớc

7.7.5 Kiểm tra khu vực cải tạo

Khu vực cần cải tạo bằng phơng pháp trộn trớc cần đợc xác định thích hợp theo quan

điểm loại kết cấu sẽ xây dựng và độ lớn của ngoại lực cũng nh ổn định tổng thể của

đã xử lý khi đất nền không đợc xử lý bên dới đất nền đã xử lý không bị hóa lỏng, còn hình 7.7.2 thể hiện các ngoại lực trong trờng hợp có hóa lỏng.

T-(2) Với mục đích giảm áp lực đất hay ngăn ngừa hóa lỏng, cần phải kiểm tra trợt khi động đất đốivới đất nền đã xử lý và công trình Cũng cần kiểm tra ổn định tổng thể trợt cung tròn đối với đấtnền và công trình

(a) Kiểm tra ổn định trợt khi xảy ra động đất

Cần phải kiểm tra ổn định trợt khi xảy ra động đất vì có nguy cơ đất nền đã đợc xử lý có thểtrợt nh một khối cứng Hệ số an toàn chống trợt khi xảy ra động đất trong trờng hợp này cần