Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp ổn định toàn khối

Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu. Một trong những phương pháp gia cố nền đất yếu mới được đưa vào ứng dụng ở Việt Nam là công nghệ thi công xử lý nền đất yếu bằng phương pháp ổn định toàn khối. Công nghệ này sẽ góp phần cải tạo, biến đổi nền đất bùn, đất yếu thành nền đất có cường độ cao, khắc phục được hiện tượng sụt lún.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:

1/ Chủ tịch hội đồng : PGS.TS Bùi Trường Sơn

2/ Thư ký hội đồng : TS Lê Văn Pha

3/ ủy viên phản biện 1: GS.TS Trần Thị Thanh

4/ ủy viên phản biện 2: TS Nguyễn Mạnh Tuấn

5/ủy viên hội đồng : PGS.TS Võ Phán

TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT XÂY DỤNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 08/08/1989 Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60580211

I TÊN ĐỀ TÀI: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BANG PHƯƠNG PHÁP ÔN ĐỊNH TOÀN

KHỐI

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Nghiên cứu các biện pháp gia cố nền, đặc biệt là biện pháp ổn định toàn khối

2 Sử dụng Plaxis 2D mô phỏng ứng xử đất, độ bền, chuyển vị mặt đất khi gia cố nền

và không gia cố để đánh giá vai trò của biện pháp gia cố nền

3 Tiến hành tính toán bài toán lựa chọn biện pháp gia cố nền cho khu vực đất yếu dưới nền đường bằng phương pháp trộn nông với chiều dày 2m, 4m và 6m

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03 / 12 / 2018

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THANH HẢI

Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2018

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỤNG

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Đỗ Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn và độngviên em trong suốt quá trình thực hiện Với sự hỗ trợ rất lớn ngay từ khi bắt đầu em đã cóđược những định hướng rõ ràng để hoàn thành tốt luận văn này

Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn các Thầy (Cô) trong bộ môn Địa Cơ- Nền Móngnói riêng và khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa TP HCM nói chung.Trong hơn 2 năm học tập tại trường, các thầy cô đã trang bị cho em những kiến thức, kỹnăng quý báu cũng như là động lực để thực hiện Luận văn Đó chính là hành trang tốt nhất và

là nền tảng vững chắc để bước vào con đường sự nghiệp nhiều thử thách

Bản thân đã cố gắng nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này tuy nhiên với kiến thức hiệntại thì luận văn không tránh khỏi một số thiếu sót Em kính mong nhận được sự đóng góp ýkiến từ phía thầy cô và các bạn để luận văn của em được hoàn thiện hơn và kết quả nghiêncứu có thể được ứng dụng trong thực tế

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Tp.HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2018

Học viên thực hiện

Trần Hoàng Giang

TÓM TẮT

Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành

và phát triển trên nền đất yếu Một trong những phương pháp gia cố nền đất yếu mới đượcđưa vào ứng dụng ở Việt Nam là công nghệ thi công xử lý nền đất yếu bằng phương pháp ổnđịnh toàn khối Công nghệ này sẽ góp phần cải tạo, biến đổi nền đất bùn, đất yếu thành nềnđất có cường độ cao, khắc phục được hiện tượng sụt lún

Trong nghiên cứu này, học viên sẽ tổng hợp, phân tích số liệu dựa trên kết quả của cácnghiên cứu có sẵn về đất trộn xi măng nhằm đưa ra các thông số về chỉ tiêu cơ lý phù hợp chocông trình ở khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Quận 7 Từ đó đưa ra sự so sánh về tính lún của nềncông trình bằng phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn Kết quả cho thấy đấtnền được gia cố trộn nông có thể bắt đầu từ độ sâu 2m trở lên thì đạt yêu cầu cao về ổn định

Từ khóa: Đất trộn xi măng, trộn nông, modun biến dạng, nén nở hông tự do, ổn định toàn

khối

In this study, student will synthesize and analyze the data based on the results of theavailable studies on soil - cement mix to provide the appropriate mechanical parameters forthe urban area Phu My Hung, District 7 This gives a comparison of the displacement of thebuilding by analytical methods and FEM It is concluded that the depth of over 2m wassuitable for mass stabilization mixing.

Keywords: Soilcrete, shallow mixing, secant modulus of elasticity, unconfined

compressive strength, mass stabilisation

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS

Đỗ Thanh Hải

Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác.Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình

Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2018Học viên thực hiện

Trần Hoàng Giang

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG BIÊU vii

MỞ ĐẦU viii

1 Tính cấp thiết của đề tài viii

2 Mục đích nghiên cứu viii

3 Nội dung nghiên cứu viii

4 Phương pháp nghiên cứu ix

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ix

6 Giới hạn phạm vi nghiên cứu ix

CHUƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ PHUƠNG PHÁP ÔN ĐỊNH TOÀN KHỐI 1 1.1 Giới thiệu về phương pháp ổn định toàn khối 1

1.1.1, Khái quát 1

1.1.2, Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3

1.2 Chất liên kết để gia cố nền đất 7

1.2.1, Xi măng 8

1.2.2, Các sản phẩm vôi 8

1.2.3, Các chất liên kết khác 10

1.3 Lợi ích của phương pháp ổn định toàn khối 11

1.4 Các yếu tố của đất ảnh hưởng đến cường độ đất trộn xi măng 13

1.5 Thiết bị và công nghệ thi công 18

1.6 Các ứng dụng của phương pháp ổn định toàn khối 21

1.6.1, ứng dựng địa kỹ thuật 21

1.6.2, ứng dụng trong xây dựng công trình đường bộ 23

1.6.3, Đường sắt 24

1.6.4, Hạ tầng kỹ thuật đô thị 25

1.6.5, Cảng và kênh đào .26

1.6.6, Khu vực trồng cây xanh, cảnh quan 29

1.6.7, Khu vực thể thao ngoài trời 31

CHƯƠNG 2: Cơ SỞ LÝ THUYẾT xử LÝ NỀN ĐẤT YẾU BANG PHƯƠNG PHÁP ÔN ĐỊNH TOÀN KHỐI 32

2.1 Nguyên lý của đất trộn xi măng 32

2.2 Đặc tính của đất trộn xi măng 35

2.3 Thiết kế trộn để gia cố nền đất yếu 35

2.3.1, Số liệu đầu vào 35

2.3.2, Xác định các thông số thiết kế 37

2.4 Ôn định tổng thể 39

2.4.1, Trình tự thiết kế 39

2.4.2, Tính toán ổn định 40

2.5 Tính toán độ lún đất được gia cố 41

2.5.1, Các giai đoạn lún 41

2.5.2, Tính toán độ lún 43

2.6 Tính toán chuyển vị nền đất theo phưomg pháp PTHH 45

2.6.1, Tổng quát về phưomg pháp PTHH 45

2.6.2 Phần mềm PTHH Plaxis 2D 46

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẦNG PHƯƠNG PHÁP ỒN ĐỊNH TOÀN KHỐI CHO KHU vực PHÚ MỸ HƯNG 52

3.1 Giới thiệu công trình 52

3.2 Giới thiệu về địa chất 53

3.3 Tổng hợp số liệu để tìm giá trị về chỉ tiêu cơ lý phù hợp 61

3.4 Xác định độ lún của đất nền trước khi gia cố 66

3.4.1, Trường hợp 1 : Tải trọng tác dụng lên đất nền chỉ có lớp đất đắp 66

3.4.2, Trường hợp 2 : Tải trọng tác dụng lên đất nền gồm lớp đất đắp + tải trọng làm đường + tải trọng xe 68

3.5 Xác định độ lún của đất nền sau khi xử lý 70

3.5.1, Trường hợp 1 : Tải trọng tác dụng lên đất nền chỉ có lớp đất đắp 70

3.5.2, Trường hợp 2 : Tải trọng tác dụng lên đất nền gồm lớp đất đắp + tải trọng làm đường + tải trọng xe 74

3.6 Tính toán độ lún nền theo phần mềm Plaxis 77

3.6.1, Thông số đầu vào 77

3.6.2, Thiết lập mô hình bằng Plaxis 2D - V8.5 78

3.6.3, Kết quả phân tích độ lún nền đường bằng phần mềm Plaxis 2D 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

Tài liệu tham khảo 92

I V

DANH MỤC HÌNH ẢNH

•

Hình 1-1 Nguyên tắc của phương pháp ổn định toàn khối và thiết bị 3

Hình 1-2 Ảnh hưởng của tuổi đến cường độ 17

Hình 1-3 Thiết bị cơ bản ổn định toàn khối 19

Hình 1-4 Trống xoay của thiết bị trộn 19

Hình 1-5 Hệ thống kiểm soát quá trình trộn 20

Hình 1-6 Các dạng ổn định toàn khối 22

Hình 1-7 Ôn định toàn khối cho nền đường đi qua khu vực đầm lầy 23

Hình 1-8 Các trường hợp áp dụng ổn định toàn khối trong các dự án đường sắt .24

Hình 1-9 Dự án đường sắt ở Thụy Điển năm 1996 25

Hình 1-10 Xử lý gia cố nông và tái sử dụng bùn đất nạo vét từ biển khi xây dựng cảng 27

Hình 1-11 Lưu vực ổn định toàn khối 28

Hình 1-12 Ô nhiễm do nạo vét bùn 28

Hình 1-13 Cảng Vuosaari: khu vực đất ngập nước 29

Hình 1-14 Công viên Ida Aalberg ở Helsinki 30

Hình 1-15 Công tác san nền kết hợp với xử lý nền bằng phương pháp ổn định toàn khối 30

Hình 2-1 Mối quan hệ giữa cường độ tính toán tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm 39

Hình 2-2 Các giai đoạn lún của đất được gia cố và biểu đồ lún theo thời gian .42

Hình 2-3 Mối quan hệ ứng suất - biến dạng của mô hình đàn dẻo lý tưởng 48

Hình 2-4 Xác định Eref từ thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước 49

Hình 2-5 Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết 50

Hình 3-1 Vị trí công trình 52

Hình 3-2 Mặt bằng tổng thể công trình 53

Hình 3-3 Mặt bằng vị trí hố khoan 54

Hình 3-4 Kết quả thí nghiêm nén cố kết mẫu đất có độ sâu 13.5 -14m 66

Hình 3-5 Kết quả thí nghiêm nén cố kết mẫu đất có độ sâu 17.5 -18m 67

Hình 3-6 Mặt cắt ngang của mô hình 80

Hình 3-7 ứng suất hữu hiệu của nền 81

Hình 3-8 Các điểm tính lún 82

Hình 3-9 Độ lún của điểm A sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 82

Hình 3-10 Độ lún của điểm A sau khi cố kết được 15 năm 82

Hình 3-11 Độ lún điểm B sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 83

Hình 3-12 Độ lún điểm B sau khi cố kết 15 năm 83

Hình 3-13 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền tự nhiên sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 84

Hình 3-14 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền tự nhiên sau khi cố kết 15 năm 84

Hình 3-15 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền cải tạo sâu 2m sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 85

Hình 3-16 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền cải tạo sâu 2m sau khi cố kết 15 năm 85

Hình 3-17 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền cải tạo sâu 4m sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 86

Hình 3-18 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền cải tạo sâu 4m sau khi cố kết 15 năm 86

Hình 3-19 Độ lún chênh lệch tại vị trí A, B và c khi chịu tải trọng tác dụng trên nền cải tạo sâu 6m sau khi hoàn thành các giai đoạn thi công 87

I V

nền cải tạo sâu 6m sau khi cố kết 15 năm 87Hình 3-21 Hệ số an toàn của nền đất tự nhiên 88Hình 3-22 Hệ số an toàn của nền đất được gia cố 88

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1 ưu điểm của phương pháp ổn định toàn khối so với một số phương

pháp kỹ thuật cơ bản khác 11

Bảng 1-2 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ xi măng - đất 13

Bảng 1-3 Bảng tổng hợp tỷ lệ xi măng với các loại đất khác nhau 16

Bảng 1-4 Tỷ lệ xi măng với đất của các loại đất khác nhau theo hệ thống phân loại Unified (Mitchell and Freitag , 1959) 16

Bảng 3-1 Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Các Lớp Đất 57

Bảng 3-2 Bảng tính lún của nền khi chỉ có tải đất đắp 67

Bảng 3-3 Tĩnh tải tác dụng lên đất nền 68

Bảng 3-4 Bảng tính lún của nền khi có tải xe và tải kết cấu áo đường 69

Bảng 3-5 Tổng hợp độ lún trước và sau khi cải tạo đất khi chỉ có tải đất đắp73 Bảng 3-6 Tổng hợp độ lún trước và sau khi cải tạo đất khi có đủ tải tác dụng .76

Bảng 3-7 Thông số đầu vào 78

Bảng 3-8 Tổng hợp các phase tính toán 80

Bảng 3-9 Tổng hợp kết quả tính toán 89

MỞ ĐẰU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố lớn nhất cả nước với dân số khoảng 8 triệu người, có tỷ lệ tăng trưởng đô thị hàng năm trên 3% (Cục Thống Kê, 2013) Nhằm đáp ứng nhu cầu về nhà ở, căn hộ chung cư., ngày càng cao của người dân đòi hỏi phải phát triển các công nghệ tiên tiến và thích hợp để xử lý nền đất yếu phục vụ việc xây dựng công trình ở những khu vực như Quận 7, Nhà Bè

Nội dung của đề tài là “ Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp ổn định toàn khối”, nghiên cứu các vấn đề do nền đất yếu đặt ra và giải pháp xử lý nền đất yếu bằng

phương pháp ổn định toàn khối tại khu vực Phú Mỹ Hưng, Quận 7, Tp HCM nhằm giảm được độ lún lệch của các hạng mục phụ chịu tải trọng nhỏ với phần xây dựng chínhcủa công trình, nâng cao tính ổn định và giảm nhẹ nguy cơ sụp đổ

3 Nội dung nghiên cứu

Cấu trúc của luận văn được chi thành 03 chương:

- Chương 1 : Tổng quan về phương pháp ổn định toàn khối

- Chương 2 : Cơ sở lý thuyết về phương pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp ổn định toàn khối

- Chương 3 : Phân tích và ứng dụng biện pháp gia cố nền đất yếu bằng phương pháp ổn định toàn khối cho vực Phú Mỹ Hưng

4 Phuong pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: sử dụng các cơ sở lý thuyết về cơ học để tính toán thay đổi khả năng chịu lực của đất khi được gia cố

- Phương pháp mô phỏng: sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng bài toán dùng biện pháp gia cố nền và không gia cố từ đó có cơ sở để đánh giá và so sánh lựa chọn biện pháp hơp lý

5 Ỷ nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu nghiên cứu, tham khảo cho chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng khi lựa chọn biện pháp gia cố nền với diện tích rộng

- Đề tài phù hợp với thực tế ngành xây dựng Việt Nam, đặc biệt là tại thành phố Hồ Chí Minh Trên cơ sở đó, kết quả của đề tài có thể áp dụng sơ bộ cho các công trình tương

tự, từ đó lựa chọn được giải pháp thi công phù hợp cũng như có kinh tế cao

6 Giói hạn phạm vi nghiên cứu

- Trong phạm vi nghiên cứu đề tài chỉ sử dụng số liệu địa chất tại 1 hố khoan manh tính chất cục bộ, vì vậy cần mở rộng nghiên cứu, xem xét tổng quát hơn với số liệu địa chất toàn bộ khu vực Phú Mỹ Hưng

- Đề tài chỉ tổng hợp kết quả của các nghiên cứu có số liệu địa chất tương tự mà không làm thí nghiệm trực tiếp với địa chất của công trình

- Trong thực tế, có nhiều biện pháp gia cố nền phù hợp với từng điều kiện cụ thể nhưng đềtài chỉ tập trung nghiên cứu gia cố nền bằng biện pháp ổn định toàn khối

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH

TOÀN KHỐI1.1 Giới thiệu về phương pháp ổn định toàn khối

1,1,7 Khái quát

Ôn định toàn khối là quá trình sử dụng liên kết hóa chất và các chất ổn định để thay đổicác đặc tính kỹ thuật của khối đất nhưng vẫn đảm bảo quả hiệu quả về mặt kinh tế Mụctiêu của phương pháp ổn định toàn khối thường là để cải thiện đặc tính địa kỹ thuật của mộtnền đất nào đó, hoặc để đạt được mục tiêu hiệu quả môi trường Đối với đất yếu, việc ápdụng các kỹ thuật ổn định toàn khối cho phép thay đổi các thuộc tính kỹ thuật và môitrường để có thể để xây dựng trực tiếp công trình trên nền đất đã xử lý, hoặc sử dụng nhưvật liệu san lấp hoặc vật liệu xây dựng Nhờ sự phát triển toàn diện của các loại chất liênkết, rất nhiều loại đất yếu có thể được xử lý ổn định tiết kiệm và hiệu quả

Tất cả các dự án áp dụng phương pháp ổn định toàn khối đều sử dụng liên kết ở dạngchất liên kết hoặc chất ổn định có phản ứng hóa học với khối đất làm thay đổi thuộc tínhcủa nó Khối lượng và chất lượng của chất liên kết được tối ưu hóa để đạt được mục tiêu đề

ra thông qua kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng Việc kết hợp sử dụngcác chất liên kết thương mại và các chất liên kết có nguồn gốc từ các phụ phẩm côngnghiệp (xỉ lò cao, tro bay ) đem lại hiệu quả cao về kinh tế và môi trường của phươngpháp ổn định toàn khối

Ôn định toàn khối là một phương pháp sử dụng chất liên kết trộn với đất yếu, để cải thiệncác đặc trưng cơ lý cho đất yếu nhằm chuyển đổi các lớp đất này thành một lớp đất tốtđồng nhất đến độ sâu thiết kế Từ đó, hạn chế được độ lún của kết cấu trong quá trình xâydựng và khai thác, nâng cao tính ổn định của công trình và giảm nhẹ nguy cơ sụp đổ

Ôn định toàn khối có thể được sử dụng kết hợp với các phương pháp cải tiến đất nềnkhác Đặc biệt, khi vực cần xử lý có cấu tạo địa chất gồm có các lớp trên cùng là than bùn(hoặc đất rất yếu khác) được đặt trên lớp đất sét Khi đó, lớp

đất yếu phía trên sẽ được xử lý bằng phương pháp ổn định toàn khối, trong khi các lớp đấtsét được xử lý bằng phương pháp khác, như cọc xi măng đất, cọc cứng.

Tùy nhiệm vụ, phạm vi xử lý và điều kiện địa chất, có thể sử dụng máy trộn chuyên biệthoặc máy trộn thông thường để trộn lẫn chất liên kết dạng bột với đất yếu cần xử lý theophương pháp ổn định toàn khối

Nguyên tắc chung của phương pháp được trình bày trong Hình 1-1 Thiết bị trộn đượcgắn với một máy đào cho phép thực hiện tốt công tác xử lý tới độ sâu 7m đến 8m Chất liênkết được đưa vào đất thông qua hệ thống máy bơm áp lực và hệ thống vòi phun tại đầu cácthiết bị trộn Trống quay có tác dụng trộn đều chất liên kết và đất Quá trình trộn được thựchiện theo sơ đồ di chuyển trống quay từ trên xuống dưới, từ sau ra trước theo hướng dichuyển của máy thi công

Công suất của một máy trộn sẽ quyết định tiến độ công tác xử lý nền bằng biện pháp gia

cố nông Các khu vực cần xử lý có kích thước lớn thường được chia thành các khu vực nhỏhơn, có kích thước từ 3m2 đến 5 m2 Công tác xử lý, khi đó, được thực hiện riêng rẽ, triệt để

từ khối này tới khối khác Mỗi khối nền sau khi xử lý sẽ có cường độ và độ ổn định caohơn, cho phép máy thi công di chuyển phía trên Trong quá trình phát triển cường độ củakhối đất được gia cố, có thể kết hợp với công tác đắp gia tải đặc biệt là ở các khu vực chứathan bùn và các chất hữu cơ Hỗn hợp đất gia cố thường đạt được cường độ yêu cầu saukhoảng thời gian từ 1 đến 3 tháng

Để tăng hiệu quả của công tác thi công nạo vét đất yếu, cũng có thể áp dụng phươngpháp ổn định toàn khối để xử lý sơ bộ khối đất cần đào bỏ Phương pháp này còn được sửdụng để cô đặc, chuyển các chất ô nhiễm về dạng khối, ít hòa tan khi xử lý đất bị ô nhiễmhoặc trầm tích

Trong nhiều trường hợp, đặc biệt là ở khu vực khan hiếm vật liệu đắp, có thể dùng côngnghệ gia cố nông để xử lý vật liệu đất yếu rồi tái sử dụng chúng ngay tại công trường đểlàm lớp nền cải thiện, hoặc làm vật liệu san lấp hay cao cấp hơn là vật liệu xây dựng Điềunày cho phép tiết kiệm chi phí mua vật liệu mới, giảm chi phí đào và vận chuyển đất thải rangoài công trường, tránh được các nguy cơ gây sạt lở hay ô nhiễm môi trường

; Peat ; mud, ị soft

PF Pressure Feeder

Preloading embankment Geotextile

(reinforcement)

Hĩnh 1-1 Nguyên tẳc của phương pháp ổn định toàn khối và thiết bị.

Các chất liên kết thông dụng nhất bao gồm xi măng, vôi, hoặc một hỗn hợp của cả hai Ngoài

ra, có thể bổ sung một số loại khác như bột xỉ lò, tro bay hoặc thạch cao Việc lựa chọn loại chấtliên kết hoặc hỗn hợp chất liên kết phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất Khối lượng chất liênkết được tối ưu hóa qua kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường

1,1,2, Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1,2,1 Tình hĩnh nghiên cứu trong nước

Từ năm 2004 đến nay hàng loạt công nghệ xử lý nền đất yếu được áp dụng tại Việt Nam Nhucầu nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nền đất yếu ngày càng gia tăng Thách thức chính

là điều kiện đất nền phức tạp và sự hạn chế về máy móc thiết bị của nước ta Trong những nămtới công nghệ xử lý nền đất chắc chắn sẽ không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựngđường, cảng biển, lấn biển và công trình hạ tầng cơ sở khác Hiện tại các công trình xây dựngtrên vùng đất yếu thường bị hư hỏng bởi nguyên nhân từ nền móng là do người thiết kế lựa chọnsai giải pháp xử lý nền đất và thiết kế móng

Trước đây, phương pháp thông dụng để xử lý nền đất yếu ở Việt Nam là dùng cừ tre và cừtràm Đây là giải pháp kinh tế cho công trình có điều kiện đất yếu và tải trọng tương đối nhỏ Do

sự giới hạn của chiều dài cọc, nên khả năng áp dụng thực tế cũng bị hạn chế cần thiết đánh giásức chịu tải và độ lún của nền được gia cố bằng cọc ngắn Các giải pháp này chỉ có tác dụng chocông trình nhà ở độc lập (Theo điều kiện thực tế của từng địa phương, được các nhà khoa họctin tưởng và xử dụng hiệu quả)

Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử lý nền đất yếu.Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nước thẳng đứngvẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép Tải trọng gia tải trước có thể bằnghoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực nướcđược quan trắc Lớp đất đắp để gia tải được dỡ khi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra.Phương pháp gia tải trước 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) và một loạt công trình tạiphía Nam.

Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nền một cách chi tiết.Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định bằng các phương pháp thông thường Nên sử dụngthiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng đồng thời khoan lấy mẫu liên tục Trong một sốtrường hợp do thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc và đánh giá đầy đủ, nên sau khi xâydựng công trình, đất nền tiếp tục bị lún và công trình bị hư hỏng

Cọc đất - vôi, đất - xi măng nên được dùng rộng rãi để gia cố sâu đất nền Đây là giải pháphữu ích, nhằm tăng cường độ của nền

Từ các tiêu chuẩn của Mỹ, các nước châu Âu, Tiêu chuẩn Việt Nam cũng đề cập đến vấn đề

ổn định khối lượng Theo TCVN 9403:2012 Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp trụ xi măng đất cũng đã đề cập về xử lý toàn khối

-Ngày 28/11/2015, tại Hà Nội, Bộ Xây dựng tổ chức hội thảo về “Xây dựng Tiêu chuẩn xử lýnền đất yếu - Phương pháp xử lý nông và giới thiệu công nghệ xử lý nền đất yếu theo phươngpháp ổn định toàn khối" Công ty BCX đã được Tập đoàn Bitexco giao nhiệm vụ chuyển giao,

phát triển và ứng dụng rộng rãi công nghệ gia cố toàn khối, xử lý nền đất yếu theo phương pháp

ổn định toàn khối từ Phần Lan để áp dụng tại Việt Nam.”

Thuận tiện thi công, thân thiện môi trường, phát triển bền vững - • • phù hợp áp dụng rộng rãi

ở Việt Nam là những ưu điểm nổi bật của công nghệ xử lý nền đất yếu toàn khối, được cácchuyên gia trong lĩnh vực xây dựng ghi nhận khi tham gia thực nghiêm thực tế tại hiện trường.Trần Đình Hà, Giới thiệu phương pháp xử lý nông và công nghệ xử lý nền đất yếu theophương pháp ổn định toàn khối Nêu ý kiến của PGS TS Nguyễn Bá Kế, nguyên Viện trưởngViện Khoa học công nghệ Xây dựng Nghiên cứu, đất sau khi trộn với chất kết dính, dưới tác

1.1.2,2 Tình hĩnh nghiên cứu ngoài nước.

Theo Makusa, G.p [15] FM5-410 Soil Stabilization for Road and Airfield, 2012 Đăng trênTập chí Đại học Công nghệ Luleâ, Thụy Điển năm 2012 Thông qua việc ổn định đất, các vậtliệu không dính có thể được ổn định bằng vật liệu xi măng (xi măng, vôi, tro bay, bitum hoặckết hợp).Vật liệu đất ổn định có độ bền cao, khả năng thấm thấp và độ nén thấp hơn đất tựnhiên (Keller bronchure 32-01E) Phương pháp có thể đạt được theo hai cách, cụ thể là : (1)

ổn định tại chỗ và (2) ổn định tại trạm

Sự ổn định này được xem như là một biến hóa mà nhờ đó mọi thuộc tính đất có thể được cảithiện tốt hơn (Ingles và Metcalf, 1972) Quyết định sử dụng công nghệ phụ thuộc vào tính chấtcủa đất cần được biến đổi Các tính chất chính của đất mà các kỹ sư quan tâm là tính ổn địnhthể tích, độ bền, tính nén, độ thấm và độ ổn định (Ingles và Metcalf, 1972, Sherwood, 1993,EuroSoilStab, 2002)

Để ổn định thành công, cần phải có một bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm, sau đó là cáckiểm tra thực địa để xác định các tính chất kỹ thuật và môi truờng Các xét nghiệm trongphòng thí nghiệm mặc dù có thể tạo ra cuờng độ cao hơn vật liệu tuơng ứng từ thục địa, nhung

sẽ giúp đánh giá hiệu quả của các vật liệu ổn định trong đất Kết quả từ các bài kiểm tra trongphòng thí nghiệm sẽ nâng cao hiểu biết về sụ lụa chọn chất kết dính và luợng (EuroSoilStab,2002)

Sụ ổn định toàn khối là một phuơng pháp ổn định nông đến ổn định sâu trong đó toàn bộ khốiluợng của đất mềm có thể đuợc ổn định ở độ sâu quy định Kỹ thuật này tuơng đối mới và rấtthích hợp cho việc ổn định hàm luợng ẩm cao nhu đất sét, bùn cát, đất hữu cơ và các trầm tích bị

ô nhiễm (EuroSoilStab, 2002; Hayward Baker Inc)

Ôn định toàn khối là một giải pháp hiệu quả chi phí để cải tạo mặt đất trong việc khắc phụctình trạng đất yếu đặc biệt với một luợng lớn các chất gây ô nhiễm và hàm luợng nuớc cao Xử lýphần lớn trầm tích bị nạo vét cát, đất hữu cơ và bùn thải thuờng sử dụng phuơng pháp ổn địnhtoàn khối (Keller, 32-0IE) Phuơng pháp này cung cấp một phuơng pháp thay thế cho phuơngpháp cải tiến đất truyền thống nhu loại bỏ và thay thế kỹ thuật.

Việc trộn lẫn khối luợng đất có thể đạt đuợc bằng cách sử dụng máy trộn công cụ excavatorvới các cần xích độc đáo truyền khí nén cho đầu trộn của công cụ trộn và vào khu trộn hoặc bằngcách tụ phun chất kết dính vào một máy quay

Đầu khoan hoặc đầu trộn và đất Máy trộn xoay và đồng thời di chuyển theo chiều dọc vàchiều ngang trong khi trộn khối đất Đuờng kính của dụng cụ trộn thuờng nằm giữa 600 mm đến

800 mm, với tốc độ quay giữa 80 và 100 vòng / phút Thông thuờng, đất đuợc ổn định theo mộtdãy khối đuợc định nghĩa là phạm vi hoạt động của máy

Dải tiêu chuẩn tuơng ứng với 8 đến 10 m2 trong quy hoạch và sâu từ 1,5 đến 3 m (nghĩa là 2

m rộng X 5 m dài X 3 m sâu) với tốc độ sản xuất từ 200 đến 300 m3 đất mềm ổn định trên mỗi ca Lượng chất kết dính thường ở khoảng từ 200 đến 400 kg/ m3 (EuroSoilStab, 2002)

Ở các nước Bắc Âu, lượng chất kết dính nằm trong khoảng 150 và 250 kg /m3, và cường

độ cắt mục tiêu là 50 kPa (Massarsch và Topolnicki, 2005) Phương pháp này đã được tiếnhành bao gồm việc sử dụng xi măng nhanh làm chất kết dính để ổn định vật liệu nạo vétnhiễm bẩn tại Port Hamina và bờ biển Helsinki, Phần Lan, nơi các vật liệu nạo vét nhiễm bẩn

bị kẹt giữa các kè tạo ra các vùng mới (Andersson et al, 2001) Theo EuroSoilStab (2002),phương pháp ổn định sâu hơn so với các phương pháp ổn định khác có những ưu điểm chínhsau:

- Kinh tế và linh hoạt

- Tiết kiệm vật liệu và năng lượng

- Nhanh chóng cải thiện tính chất kỹ thuật của đất

- Có thể được linh hoạt liên kết với các cấu trúc khác và với môi trường xung quanh 1.2 Chất liên kết để gia cố nền đất

Các chất liên kết phổ biến nhất dùng trong ổn định toàn khối là xi măng, vôi Bên cạnh đó,

như là 1 thành phần của hỗn hợp chất liên kết Việc sử dụng các loại sản phẩm này làm choquá trình ổn định toàn khối đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật và/hoặc môi trường tốt hơn, vàgiảm tổng chi phí của chất liên kết

Những nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn chất liên kết là cường độ yêu càu,chi phí và khả năng cung ứng của chúng Bên cạnh đó, cũng phải xem xét thêm một số nộidung sau:

- Thời gian đóng rắn, đặc tính ứng suất - biến dạng, đặc tính lọc và thấm

- Đặc điểm của máy móc thi công, khả năng cung cấp chất liên kết tối đa và số lượng cácchất liên kết

- Dạng chất liên kết sử dụng (khô hay ướt)

1.2.1, Xi măng

Xi măng là loại chất liên kết phổ biến nhất trong biện pháp xử lý đất yếu bằng ổn địnhtoàn khối, ưu điểm của xi măng so với các chất liên kết khác là khả năng đóng rắn nhanhtrong đất được ổn định toàn khối (phát triển cường độ nhanh) Ngược lại, đặc điểm đóngrắn trong thời gian dài của xi măng thường kém hơn các chất liên kết khác Sản phẩm điểnhình khi sử dụng chất liên kết xi măng mặc dù có độ cứng cao, nhưng giòn, dễ gãy Tuyvậy, đối với phương pháp ổn định toàn khối, hạn chế này được khắc phục bời kết cấu cuốicùng thường là các tấm dầy và các lớp liền khối

Trong xi măng, khả năng di chuyển của ion Canxi (khuếch tán) trong cấp phối vật liệu làrất thấp.Vì vậy nếu chỉ sử dụng xi măng làm chất liên kết trong cấp phối vật liệu thì dễ xảy

ra hiện tượng không đồng nhất trong cấp phối vật liệu Vì lý do này, nếu chất liên kết đá vôicùng được sử dụng với xi măng thì sẽ làm cho chất lượng của công tác thi công ổn địnhtoàn khối sẽ cao hơn rất nhiều

Theo tiêu chuẩn EN 197, sản phẩm xi măng được sử dụng trong quá trình ổn định toànkhối bao gồm:

- Xi măng Póoc lăng với cường độ (CEMII / BM (S-LL*) 42.5N)

- Xi măng Póoc lăng với đá vôi với cường độ phát triển sớm (CEMII, A-LL 42.5 R)

- Xi măng Póoc lăng với cường độ cao (CEM I 52.5R), và xi măng SR (CEM I 42,5 SR3)

n Đối với loại đất được gia cố toàn khối có hàm lượng sun phát cao, sử dụng xi măng SR

có sức bền với sun phát là phù hợp nhất

1.2.2, Các sán phẩm vôi.

Vôi cung cấp một cách tiết kiệm để ổn định đất Sự tham gia của vôi làm gia tăng cường

độ mang lại bởi dung lượng trao đổi chất chứ không phải là hiệu ứng xi măng mang lại bởiphản ứng pozzolanic Trong quá trình biến đổi đất, đất sét trở nên khô hơn và ít nhạy cảmvới sự thay đổi nồng độ nước Sự ổn định vôi có thể liên quan đến phản ứng pucolanic,trong đó vật liệu pozzolana phản ứng với vôi trong nước có thể tạo ra các hợp chất xi măng.Tác dụng có thể mang lại bởi vôi sống, CaO hoặc vôi hydrat, Ca (OH)2 Vôi bùn cũng cóthể được sử dụng trong điều kiện đất khô có thể yêu cầu nước để đạt được đầm chặt hiệuquả Vôi sống là vôi được sử dụng phổ biến nhất Những điều sau đây là những lợi ích củaviệc vôi lâu ngày đối với vôi hydrat hóa :

- Hàm lượng vôi tự do cao hơn trên một đơn vị khối lượng

- Mật độ dày hơn vôi hydrat hóa (cần ít dung tích) và ít bụi

- Tạo ra nhiệt độ làm tăng cường độ tăng cường và giảm độ ẩm theo phương trình phản ứng

dưới đây

CaO + H2O Ca (OH)2 + Nhiệt (65kJ / mol)

Vôi sống khi trộn với đất ướt, ngay lập tức chiếm đến 32% trọng lượng riêng của nước từđất xung quanh để tạo vôi hydrat hóa; Nhiệt tạo ra kèm theo phản ứngnày sẽ làm mất thêmnước do bay hơi dẫn đến kết quả làm tăng độ dẻo của đất, nghĩa là làm khô và hấp thụ Ngay

cả trong đất (ví dụ đất vôi), đất sét có thể bão hòa ion canxi, việc thêm vôi làm tăng độ pH và

do đó làm tăng khả năng trao đổi Giống như xi măng, vôi khi phản ứng với các chất khoángđất sét ướt sẽ làm tăng độ pH, tạo thuận lợi cho độ tan của các hợp chất silic và alumin Cáchợp chất này phản ứng với canxi để hình thành canxi silica và calcium aluminium hydrat, mộtsản phẩm xi măng tương tự như bột xi măng Vật liệu pozzolanas tự nhiên có chứa silica vàalumina (ví dụ như đất sét, tro bay, PFA, xỉ lò cao) có tiềm năng lớn để phản ứng với vôi.Công nghệ ổn định vôi chủ yếu được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng địa kỹ thuật vàmôi trường Một số ứng dụng bao gồm đóng gói chất gây ô nhiễm, làm đất chôn lấp (ví dụ nhưđất kết dính ướt), giới hạn đường cao tốc, ổn định độ dốc và cải thiện nền móng như sử dụng

để tiến hành ổn định / làm chặt đất Nhược điểm của phương pháp này là có thể làm chậm tiến

độ thi công gia cố đất bởi lượng chất liên kết lớn

Các vấn đề sau đây cần phải được xem xét khi sử dụng các chất liên kết là sản phẩm xỉquặng, tro bay và thạch cao trong ổn định toàn khối:

- Khả năng cung ứng vật liệu, chất lượng và sự không đồng nhất về chất lượng của nó

- Nhu cầu lưu trữ tạm thời

- Phương thức vận chuyển vật liệu đến công trường

- Khả năng cung cấp hai hay nhiều chất liên kết đồng thời; yêu cầu trộn các chất liên kết trướckhi thi công ổn định toàn khối thực tế (nếu có)

- Bảo quản các thành phần chất liên kết và hỗn hợp các chất liên kết đã được phối trộn chuẩn

bị cho thi công

- Thiết bị ổn định toàn khối dùng cho các chất liên kết khô và mịn;

- Chất liên kết ướt cần trải lên bề mặt của các lớp đất ổn định toàn khối; trong một số trườnghợp cụ thể, chất liên kết ướt cần phải trộn lẫn trước bằng máy đào

- Những ảnh hưởng xấu có thể có của chất liên kết đối với các thiết bị trộn vật liệu

Các chỉ tiêu kỹ thuật và cách thức phối trộn, sử dụng chất liên kết cũng như những nhân tốảnh hưởng tới kết cấu hoàn thiện cần phải xác định trước trong phòng thí nghiệm

Kết hợp nhiều chất liên kết sẽ tạo ra được một hỗn hợp có thể đạt được yêu cầu về các đặctính đã đặt ra trong một quy mô rộng Sự biến đổi công thức của chất liên kết (tỷ lệ và hàmlượng) ảnh hưởng tới tốc độ phát triển cường độ (mặc dù không phải lúc nào phát triển nhanhcũng là tốt); sự cố kết của hỗn hợp đất có độ ẩm cao; cường độ cuối cùng; đặc tính biến dạng;

khả năng lấp đầy của hỗn hợp chất liên kết không đều với đất; khả năng liên kết các chất cóhại trong đất được gia cố; tính thấm nước và cả giá thành của chất liên kết Trong hầu hết cáctrường hợp, xi măng và vôi góp phần quan trọng trong hỗn hợp bởi chúng là các chất xúc táctạo ra phản ứng.

1.3 Lọi ích của phưong pháp ổn định toàn khối

Việc áp dụng phương pháp ổn định toàn khối để xử lý, cải tạo đất yếu hoặc đất bị ô nhiễmmang đến nhiều lợi ích:

- Hạn chế sử dụng vật liệu đắp như đất, cấp phối thiên nhiên;

- Giảm chi phí vận chuyển và san lấp đất;

- Giảm ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nền đất;

- Giảm thiểu tác hại môi trường.

So với các giải pháp xử lý nền đất yếu khác, một số ưu điểm của phương pháp ổn địnhtoàn khối được trình bày trong Bảng 1-1

Bảng 1-1 ưu điểm của phương pháp ổn định toàn khối so với một số phương

Thay đất

Ổn định toàn khối tránh không phải thay thế đất yếu, từ đó giảm chi phí vận chuyển, chi phí bãi

đổ thải, chi phí mua vật

Giảm khôi luợng nên đuờng

đắp

• * I B I

Việc giảm tải có thể tăng ổn định cho nền đất.Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể cóđiều kiện thay đổi kích thuớc hình học và cấutạo của công trình bên trên theo huớng giảmkhối hrợng đắp

Thoát nuớc thăng đứng

• • •• " • R I *

Các giải pháp xủ lý nền đất bằng biện pháp thoátnuớc thẳng đứng nhu giếng cát, cọc cát, hút chânkhông đều đòi hỏi chi phí lớn về vật liệu và máy thi công Bên cạnh đó, khi áp dụng các biện phápnày, đều có rủi ro khi phá vỡ cấu trúc tự nhiên của đất nền, thời gian chờ lún lâu, và vẫn có thể

có biến dạng từ biến, kéo theo tình trạng lún thứ cấp

—— -7

Cọc đât xi măng

Trong điều kiện hiện tại, có nhiều khó khăn khi việc kiểm soát chất luợng của cọc xi măng đất Đối với điều kiện địa chất đất yếu, hàm luợng hữu cơ cao thì giải pháp cọc đất

xi măng rất khó áp dụng

1.4 Các yếu tố của đất ảnh hưởng đến cường độ đất trộn xi măng

Một số nhân tố ảnh hưởng tới kết quả cường độ hỗn hợp xi măng - đất Cả tính chất củađất hiện trường và tác nhân ổn định đều ảnh hưởng mạnh tới cường độ của đất được xử lý(Terashi, 1997) được trình bày trong Bảng 1-2

Bảng 1-2 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ xỉ măng - đẩt

I Thành phần của chất tạo ổn định Loại chất tạo ổn định

Chất lượng

Trộn nước và phụ gia

II Thành phần và điều kiện của đất

(đặc biệt quan trọng đối với đất sét) Những đặc tính hóa học tự nhiên vàkhoáng vật của đất.

Hàm lượng hữu cơ

pH của nước lỗ rỗng

Hàm lượng nước

III Điều kiện trộn Nhiệt độ trộn.

Thời gian trộn

Khối lượng của chất tạo ổn định

IV Điều kiện dưỡng hộ Nhiệt độ.

Thời gian dưỡng hộ

Độ ẩm

Thời tiết

Mặc dù đất hiện trường và điều kiện dưỡng hộ bao gồm các nhân tố thì không dễ dàngthay đổi hay kiểm soát tại công trường, chất ổn định và điều kiện trộn thì tương đối dễ thayđổi Bằng cách kiểm soát nhiệt độ trộn, sự xuyên vào / rút lên và khối lượng chất tạo ổn định,một cọc xi măng - đất đồng nhất có thể được tạo thành Để thỏa mãn các yêu cầu thiết kế,việc tạo ra một sản phẩm chất lượng là việc trộn liên tục bao gồm không có lỗ rỗng hay mốinối phải được đảm bảo

Cần chú ý rằng bản chất của mẫu chế bị trong phòng thí nghiệm sẽ khác với bản chất củađất tại hiện trường Bởi vậy với bất cứ một công trình nào,trước khi thi công thì cần thiết phảitiến hành các thí nghiệm trong phòng nhằm biết rõ hiệu quả gia cố với từng loại đất cụ thể đểchọn được tỷ lệ pha trộn tối ưu nhất

- Ảnh hưởng của loại đất: Bản chất hóa lý của đất (như đường cong thành phần hạt, hàm

lượng ngậm nước, giới hạn Silicat và nhôm, pH của nước lổ rỗng và hàm lượng mùn hữu cơ) ảnhđến tính chất của khối xi măng - đất

Nếu hàm lượng sét tăng thì số lượng xi măng yêu cầu cũng tăng ; có thể đó là do với các hạtnhỏ thì diện tích bề mặt lớn và lượng tiếp xúc giữa xi măng và các hạt đất sẽ tăng

Cần đặc biệt chú ý trường hợp đất có hàm lượng hữu cơ cao, và những nơi mà hàm lượngmuối trong đất lớn, đặc biệt là muối Sunfat, chúng có thể ngăn cản quá trình Hydrat hóa của ximăng

Một số công trình gặp khó khăn khi xử lý đất có hàm lượng muối lớn (như các dải đất ngậpmặn ven biển) thì có thể khắc phục bằng cách tăng hàm lượng xi măng Bởi vì nhiều công trìnhnghiên cứu đã chỉ ra rằng các khoáng chất Montmorilonite phản ứng dễ dàng hơn muối Illite dotinh thể cấu tạo đơn giản và các đất có chứa Montmorite và Kaolanh ảnh hưởng đến phản ứngPuzzolan mạnh hơn đất có chứa Illite

- Hàm lượng hữu cơ: Hàm lượng hữu cơ càng cao làm ngăn cản quá trình hydrat hóa cùa xi

măng, làm giảm cường độ chịu nén Lượng sét mịn càng cao làm tăng lượng xi măng cần dùng

- Thành phần khoáng : Trong trường hợp đất có hoạt tính pozzolan cao thì đặc trưng

cường độ của đất trộn xi măng phụ thuộc chủ yếu vào sự ứng xử về cường độ của những hạt ximăng đông cứng Trong trường hợp đất có hoạt tính pozzolan kém thì đặc trưng cường độ củađất trộn xi măng phụ thuộc chủ yếu vào sự ứng xử về cường độ của những hạt đất đông cứng (Saitoh, 1985) cho nên nếu điều kiện cải tạo đất nền như nhau thì loại đất có hoạt tính pozzolancao hơn cho cường độ lớn hơn Hilt và Davidson (1960) quan sát thấy rằng các loại đất sétmonmorilonit và kaolinit là những hoạt chat pozzolan có hiệu quả so với các loại đất sét chứakhoáng illite , chlorite hoặc vermoculite Wissa và những người khác

( 1965) cũng giải thích rằng số lượng xi măng thứ cấp sinh ra trong phản ứng pozzolan giữahạt sét và vôi tôi phụ thuộc vào số lượng và thành phần khoáng của sét cũng như silica vàalumina trong đất

- Độ pH của đất ỉNhững phản ứng pozzolan lâu dài sẽ thuận lợi khi độ pH lớn vì phản ứng

sẽ được đẩy nhanh nhờ độ hòa tan của silicatr và aluminate trong hạt sét gia tăng

Trong một phạm vi nhất định, độ pH của đất có ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến cường

vào độ pH của đất mà còn dựa vào độ ẩm của đất (tức là lượng nước có chứa trong đất), xét đếncác ảnh hưởng của tỷ lệ giữa nước hàm lượng xi măng tương ứng đến cường độ nén nở hông.Đất có độ pH trọng phạm vi 5 đến 6.3 có ảnh hưởn tích cực đến cường độ nén nở hông củamẫu xi măng đất Độ pH càng tăng thì cường độ của xi măng - đất càng tăng Tuy nhiên trongphạm vi từ 6.3 đến 6.9, độ pH có ảnh hưởng rất tiêu cực đến cường độ của mẫu xi măng đất

- Tỷ lệ xi măng / đất :Việc lựa chọn tỷ lệ xi măng với đất ảnh hưởng rất lớn đến tính chất

của hỗn hợp vật liệu xi măng đất và giá thành công trình Cường độ kháng nén ( qu ) là một chỉtiêu để tính toán sức chịu tải của nền Một số nghiên cứu cho thấy:

Cường độ của xi măng đất tăng lên theo tỉ số tăng lượng xi măng trộn vào Trong thực tế, tỷ

lệ xi măng với đất thường chọn 7% - 15% , trong các trường hợp thông thường thì không nênnhỏ hơn 12%

Tỷ lệ xi măng với đất (aw) được tính theo % khối lượng xi măng so với khối lượng đất Đểchọn tỷ lệ pha trộn các hỗn hợp gia cố theo phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sứckháng nén của mẫu xi măng đất

Lượng xi măng yêu cầu phụ thuộc vào loại đất, trạng thái của đất cần gia cố Tỷ lệ ximăng với đất tối ưu ( so với trọng lượng khô của đất cần gia cố ) phụ thuộc vào các loại đất khácnhau

Bảng 1-3 Bảng tổng hợp tỷ lệ xi măng với các loại đất khác nhau

Bảng 1-4 Tỷ lệ xỉ măng với đất của các loại đẩt khác nhau theo hệ thống phân

loại Unified ( Mitchell and Freitag, 1959 )

1 Đất tốt chứa sỏi, các hạt thô , cát hạt mịn có hoặc

không có lượng nhỏ bùn hay sét

5% hoặc ít hơn

4 Đất chứa bùn không dẻo hoặc dẻo vừa phải 10%

- Ảnh hưởng của tuổi xi măng - đất: Cường độ của xi măng - đất tăng lên theo thời gian,

tương tự như bê tông Hình 1-2 (Endo, 1976) đã chỉ ra ảnh hưởng của tuổi từ 2-2000 ngày đối với đất sét biển gia cố bởi xi măng Porland

sooc —

Hình 1-2 Ảnh hưởng của tuồi đến cường độ

Kawasaki (1981) đã xây dựng quan hệ dựa trên phân tích tương quan hiệu chỉnh cường độnén nở hông cho đất sét biển vùng vịnh Tokyo trộn với xi măng Porland

0.26q«28 < q«3 < 0.63qu28 0.49q«28- 64 < qU7< 0.71qU28 +5%

qU60= 1.17qU28

Ở đây, qứglà cường độ 28 ngày tuồi tính theo KPa Hiệp hội CDMA (Cement Deep MixingAssociation of Japan) của Nhật Bản (1994) đã hiệu chỉnh quan hệ trên thành:

qu28= (1.49 ~ 1.56)qU7 qu9i = (1.85 - 1.97)qU7 qu28 = (1.2 ~ 1.33)qu28

Ở đây, qU7, qU28 và qu9i là cường độ nén nở hông của xi măng - đất sau xử lý 7 ngày, 28ngày và 91 ngày

Nagaraj (1997) đã đề nghị một quan hệ nhằm đề xuất cường độ xi măng - đất trên quan điểm

vi cấu trúc và đỉnh luật Abram (nghĩa là sự phân bố lực hút giữa đất và vữa) sử dụng phân tíchtương quan đa chiều như sau:

ậ-=-0.20 + 0.4581/ Ds

°L4