Nghiên cứu xây dựng quy hoạch hệ thống các quy chuẩn,tiêu chuẩn lĩnh vực địa kỹ thuật và nền móng công trình đến 2030 chuong 7,8 đắp đất tôn trên nền yếu và thiết kế móng cọc

Chương 7 Thiết kế thi công và nghiệm thu công tác địa kỹ thuật đặc biệt: Đắp đất tôn trên nền đất yếu (bao gồm các phụ lục tính toán chi tiết); Chương 8 Thiết kế thi công và nghiệm thu móng cọc công trình: các phương pháp tính toán.

-CHƯƠNG 7 Thiết kế thi công và nghiệm thu công tác địa kỹ thuật đặc biệt: Đắp đất tôn

nền trên đất yếu

Đắp đất tôn nền trên đất yếu có được đề cập ở một số tiêu chuẩn của ngành Xây dựng,giao thông, thủy lợi Đây là công tác Địa kỹ thuật đặc biệt, làm việc tương tự như móng nông,song có kích thước lớn Các tiêu chuẩn hiện hành có nhiều hạn chế Chương 7 trình bày cácvấn đề liên quan đến công tác này và có thể làm cơ sở để xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam trongnăm 2014

Đắp đất tôn nền trên đất yếu là bài toán có ý nghĩa to lớn về khoa học, kỹ thuật, côngnghệ, xã hội và môi trường Do quá trình thành tạo, các vùng đồng bằng sông Cửu Long vàsông Hồng đều nằm phổ biến trên các lớp đất yếu Đặc tính cơ bản của đất yếu là có cường độthấp, dễ bị phá hỏng khi mang thêm tải trọng, có độ lún cao và kéo dài do có nhiều lỗ rỗng và

hệ số thấm nhỏ Trong quá trình phát triển 30 năm qua đã có nhiều công trình tôn nền trên đấtyếu đã bị hư hỏng nặng, có độ lún lớn, phá hoại nén và đẩy chồi các công trình lân cận Theothống kê, khoảng 70% công trình xây dựng bị hư hỏng có nguyên nhân là nền móng và do độlún quá mức cho phép Tôn nền trên đất yếu để xây dựng nhà ở, khu công nghiệp, đường giaothông, cụm dân cư, tuyến dân cư tại các đồng bằng, ven biển và khu vực sông Cửu Long trongnhững năm qua đã cho nhiều bài học quí Những công trình bị lún tới trên 3m, nứt, không antoàn đều do những sai sót của công tác khảo sát, thiết kế và thi công Một số sai sót thườngmắc phải là:

- Nhà tư vấn không kể đến độ lún của lớp đất đắp Trong nhiều trường hợp độ lún của lớpđất đắp chiếm tới 90% - 95% độ lún tổng thể (độ lún công trình chỉ chiếm từ 5 – 10%)

- Không kể đến độ lún theo thời gian

- Hệ số an toàn thấp, trong một số trường hợp đất nền dưới lớp đất đắp bị phá hỏng và cóbiến dạng ngang Đẩy chồi các công trình lân cận do cung trượt

- Không thực hiện các công tác kiểm tra chất lượng trong quá trình thi công theo từng lớp.Không tiến hành so sánh dung trọng khô tại hiện trường và dung trọng thu được từ kếtquả thí nghiệm trong phòng

- Lựa chọn sai các giải pháp xử lý nền đất yếu Thí dụ xử lý nền bằng cọc tràm, cọc tre, cọcnêm có chiều dài hạn chế (nhỏ hơn 5m), bên dưới là các lớp đất yếu có chiều dày đến

-15 – 20m Chiều rộng của lớp đất đắp có thể từ 50m đến hàng trăm mét Như vậy phải xétđến độ lún tổng thể của cả khối đất đắp Độ lún của công trình trên nền cọc ngắn chỉ đóngmột vai trò thứ yếu Nói chung việc gia cố nền bằng cọc ngắn để xử lý nền trong đất yếumang tính chất gia tăng sức chịu tải của nền

- Thiếu các tài liệu quan trắc lún của công tác tôn nền trên đất yếu Ở một số dự án tôn nềntrên đất yếu đã sử dụng bản nhựa để rút ngắn thời gian cố kết của nền Trong nhữngtrường hợp này phải dự tính độ lún theo thời gian và tiến hành quan trắc để xác địnhđược thời gian dỡ tải và xây dựng công trình

- Khi đắp đất tôn nền trên đất yếu và có dòng chảy phải có các giải pháp chống xói mòn.Xói mòn đất phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy, hướng dòng chảy và kích thước hạt đất

- Trong một số trường hợp đắp đất tôn nền bị sạt lở mái dốc Phải kiểm tra độ ổn định củamái dốc

- Chuyên đề 5 thừa hưởng các kết quả nghiên cứu về cơ học đất và nền móng, nghiên cứu

về đất yếu,khảo sát đất nền, xử lý đất yếu và các kết quả thiết kế, thi công tôn nền trênđất yếu Một số kinh nghiệm thực tế và tài liệu tham khảo của nước ngoài được sử dụng

để cung cấp cho các kỹ sư, các nhà quản lý các số liệu tham khảo Tôn nền trên đất yếuphải tuân thủ các bước sau đây:

1 Khảo sát nền đất yếu

2 Quy hoạch tôn nền hợp lý có kể đến các vấn đề về môi trường, dòng chảy, điềukiện tự nhiên và địa lý

3 Khảo sát đất đắp

4 Tính toán cường độ chịu tải của đất yếu

5 Dự tính độ lún tổng cộng và độ lún theo thời gian

6 Kiểm tra độ ổn định mái dốc và chống xói mòn

7 Có các biện pháp gia cố nền đất yếu trong trường hợp không đảm bảo các yêucầu về cường độ, độ lún và thời gian xây dựng công trình

8 Tiến hành quan trắc và theo dõi độ lún của nền đất đắp và công trình theo quiphạm

Hướng dẫn kỹ thuật và thiết kế tôn nền trên đất yếu đề cập khá toàn diện đến các vấn

đề nêu trên nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn, trong điều kiện kinh tế, kỹ thuật công nghệ hiệnnay

Độ ẩm tự nhiên của đất được xác định bằng

Độ ẩm của đất thường có giá trị nhỏ hơn 100

Dung trọng của đất được xác định bằng

7.2.2.1 Phân loại theo dung trọng (xem bảng 7.1)

Dung trọng đất tiêu biểu theo đề nghị của Hansbo (1975), Holtz (1981) được trình bày dướiđây:

Cát bụi và sét hữu cơ 1,3 – 1,8 0,5 – 1,5 0,3 – 0,8

7.2.2.2 Phân loại theo sức kháng cắt không thoát nước (theo qui phạm Canada)

Bảng 7.2 Phân loại đất theo kinh nghiệm

Rất yếu(chảy) <12 Nắm tay dễ dàng đi được vài cm trong

khối đấtYếu (dẻo chảy) 12 – 25 Ngón tay cái dễ dàng đi được vài cm

Mềm (dẻo mềm) 25 – 50 Ngón tay cái đi được vài cm khi ấn tương

đối mạnh

dẻo cứng 50 – 100 Tạo thành vết lõm khi ấn ngón tay cái

tương đối mạnhNửa cứng 100 - 200 Tạo thành vết bằng móng tay ngón cái

Cứng > 200 Khó khăn tạo thành vết bằng móng ngón

-tay cái

7.2.2.3 Phân loại theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT) (theo Terzaghi và Peck)

Bảng 7.3 Phân loại đất theo SPT và cắt cánh

7.2.3.1 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard Penetration Testing)

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT có nguồn gốc từ Mỹ Hiện nay được dùng rộng rãi trêntoàn thế giới và theo tiêu chuẩn ASTMD 1586 Số nhát đập N để mũi xuyên đi vào đất 30cmvới tạ nặng 63,5kg rơi ở chiều cao 76cm được dùng để đánh giá trạng thái đất nền, xác địnhchỉ tiêu cơ lý và áp dụng để tính toán nền móng

- Sức kháng cắt không thoát nước của đất sét thuần túy (c ≠ 0, φ ≠ 0) được xác định:

7.2.3.2 Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cone Penetation Testing)

Thí nghiệm xuyên tĩnh có nguồn gốc từ Mỹ, được phát triển rộng rãi ở Âu Châu và được dùngtại Việt Nam từ thập kỷ 80 Mũi xuyên có đường kính 35,7 mm, diện tích 10 cm2 góc nhọnmũi 600được ép vào đất với tốc độ 2cm/s để xác định sức kháng xuyên qc Một số thiết bị chophép xác định ma sát thành fS

- Sức kháng cắt không thoát nước Cuđất sét có thể được xác định bằng tương quan sau:

cu=

k

v c

-Bảng 7.4 Sức kháng xuyên và modun đàn hồi theo kinh nghiệm quốc tế

<0,5 1,0 – 2,00,5 – 1,0 2,0 – 3,01,0 – 1,5 3,0 – 4,51,5 – 2,0 4,5 – 6,0

Các kết quả nghiên cứu của Vũ Công Ngữ và đồng nghiệp đối với đất nền Hà Nội cho tươngquan sau:

Bảng 7.5 Xác định hệ số α theo kinh nghiệm của Việt Nam

7.2.3.3 Thí nghiệm cắt cánh (Vane Test)

Thí nghiệm cắt cánh có nguồn gốc từ Thụy Điển, là thiết bị có độ tin cậy cao để xác định sứckháng cắt không thoát nước tại hiện trường Đường kính cánh cắt phổ biến là D = 60 mm vàchiều cao cánh là H = 120 mm Momen quay cánh cắt M được đo và sức kháng cắt khôngthoát nước của đất sét được xác định

-cu=

)3(

62

H D D

7.2.3.4 Thí nghiệm xuyên trọng lượng WST (Weight Sounding Test)

Thiết bị xuyên trọng lượng có nguồn gốc từ Thụy Điển và được đưa vào sử dụng ở Việt Namtrong vòng 25 năm qua Với trọng lượng 100kg, số nửa vòng quay cho từng 20cm đầu xuyên

đi vào lòng đất cho phép xác định cường độ và modun biến dạng và độ chặt của đất nền

Bảng 7.6 Quan hệ giữa sức kháng xuyên trọng lượng và modun đàn hồi

Độ chặt của đất đắp bằng cát có thể xác định bằng bảng sau đây:

Bảng 7.7 Quan hệ giữa sức kháng xuyên và độ chặt

7.2.4 Tính toán sức chịu tải của nền.

Dự tính sức chịu tải của nền đất dưới lớp đất đắp tương tự như việc dự tính sức chịu tải chomóng nông

- Độ lún cho phép của nền dưới ứng suất cho phép qa

Ứng suất tới hạn qucủa móng nông được xác định:

qu= cNc+ q’Nq+ 0.5ρ’BNᵞ (7.13)

qu= Ứng suất tới hạn

B = Chiều rộng của móng (Chiều rộng của lớp đất đắp)

C’ = Độ dính hữu hiệu của đất nền dưới lớp đất đắp

q’ = Ứng suất hữu hiệu của đất đắp nền ở độ sâu chôn móng (trong trường hợp có đàonền thiên nhiên trước khi đắp)

ρ’ = dung trọng hữu hiệu của nền dưới đáy móng

Nc, Nq, Nᵞ: Hệ số cường độ chịu tải của đất nền, phụ thuộc vào góc ma sát trong

Bảng 2.8 Xác định hệ số cường độ chịu tải của nền

∆e, trị số hệ số rỗng ban đầu e0, chiều sâu lớp đất yếu H0quyết định trị độ lún cố kết

Sc=

0

0 1

1 e

e e

-Giả sử chiều dày lớp đất yếu là 15m, hệ số rỗng ban đầu là 1,5, hệ số rỗng sau khi cố kết là1,2 Tổng độ lún là: (1,5 – 1,2)15m/1 + 1,5 = 1,8m Sự thay đổi thể tích ∆e= e1– e0được xácđịnh theo công thức:

ρ’v0:Là ứng suất hữu hiệu ban đầu tương ứng với hệ số rỗng ban đầu e0

ρ’v: Là ứng suất hữu hiệu tương ứng với hệ số rỗng e1

Sau khi cố kết chỉ số nén Ccđược xác định bằng thí nghiệm Theo kinh nghiệm của Terzaghi

và Peck(1976), Cccho đất sét không bị phá hoại được tính bằng:

WL: Giới hạn chảyTheo Holtz và Kovus(1981), chỉ số nén Cccó thể thao khảo dưới đây:

Bảng 7.9 Trị số tiêu biểu của chỉ số nén Cc

-Từ kết quả nén cố kết mẫu đất trong phòng thí nghiệm có thể xác định được mối quan hệ giữa

sự thay đổi hệ số rỗng e và ứng suất hữu hiệu Hệ số nén av(m2/KN, cm2/kg)

e e

'

e l

∆σ’v: là ứng suất hữu hiệu gia tăng do đắp đất tôn nền

7.2.5.2 Tính toán lún theo thời gian cố kết

Thời gian cố kết của nền đất dưới lớp đất đắp được xác định:

Hdr: Là chiều dày lớp đất yếu

Hdr= 1/2H0 nếu dưới lớp đất yếu là lớp cát cho phép thoát nước theo hai phương(trên bề mặt và dưới lớp đất yếu) H0là chiều dày lớp đất yếu dưới nền đất đắp.T: là hệ số thời gian và Cvlà hệ số cố kết xác định từ kết quả nên cố kết mẫu đấttrong phòng thí nghiệm Các trị số tiêu biểu của Cvtheo kinh nghiệm là:

Bảng 7.10 trị số tiêu biểu của Cv

qz= q

))(

(B Z L Z

BL



Trong đó qz: Áp lực gây lún ở độ sâu Z

q: Áp lực phân bố đều ở đáy móng (Đáy lớp đất đắp)B,L : Chiều rộng và chiều dài lớp đất đắp

H : Chiều cao lớp đất đắp

-Ứng suất phân bố dưới đáy móng được mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 7.2 Phân bố ứng suất dưới nền đất đắp

7.2.6 Tính toán ổn định mái dốc của lớp đất đắp

7.2.6.1. Nguyên tắc chung:

Sơ đồ phân tích ổn định mái dốc của lớp đất đắp được mô tả dưới đây:

Hình 7.3 Phân tích ổn định mái dốc của lớp đất đắp (φ = 0)Giả thiết mái dốc của đất đắp là vật liệu đồng nhất, AED là cung trượt tròn có tâm là 0, bánkính r, đi qua các điểm AED Mái dốc có góc nghiêng β Moment gây trượt là:

0M = W1l1– W2l2Trong đó: W1, W2: Là trọng lượng khối đất

l1,l2: Là cánh tay đòn từ W1và W2đến tâm trượt 0Moment chống trượt RM = Cdr2 Trong đó Cdlà sức kháng cắt của đất nền được huy động dọctheo cung trượt AD

Trong đó c là lực dính kết, φ là góc ma sát trong của đất Hệ số an toàn chống trượt Fsđượcxác định:

Fs= τ / τd= Sức kháng cắt tới hạn/Sức kháng cắt huy động

Trong đó: m: Trị số ổn định, thay đổi theo góc β

Hcr: Chiều cao đắp đất tới hạn

Trong trường hợp β > 530 cung trượt luôn đi qua điểm B (đáy lớp đất đắp và không đi sâuxuống lớp đất yếu) Trị số m được xác định theo Teraghi và Peck (Hình 7.4)

Ví dụ: Sức kháng cắt không thoát nước của đất sét là 18,6 kPa, dung trong bão hòa

γsat= 17,29 KN/m3góc β = 400

Xác định chiều cao lớp đất đắp tới hạn:

6,18

= 2

-cd=

2

6,18

x = 3,07 m

Trong thực tiễn đắp đất tôn nền trên đất yếu có thể xảy ra hiện tượng cung trượt sâu như hình

7.3 Chỉ số ổn định m cho các giá trị β và D được thể hiện trên toán đồ 7.4 Trong đó DH là độsâu đến lớp đất tốt

D = Khoảng cách từ đỉnh mái đất đắp đến lớp đất tốt/ Chiều cao của mái dốc

D = ∞: Chiều dày lớp đất yếu lớn so với chiều cao lớp đất đắp

D = 1: Đất đắp tôn nền trên đất tốt

Một số nguyên tắc sau cần được ghi nhớ:

1 Toán đồ 7.5 chỉ sử dụng cho trường hợp đất sét bão hòa và mái dốc được thiết kế với sứckháng cất không thoát nước (cu), góc ma sát trong φ = 0

2 Đối với mái dốc có góc β>530, cung trượt tới hạn luôn đi qua chân mái dốc Việc xácđịnh tâm trượt được xác định với sự giúp đỡ của toán đồ 7.5

3 Đối với mái dốc có góc β<530, cung trượt tới hạn có thể đi qua chân mái dốc, trên máidốc hoặc điểm nH trên hình 7.3, phụ thuộc vào D (hàm số độ sâu)

4 Khi cung trượt tròn đi qua điểm nH, trị n được xác định theo toán đồ 7.6 theo Terzaghi vàPeck (1976) Trị số m lớn nhất cho trường hợp này là m = 0,181

5 Xác định cung trượt tới hạn tại vị trí chân mái dốc (điểm B trên hình 7.3) được thực hiệnvới bảng 7.12 và sơ đồ 7.7

Bảng 7.12 Vị trí của tâm cung trượt tới hạn tại vị trí chân mái dốc với β<530(Taylor 1937)

-Trường hợp β<530

Cung trượt tới hạn đi qua chân mái dốc

Cung trượt tới hạn đi qua mái dốc

-Cung trượt tới hạn đi sâu, cắt nền thiên nhiên ở vị trí nH

Với β>530: Cung trượt tới hạn đi qua chân mái dốc

Hình 7.4 Xác định các thông số của cung trượt và chỉ số ổn định mái dốc β<530

(Terzaghi và Peck 1967)

-Hình 7.5 Vị trí tâm của cung trượt tới hạn với β>530

Hình 7.6 Vị trí của điểm cắt cung trượt với nền thiên nhiên

(theo Terzaghi và Peck 1967)

-Hình 7.7 vị trí của tâm cung trượt tới hạn đi qua chân mái dốc cho β<530

7.2.6.3 Đất đắp tôn nền là cát pha hoặc cát

Trong trường hợp đất đắp tôn nền bằng cát (cu= 0) hoặc cát pha (c ≠ 0, φ ≠ 0), trị số m đượcxác định theo Taylor (1937) m thay đổi theo góc β và φ

Góc nghiêng của mái dốc β độ

Hình 7.8 Chỉ số ổn định m và góc mái dốc β cho trường hợp φ > 0 (theo Taylor 1937)

10kP a

= 1,01

Giả thiết ma sát bên được huy động hoàn toàn Fφ= 1,0

7.2.6.4 Một vài kinh nghiệm thực tiễn

Hệ số an toàn Fs của mái dốc thường phải đạt giá trị tối thiểu là 1,4 cho trường hợp tôn nềnvĩnh viễn Fs≥ 1,2 là hệ số an toàn cho ổn định mái dốc tạm thời (trong thời gian thi công).Việc tính toán ổn định mái dốc nêu trên không kể đến áp lực nước, dòng chảy, thấm và tảitrọng công trình

-Tính toán độ ổn định của mái dốc có thể được phân tích chính xác hơn với sự giúp đỡ của cácphần mềm của địa kỹ thuật (GEOSLOPE) Trong các phần mềm trên có thể phân tích để ổnđịnh của mái dốc với nền nhiều lớp, có kể đến áp lực nước và các điều kiện bên khác nhau

- Trường hợp đắp đất, tôn nền toàn bằng cát, góc nội ma sát φ>β (góc mái dốc), nền đấtđắp sẽ ổn định và không bị trượt lở mái dốc

- Trường hợp muốn tăng thêm sự ổn định của mái dốc có thể sử dụng công nghệ đất có cốt

- Phải đảm bảo cường độ chịu tải của đất nền dưới lớp đất đắp với hệ số an toàn lớn hơn 2,trước khi kiểm tra ổn định của mái dốc lớp đất đắp

7.2.7 Tính toán độ ổn định của mái dốc dưới tác động áp lực nước và dòng chảy.

Trong phần trên, ổn định mái dốc được tính với áp lực tổng cộng của đất nền Thực tế xâydựng tôn nền trên đất yếu, có sự tham gia của áp lực nước và dòng chảy

Cường độ kháng cắt của đất nền từ góc độ áp lực hữu hiệu được viết:

σ,u: Là ứng suất tổng cộng của đất và áp lực nước lỗ rỗng trong khối đất

c’,φ’: là lực dính kết và góc ma sát trong hữu hiệu được xác định trong thí nghiệm

ba trục có do sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Áp lực nước lỗ rỗng u phát sinh do

tự trọng của đất đắp Áp lực do lỗ rỗng u sẽ được phân tán trong quá trình xâydựng Hệ số an toàn chống trượt được viết

W: trọng lượng của khối trượt

L: Chiều dài cung trượt

d: Cánh tay đòn

τ: Sức kháng cắt của đất

R: Bán kính cung trượt tròn

Với Fs< 1 thì mái dốc sẽ bị trượt

Các nguyên nhân gây trượt mái dốc dưới tác dụng của nước, áp lực nước được tập hợp dướiđây:

-Bảng 7.13 Nguyên nhân gây trượt mái dốc

1 Tăng trọng lượng đất do tăng độ ẩm

của đất

Tăng áp lực nước trong đất giảm cường

độ đất

2 Tăng tải trọng lên nền đất đắp Xây

nhà, công trình Đất trương nở do hút nước

3 Xói mòn chân mái dốc do dòng chảy Kết cấu đất bị phá vỡ, phá hỏng hóc

lòng do dao động, động đất

4 Tác động của sóng năng lượng từ

nguồn động đất, giao thông, nổ

Các vết nứt trong khối đất đắp dotrương nở và co ngót

5 Hình thành vết nứt do ứng suất kéo Phá hỏng cường độ do đất có độ nhạy

cao

6 Áp lực nước bên trong các khe nứt Giảm lực dính của đất

7 Đào bới một phần mái dốc

Mất lực dính của đất không bão hòa doquá trình khô đất và tác động của môitrường

Trong trường hợp đất không bão hòa, lực dính kết của nền được tăng lên do áp lực nước lỗrỗng âm

-Hình 7.9 Trượt mái dốc do dòng chảy

Khả năng chống xói mòn của đất phụ thuộc vào đặc tính của nền và sức kháng cắt Hạt đất cóthể bị dòng nước cuốn trôi theo kích thước hạt đất và tốc độ dòng chảy

-Bảng 7.13 Vận tốc tới hạn cuối trôi hạt đất theo kích thước hạt

Một số giải pháp chống trượt lở mái dốc do dòng chảy (Hình 7.10)

- Trồng cây và cỏ làm giảm năng lượng xói lở đất do dòng chảy

- Đóng các loại cọc tre, cọc co trèm, cọc bê tông làm giảm vận tốc dòng chảy

- Tường chắn, tấm chắn bằng đá, bê tông

-Hình 7.10 Bảo vệ mái dốc

7.3 Thi công lớp đất đắp, quan trắc và kiểm tra chất lượng

7.3.1 Thi công lớp đất đắp

Hình 7.3.1 Quan hệ độ ẩm và dung trọng khô của vật liệu đất đắp

7.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm hiện trường; Tiến hành đầm chặt thử tại hiện trường

+ Thông thường các lớp đất được đầm chặt với chiều dày 30cm với một độ ẩm tối ưu;+ Đếm số lần xe lu đi qua lại khu vực thí nghiệm để xác định năng lượng đầm;

+ Xác định dung trọng đất tại hiện trường với một năng lượng đầm nhất định;

+ So sánh dung trọng thu được tại hiện trường và trong phòng

Tiêu chí đánh giá chất lượng và mức độ thi công đầm chặt:

-max

d

 : Dung trọng khô của đất thí nghiệm đầm chặt tại hiện trường

Hệ số K được quy định theo yêu cầu thiết kế, phụ thuộc vào mức độ quan trọng về kinh tế và

kỹ thuật của công trình

K = 0,95 với phần lớn các loại công trình, là tiêu chuẩn chung

K = 0,98 đối với các công trình đặc biệt quan trọng về kinh tế kỹ thuật

K = 0,90 đối với công trình nhỏ, có mức độ bình thường

7.3.3 Quan trắc

Trong quá trình tôn nền trên đất yếu cần phải tiến hành các quan trắc sau đây:

- Tốc độ chất tải, thời gian chất tải và chiều cao lớp đất đắp

- Độ lún của nền đất yếu ở các độ sâu khác nhau và thay đổi theo thời gian

- Sự thay đổi áp lực lỗ rỗng dư do đất đắp để xác định tốc độ lún và độ % cố kết của nền

- Độ biến dạng ngang của nền đất yếu dưới tác động của tải trọng đất đắp

- Sự thay đổi cường độ của nền đất yếu Đặc biệt trong trường hợp đắp đất theo từng cấp

có kể đến sự tăng trưởng cường độ

Quan trắc độ lún của đất đắp phải chú ý những điểm sau:

- Nghiên cứu xác định vị trí cốt cao quốc gia gần nhất

- Trong trường hợp xa cốt cao quốc gia phải tiến hành đặt mốc chuẩn theo yêu cầu:

+ Mốc đặt ở vị trí không bị ảnh hưởng do lún của đất đắp

+ Mốc đặt ở tầng đội đất co độ lún không đáng kể

+ Không bị ảnh hưởng do việc xây dựng công trình

Phân tích kết quả quan trắc:

+ So sánh giữa kết quả đo và kết quả tính toán

+ thời điểm thích hợp để xây dựng công trình trên đất đắp

+ Đề xuất các giải pháp kỹ thuật cần thiết để bảo vệ mái dốc và nền đất đắp

+ Dự báo về sự làm việc lâu dài của nền đất đắp

7.4.1 Khái niệm về đất yếu

Đất yếu được hình thành do các nguồn gốc sau:

Các đặc trưng chủ yếu của một số loại đất sét yếu được trình bày dưới đây:

Các đặc trưng chủ yếu của các loại đất yếu

-Bảng 7.4.1 Đặc trưng tiêu biểu của đất yếu

Hệ số thấm K (m/s) 10-4- 10-9 10-6- 10-9 10-7- 10-9 10-9- 10-11

Hệ số cố kết (m2/s) 10-6- 10-7 10-6- 10-8 10-7- 10-8 10-7- 10-9Lực dính không thoát nước

 Biến dạng, độ lún lớn, kéo dài

 Hóa lỏng do tải trọng động, động đất (đối với đất cát)

7.4.2.1 Ổn định

Hình 7.4.1 Phá hỏng đất do sức kháng cắt nhỏ hơn áp lực gây trượt

(lack of shear strength)

-Hình 7.4.2 Kết cấu bị nghiêng do đất nền thiết sức chịu tải

(lack of bearing capacity)

Hình 7.4.3 Trượt mái dốc của lớp đất đắp do tải trọng bên ngoài tác động

(External force)

a Cung trượt

b Tải trọng công trình

7.4.2.2 Biến dạng

Hình 7.4.4 Nghiêng lún của công trình do cố kết đất sét yếu và hóa lỏng đất cát

`

a : Trước khi hóa lỏng

b : Trong khi hóa lỏng

c : Sau khi hóa lỏng

d : Tác động của lực động đất

-7.4.3 Phân loại các giải pháp xử lý đất yếu

7.4.3.1 Phân loại theo phương pháp xử lý

Bảng 7.4.2 Phân loại các giải pháp xử lý nền đất yếu

Giếng cát 40cm và gia tải

Bản nhựa thẳng đứng và gia tảiBản nhựa và hút chân khôngCọc cát đầm chặt

Xi măng hóa, vôi hóa

của đất, giảm áp lực lên

tường chắn, phân bổ đều

ứng suất dưới đáy lên

đất đắp

Đất có cốt bằng vải địa địa kỹthuật, lưới địa kỹ

Lưới địa kỹ thuật

Sử dụng cọc Truyền tải xuống sâu hơn,

chống trượt

Cọc tre, cọc trèm, gia cố nông đến

3 -5mCọc thiết diện nhỏ, đường kínhnhỏ hơn 25 m, truyền tải sâu 15 -

20 -25m

a : Tải trọng công trình hoặc đất đắp a: Tải trọg công trình hay đất đắp

b: Thoát nước theo phương thẳng đứng b: Thoát nước theo phương ngang

(kéo dài) (giếng cát, bản nhựa, ) Độ lún cố

kết được rút ngắn

Hình 7.4.8 Thoát nước do đất đắp và tải trọng công trình

và rút ngắn thời gian thoát nước

c: Công trìnhd: Cọc cátHình 7.4.10 Sử dụng cọc cát cho nền sét yếu

b: Lún do cát hóa lỏng b: Cọc cát đầm chặtc: Công trình bị nghiêng do cát c: Công trìnhhóa lỏng (Tải trọng động đất)

Hình 7.4.11 Sử dụng cọc cát cho nền cát rời

Gia cố nền đất yếu bằng cọc nhỏ

a Đất yếu

b Cọc ngắn

c Công trình

Hình 7.4.14 Gia cố nền bằng cọc ngắng (tre, cừ tràm) nâng cao sức chịu tải của nền

- Tính toán sức chịu tải của nhóm cọc

- Phải kiểm tra độ lún Khi chiều dày đất yếu và chiều rộng đất đáp lớn, không sử dụng cọcngắn để giải quyết bài toán lún