slide xử lý và gia cố móng nền đường đắp trên nền đất yếu

slide xử lý và gia cố móng nền đường đắp trên nền đất yếu

MỞ ĐẦU

Đất yếu là các loại đất có sức chịu tải nhỏ và có tính nén lún lớn thường gặp ở nước ta Khi xây dựng nền đắp trên nền đất yếu nếu không được khảo sát thiết kế cẩn thận và có biện pháp xử lý thích đáng thì nền đường xây dựng trên đó thường dễ bị mất ổn định, bị lún nhiều và lún kéo dài, ảnh hưởng xấu đến việc khai thác sử dụng mặt đường, công trình trên đường và các công trình xây dựng xung quanh

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, khi xây dựng nền đường đắp trên nền đất yếu nhiều công trình đã áp dụng các công nghệ mới, có biện pháp thiết kế và thi công đúng, xử lý nền đất yếu thích đáng, đã đảm bảo cho chất lượng công trình

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.1 Khái niệm

 Đất yếu là các loại đất có sức chống cắt nhỏ, tính biến dạng lớn

và biến dạng không đều theo thời gian

 Đất yếu thường có độ ẩm cao và sức kháng cắt không thoát nước thấp

 Đất thuộc dạng cố kết bình thường và có khả năng thoát nước thấp

 Mực nước ngầm trong đất thường gần bề mặt ( 0,5m-2,5m)

 Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao và có cả lớp than bùn

 Đối với một vài loại đất,độ lún do sơ cấp có thể chiếm từ 45% độ lún tổng cộng

14-4

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên đất yếu.

+ W ≥ 100% đối với đất hữu cơ.

 Chỉ số xuyên tiêu chuẩn N = 0 - 5

 Sức kháng cắt không thoát nước 20-40 kPa.

 Góc nội ma sát 0 o - 10 o

5

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.2 Phân loại

Đầm lầy than bùn

Nguồn gốc hình thành

Trạng thái tự nhiên

Nguồn khoáng

vật

Nguồn hữu cơ

Sét hoặc sét pha

Phân loại

6

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.2 Phân loại.

Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp

- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái

bão hòa nước, có cường độ thấp.

- Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất

mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;

- Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do

kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ

20 -80%);

- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt

hoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy;

- Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, trọng lượng khô bé, khả năng

thấm nước cao, dễ bị lún sụt.

7

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

Phân bố nền đất yếu ở nước ta:

Đồng bằng bắc bộ

Đồng bằng bắc bộ

Đồng bằng Nam bộ

Đồng bằng Nam bộ

8

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.3 Các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên nền đất yếu.

Khi đắp nền đường trên nền đất tự nhiên, nhất là trên nền đất yếu sẽ làm tăng ứng suất trong đất Nếu sự tăng ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đó,phụ thuộc vào tính chất

cơ học của đất thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng

khiến cho nền đắp bị lún nhiều, đột ngột và nền đất yếu xung quanh cũng bị trồi lên tương ứng

Có 3 dạng mất ổn định: trượt sâu , lún trồi và lún không đều

9

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.3 Các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên nền đất yếu

 Trượt sâu: Khi nền đắp bị lún làm xuất hiện 1 cung trượt liên

tục trong nền đất làm phá hủy nền đường (xé rách nền đường)

và đẩy đất nền tự nhiên trượt trồi lên phía chân taluy

10

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.3 Các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên nền đất yếu

 Lún trồi: Nền đường chưa bị phá hoại nhưng toàn bộ nền

đường bị lún võng xuống,đẩy trồi nền đất phía dưới nó lên hai bên chân ta luy Với trường hợp này vùng phá hoại trong nền đất đã xuất hiện nhưng chưa đạt tới mức có thể gây ra một mặt trượt liên tục xé rách nền đất yếu và nền đường

11

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.3 Các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên nền đất yếu

Lún không đều:

Lún là chuyển vị thẳng đứng từ trên xuống dưới của đất nền, kéo theo móng và cả bản thân công trình, thường được đo bằng milimét Lún xảy ra do sự nén chặt của nền đất dưới tác dụng của trọng lượng toàn bộ công trình

 Lún không đều (lún lệch) hay còn gọi lún tương đối là chuyển vị thẳng đứng không đều đưa đến chuyển vị ngang làm móng công trình bị nghiêng lệch

12

1 Giới thiệu sơ bộ về các hư hỏng và sự cố nền

đường đắp trên đất yếu.

1.3 Các hư hỏng và sự cố nền đường đắp trên nền đất yếu

Lún không đều: Lún không đều phát sinh ứng suất kéo trên

mặt đường làm cho nền đường bị rạn nứt.Tình trạng này tạo ra điều kiện cho nước mặt dễ thấm xuống nền đường và làm hư hỏng nền đường,đồng thời sự phá hoại được mở rộng trên diện tích lớn hơn là giảm cường độ mặt đường,ảnh hưởng đến khả năng thông xe trên đường

 Một số đặc trưng của hiện tượng lún không đều của nền đất yếu: - Tốc độ lún lớn

- Thời gian ổn định lún tương đối dài

13

2 Một số biện pháp khắc phục chủ yếu.

14

Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

- Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải

đảm bảo khả năng chịu lực của công

- Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng

- Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình

- Thay đổi kích thước và hình dáng.

- Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất công trình

phương pháp nén trước, phương pháp vải địa kỹ thuật, phương

pháp đệm cát

- Các biện pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm

- Các biện pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng

xi măng, vữa xi măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa

2 Một số biện pháp khắc phục chủ yếu.2.1 Phương 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 lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:

2.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát

+Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dưới.

+ Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại ứng suất do tải trọng 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

2.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát

+Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận được.

+Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng 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 tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình

+Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối rộng rãi

2.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát

- Phạm vi áp dụng : khi lớp đất yếu có chiều dày nhỏ hơn 3m Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm

và đệm cát sẽ kém ổn định

2.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát

2 Một số biện pháp khắc phục chủ yếu.

2.2 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

Là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấmkết hợp với gia tải trước Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ thì có thể bố trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết

2.2.2 Thi công bấc thấm.

-Dùng thiết bị chuyên dụng, tạo lực ép cắm bấc thấm xuống đất cùng với cần dẫn

-Khi cắm được bấc thấm xuống chiều sâu thiết kế thì tiến hành rút cần dẫn lên khỏi mặt đất, dùng kéo cắt bấc thấm ra và chuyển máy sang cắm bấc thấm khác

2 Một số biện pháp khắc phục chủ yếu.2.3 Gia cường nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ

2.3 Gia cường nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ

Cọc tiết diện nhỏ được hiểu là các loại cọc có đường kính hoặc cạnh từ 10 đến 25cm Cọc nhỏ có thể được thi công bằng công nghệ đóng, ép, khoan phun Cọc nhỏ được dùng để gia cố nền móng cho các công trình đường sá, đất đắp và các dạng kết cấu khác

Cọc nhỏ là một giải pháp tốt để xử lý nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

Khi áp dụng phải thỏa mãn về sức chịu tải, độ lún cho phép và

độ ổn định

Hình ảnh thi công cọc đóng

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

2.4.1 Biện pháp gia tải trước

Chất tải trước là một trong những biện pháp gây lún đơn giản và kinh tế nhất Đất được gia cường trở nên có sức chịu tải cao hơn

và nén lún ít hơn

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

2.4.2 Gia tải trước kết hợp với thoát nước thẳng đứng

• Phương pháp giếng cát

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

- Mô tả: Phương pháp này gồm hệ thống các cột cát thấm nước

và thoát nước tự do nằm trong một giếng thẳng đứng được tạo thành trong đất yếu và một rải trên nền thiên nhiên Khi chất tải trên lớp đất yếu, nước trong lỗ rỗng chịu một áp lực sinh ra một gradient thủy lực và bị đẩy về phía giếng cát, nước thoát lên tầng đệm cát mỏng và thoát ra ngoài lớp đệm cát

- Yêu cầu cát dùng cho giếng cát:

+ Hàm lượng hữu cơ không quá 5%;

+ Tỷ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,25mm chiếm trên 50%;

+ Tỷ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5%:

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

• Phương pháp bấc thấm

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

- Mô tả :

Khi cắm bấc thấm xuống chiều sâu thiết kế, nước trong lỗ rỗng thoát ra khi đất sét cố kết với gradient thuỷ lực tạo ra

do nén trước, chảy nhanh theo phương ngang về phía thiết

bị tiêu nước, bấc thấm làm chức năng thoát nước lỗ rỗng lên tầng đệm cát mỏng để thoát nước ra ngoài.

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

- Ưu điểm:

+ Thi công nhanh bằng máy chuyên dụng;

+ Giá thành rẻ, thoát nước tốt, không bị tắc đường thấm;

+ Chế tạo trong nhà máy nên có thể sản xuất được khối lượng lớn

- Nhược điểm:

Dễ bị mục nát dưới ánh nắng mặt trời và gây ô nhiễm môi

trường đất

2.4 Biện pháp gia tải trước với thoát nước thẳng đứng

2.5.2 Cấu tạo cọc xi măng đất

Cọc xi măng được tạo nên bởi xi măng, nước (nếu là trộn ướt) , phụ gia và đất tại hiện trường

2.5.3 Bố trí trên mặt bằng cọc.

Việc chọn hình thức bố trí cọc dựa vào yêu cầu chịu lực và biến dạng của nền đối với phần cấu trúc bên trên, điều kiện địa hình địa chất của khu vực gia cố Có thể bố trí theo hình chữ nhật, hình vuông, tam giác, hình hoa mai, …

Hình ảnh máy thi công cọc xi măng đất

2 Một số biện pháp khắc phục chủ yếu.

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không

- Phương pháp cố kết hút chân không xử lý nền đất yếu là phương pháp mới, hiện đang được nghiên cứu và sử dụng ở Việt Nam, được áp dụng lần đầu tiên khi xây dựng nhà máy khí điện đạm Cà Mau Đây là một phương pháp gia cố nền đất sét yếu, dùng công nghệ bơm hút chân không để hút nước trong đất làm cho đất cố kết nhanh chỉ trong thời gian ngắn.

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không.

1.Thi công bấc thấm 2.Thi công hệ thống tường sét

3.Lắp đặt thiết bị quan trắc 4.Lắp đặt hệ thống thoát nước ngang

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không.

5.Trải vải địa kỹ thuật

5.Trải vải địa kỹ thuật 6.Trải màng HDPE

7 Kết nối màng bằng đường hàn 8.Xử lý hàn đùn tại vị trí lắp thiết bị đo

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không.

10.Kiểm tra chất lượng đường hàn

11.Hoàn tất thi công HDPE 12.Lắp đặt hệ thống bơm nước 9.Vị trí lắp đặt thiết bị

2.7 Phương pháp cố kết hút chân không.

Lắp đặt hệ thống bơm chân không

Ưu điểm

- Rút ngắn thời gian thi công 50% so với

phương pháp bấc thấm và cọc cát gia tải

thông thường.

- Xử lý lún triệt để với độ cố kết đạt được

>90%, độ lún dư thấp.

- Dễ dàng kiểm soát chất lượng trong và sau

quá trình thi công thông qua hệ thống quan

trắc đồng bộ.

- Tiết kiệm chi phí khoảng 10% so với

phương pháp bấc thấm gia tải thông

thường và tiết kiệm 40% - 50% so với

phương pháp cọc xi măng đất.

- Không tác động xấu đến môi trường do

không sử dụng bất kì hóa chất hay phụ gia.

- Rút ngắn thời gian thi công 50% so với

phương pháp bấc thấm và cọc cát gia tải

thông thường.

- Xử lý lún triệt để với độ cố kết đạt được

>90%, độ lún dư thấp.

- Dễ dàng kiểm soát chất lượng trong và sau

quá trình thi công thông qua hệ thống quan

trắc đồng bộ.

- Tiết kiệm chi phí khoảng 10% so với

phương pháp bấc thấm gia tải thông

thường và tiết kiệm 40% - 50% so với

phương pháp cọc xi măng đất.

- Không tác động xấu đến môi trường do

không sử dụng bất kì hóa chất hay phụ gia.

Nhược điểm

- Với những khu vực có lớp cát nằm xen kẹp trong đất yếu ở đ sâu lớn ộ sâu lớn hơn 20m thì phương pháp này chưa hoàn toàn phù hợp.

- Mới được giới thiệu tại Việt Nam gần 10 năm trở lại đây, phương pháp này vẫn có khó khăn nhất định trong quá trình lan tỏa tại thị trường trong nước.

- Do là phương pháp mới nên yêu cầu đội ngũ công nhân, kỹ sư có trình

độ cao.

- Với những khu vực có lớp cát nằm xen kẹp trong đất yếu ở đ sâu lớn ộ sâu lớn hơn 20m thì phương pháp này chưa hoàn toàn phù hợp.

- Mới được giới thiệu tại Việt Nam gần 10 năm trở lại đây, phương pháp này vẫn có khó khăn nhất định trong quá trình lan tỏa tại thị trường trong nước.

- Do là phương pháp mới nên yêu cầu đội ngũ công nhân, kỹ sư có trình

độ cao.

2.7 Phương pháp cố kết hút chân không

- Phạm vi áp dụng : Áp dụng rất hiệu quả cho các vùng đất yếu nguồn gốc sông, biển, đầm lầy với chất lượng được kiểm soát chặt chẽ trong từng công đoạn thi công; Sử dụng diện tích thi công ít hơn so với phương án gia tải thông thường; Giảm thiểu rủi ro xảy ra cho các công trình lân cận.

2.6 Phương pháp cố kết hút chân không.

3 Một số ví dụ thực tế.

3.1 Ví dụ hiện tượng sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh

Khách quan

Nguyên nhân

Điều kiện địa hình địa mạo

Điều kiện

khí hậu

Điều kiện địa chất thuỷ văn

Chủ quan

Công tác khảo sát thiết kế

Quá trình thi công Quá trình khai thác

Một số hình ảnh về sự cố công trình

Thoát nước: Nước mặt và nước ngầm

Giảm tải: Bạt mái taluy, dỡ đất thải,

đào thay đất…

Công trình chống đỡ : neo OVM, tường chắn, rọ đá, khung BTCT…

Giải pháp