Nghiên cứu mô hình tính toán cọc đất xi măng xử lý nền đất yếu khu vực sóc trăng

Các kết quả nghiên cứu của luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công và xây dựng công trình, và nếu được hoàn thi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

- -

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT XI MĂNG

XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC SÓC TRĂNG

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số : 60-58-02-04

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI VĂN TRƯỜNG

HÀ NỘI, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung của luận văn là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

của PGS.TS Bùi Văn Trường

Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn này không trùng lặp với bất cứ luận văn nào

đã từng được công bố

Tác giả luận văn

Tôi xin cám ơn sự quan tâm góp ý của PGS.TS Nguyễn Việt Hùng

Sau cùng tôi cũng xin cám ơn sự ủng hộ, động viên tinh thần nhiệt tình của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong thời gian thực hiện luận văn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CHẤT KẾT DÍNH 5

1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng chất kết dính 5

1.1.1 Gia cố nền đất yếu bằng trụ vật liệu rời 7

1.1.2 Gia cố nền đất yếu bằng vật liệu có chất kết dính 11

1.2 Giải pháp xử lý nền bằng phương pháp trộn vôi: 11

1.3 Giải pháp xử lý nền bằng cọc đất xi măng 14

1.3.1 Khái quát chung 14

1.3.2 Một số ứng dụng và ưu điểm của cọc đất xi măng 14

1.4 Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT XI MĂNG23 2.1 Khái quát chung về các mô hình tính toán cọc đất xi măng 23

2.2 Tính toán cọc ĐXM theo mô hình cọc cứng 23

2.3 Tính toán cọc đất xi măng theo mô hình nền tương đương 25

2.4 Tính toán cọc đất xi măng theo mô hình nền hỗn hợp 26

2.4.1 Cách tính toán của Viện kỹ thuật châu á A.I.T 26

2.4.2 Cách tính theo quy phạm Trung Quốc DBJ 08-40-94 31

2.5 Phân tích các mô hình tính toán 34

2.5.1 Phương pháp tính toán theo quan điểm cọc ĐXM làm việc như cọc cứng 34

2.5.2 Phương pháp tính toán theo quan điểm coi trụ xi măng đất và đất nền làm việc đồng thời (phương pháp nền tương đương) 34

2.5.3 Phương pháp tính toán theo quan điểm tính toán khả năng chịu tải tính toán như cọc, còn biến dạng tính toán như nền 35

2.6 Quy trình thiết kế cọc đất xi măng 35

2.6.1 Kiểm tra theo vật liệu cọc 37

2.6.2 Kiểm tra theo đất nền 38

2.6.3 Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc đơn 38

2.7 Kết luận chương 2 39

CHƯƠNG 3:NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT XI

MĂNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC SÓC TRĂNG 40

3.1 Đặc điểm nền đất yếu khu vực Sóc Trăng 40

3.1.1 Đặc điểm cấu trúc nền đất yếu 41

3.1.2 Tính chất cơ lý của đất nền 41

3.2 Khảo sát các mô hình tính toán cọc ĐXM xử lý nền đất yếu ở Sóc Trăng 42

3.2.1 Khái quát chung về công trình và giải pháp xử lý nền đất yếu 43

3.2.2 Khảo sát các mô hình tính toán cọc ĐXM bằng phương pháp giải tích 44

3.2.3 Khảo sát các mô hình tính toán cọc ĐXM bằng phương pháp số 53

3.2.4 Khảo sát các thông số tính toán cọc ĐXM 63

3.3 Nghiên cứu thực nghiệm cọc ĐXM tại hiện trường 67

3.3.1 Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn 67

3.3.2 Thí nghiệm nén tĩnh nền xử lý bằng cụm cọc ĐXM ở hiện trường 72

3.4 Phân tích, đề xuất mô hình tính toán cọc ĐXM 74

3.5 Kết luận chương 3 76

KẾT LUẬT VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Kết quả bàn nén phẳng hiện trường: 8

Hình 1.2 Cơ chế phá hoại trụ đơn vật liệu rời trong đất sét yếu đồng nhất 9

Hình 1.3 Phân tích nhóm trụ vật liệu rời (theo Barksdale và Bachus, 1983 10

Hình 1.4 Phương thức phá hoại của móng cọc vôi 12

Hình 1.5 Tính toán lún khi chưa vượt độ bền rão của cọc vôi 13

Hình 1.6 Các ứng dụng cơ bản của công nghệ trộn sâu 16

Hình 1.7 Sơ đồ thi công trộn khô 17

Hình 1.8 Bố trí trụ trộn khô 17

Hình 1.9 Bố trí trụ trùng nhau theo khối 18

Hình 1.10 Sơ đồ thi công trộn ướt 18

Hình 1.11 Bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất 19

Hình 1.12 Bố trí trụ trùng nhau theo công nghệ trộn ướt 19

Hình 1.13 ổn định khối kiểu A 20

Hình 1.14 ổn định khối kiểu B 20

Hình1.15 Công nghệ Jet Grouting 21

Hình 2.1 Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cọc đất xi măng 27

Hình 2.2 Quan hệ ứng suất- biến dạng vật liệu xi măng- đất 28

Hình 2.3 Phá hoại khối và phá hoại cắt cục bộ 28

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán biến dạng 30

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình thiết kế cọc đất xi măng 36

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Sóc Trăng 40

Hình 3.2 Sơ đồ tính lún theo quan điểm cọc cứng 46

Hình 3.3 Sơ đồ tính lún theo quan điểm nền tương đương 49

Hình 3.4 Mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng giải pháp xử lý nền bằng cọc ĐXM theo quan điểm cọc cứng 58

Hình 3.5 Mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng giải pháp xử lý nền bằng cọc ĐXM theo quan điểm nền tương đương 58

Hình 3.6 Chuyển vị lưới của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan điểm cọc cứng 59

Hình 3.7 Chuyển vị thẳng đứng của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan

điểm cọc cứng 60

Hình 3.8 Lún nền của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan điểm cọc cứng 60

Hình 3.9 Chuyển vị lưới của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan điểm nền tương đương 61

Hình 3.10 Chuyển vị thẳng đứng của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan điểm nền tương đương 62

Hình 3.11 Lún nền của nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM theo quan điểm nền tương đương 62

Hình 3.12 Quan hệ giữa bán kính cọc và sức chịu tải của cọc 64

Hình 3.13 Quan hệ giữa bán kính cọc và độ lún của nền gia cố 64

Hình 3.14 Quan hệ giữa chiều dài cọc và sức chịu tải của cọc 65

Hình 3.15 Quan hệ giữa chiều dài cọc và độ lún của nền gia cố 66

Hình 3.16 Quan hệ giữa chiều dài cọc và độ lún của nền gia cố 67

Hình 3.17 Sơ đồ thí nghiệm nén tĩnh cọc ĐXM 68

Hình 3.18 Đồ thị quan hệ tải trọng- chuyển vị của cọc 1-B-4 71

Hình 3.19 Đồ thị quan hệ tải trọng- chuyển vị của cụm cọc 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Khả năng áp dụng biện pháp kỹ thuật cải tạo cho các loại đất khác nhau 6

Bảng 3.1 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu ở Sóc Trăng 42

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 43

Bảng 3.3 Bảng tổng tính lún theo mô hình cọc cứng 47

Bảng 3.4 Bảng tổng tính lún theo mô hình nền tương đương 51

Bảng 3.5 Các thông số đất nền để xây dựng mô hình tính trong Plaxis 57

Bảng 3.5b Bảng tổng hợp kết quả tính toán chuyển vị nền công trình xử lý bằng cọc ĐXM bằng phần mềm Plaxis 63

Bảng 3.6 Tính toán sức chịu tải và biến dạng của cọc khi bán kính r của cọc thay đổi 63

Bảng 3.7 Tính toán sức chịu tải và biến dạng của cọc khi chiều dài L của cọc thay đổi 65

Bảng 3.8 Tính toán sức chịu tải và biến dạng của cọc khi mật độ cọc thay đổi 66

Bảng 3.9 Tải trọng thí nghiệm nén tĩnh 3 cọc đơn 68

Bảng 3.10 Thời gian theo dõi độ lún và ghi chép số liệu 69

Bảng 3.11 Bảng tổng hợp kết quả tải trọng - độ lún cọc 1-B-4 70

Bảng 3.12 Bảng tổng hợp kết quả tải trọng - độ lún cọc 3-B-4 70

Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả tải trọng - độ lún cọc 1-C-4 71

Hình 3.18 Đồ thị quan hệ tải trọng- chuyển vị của cọc 1-B-4 71

Bảng 3.14 Sức chịu tải cho phép của 3 cọc ứng với độ lún 8mm 72

Bảng 3.15 Kết quả thí nghiệm nén tĩnh cụm 36 cọc 73

Bảng 3.16 Tổng hợp kết quả tính toán cọc ĐXM theo các mô hình với kết quả thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường 75

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, ngành xây dựng Việt Nam cũng

có sự chuyển mình mạnh mẽ, hàng loạt công trình cao tầng mọc lên ở các khu đô thị lớn Theo đó, các công nghệ xử lý nền móng bằng cọc ép, cọc nhồi, cọc cát đã được khai thác và sử dụng triệt để Tuy nhiên giá thành nguyên vật liệu ngày một tăng cao đang là vấn đề nan giải gây thiệt hại đối với nhà thầu và chủ đầu tư

Công nghệ cọc ép, cọc nhồi bê tông cốt thép, tuy có sức chịu tải lớn nhưng bên cạnh

đó cũng bộc lộ những nhược điểm như giá thành cao, thời gian thi công kéo dài, gây ô nhiễm môi trường

Chính vì thế mà một công nghệ mới đã được nghiên cứu và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới, đó chính là công nghệ cọc đất trộn xi măng (gọi tắt là “cọc đất xi măng”, hay cũng có thể gọi là “trụ đất xi măng”) So với các công nghệ móng cọc khác, công nghệ cọc đất xi măng tỏ ra có hiệu quả kinh tế Đặc biệt nó chính là một giải pháp hợp lý cho các công trình có tải trọng không lớn

Tuy nhiên, hiện nay thực tế khi tính toán cọc đất xi măng (ĐXM) đang được thực hiện theo các mô hình khác nhau, nhiều trường hợp còn chưa được phù hợp và thiếu chính xác ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của công trình Do vậy nghiên cứu lựa chọn mô hình tính toán phù hợp với đặc điểm nền đất ở địa phương

là nhu cầu thiết yếu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

II Mục đích của đề tài

Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu đề xuất phương pháp, mô hình tính toán, thiết

kế cọc đất xi măng phù hợp với xây dựng công trình dân dụng trên nền đất yếu ở khu vực Sóc Trăng

III Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm ba chương:

Chương 1: Tổng quan về giải pháp xử lý nền bằng chất kết dính

Chương 2: Cơ sở lý thuyết mô hình tính toán

Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn mô hình tính toán cọc đất xi măng xứ lý nền đất yếu khu vực Sóc Trăng

Các kết quả nghiên cứu của luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công và xây dựng công trình, và nếu được hoàn thiện thêm, sẽ là cơ sở khoa học để kiến nghị sử dụng rộng rãi

phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng đất trong thực tiễn xây dựng các công trình

vừa và cao tầng ở Việt Nam

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

Phương pháp lý thuyết để phân tích, tính toán lựa chọn mô hình tính toán cọc ĐXM; Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu khả năng làm việc của cọc ĐXM tại hiện trường;

Phương pháp mô hình số: Sử dụng phần mềm Plaxis, Geo Slope để mô phỏng cọc ĐXM theo các mô hình tính toán khác nhau, từ đó so sánh lựa chọn mô hình tính toán cọc ĐXM và so sánh với kết quả hiện trường

V Kết quả dự kiến đạt được

Hiểu được cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán cọc ĐXM theo các mô hình khác nhau;

Làm rõ khả năng làm việc thực tế của cọc ĐXM trong điều kiện nền đất yếu ở khu vực

nghiên cứu qua kết quả thí nghiệm tại hiện trường;

Đề xuất lựa chọn mô hình tính toán cọc ĐXM phù hợp với đặc điểm nền đất yếu khu

vực Sóc Trăng;

Ứng dụng mô hình tính toán cọc ĐXM công trình thực tế

Nội dung, bố cục của Luận văn

Nội dung, bố cục của luận văn dự kiến gồm các chương mục sau:

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Mục đích nghiên cứu

3 Nội dung nghiên cứu

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Kết quả đạt được

7 Cơ sở tài liệu luận văn

NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN GỒM 3 CHƯƠNG:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CHẤT KẾT DÍNH

1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng chất kết dính

1.2 Giải pháp xử lý nền bằng phương pháp trộn vôi

1.3 Giải pháp xử lý nền bằng cọc đất xi măng

1.4 Kết luận chương 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT XI MĂNG

2.1 Khái quát chung về các mô hình tính toán cọc đất xi măng

2.2 Tính toán cọc ĐXM theo mô hình cọc cứng

2.3 Tính toán cột xi măng đất theo mô hình nền tương đương

2.4 Tính toán cột xi măng đất theo mô hình nền hỗn hợp

2.5 Phân tích các mô hình tính toán

2.6 Kết luận chương 2

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT

3.1 Đặc điểm nền đất yếu khu vực Sóc Trăng

3.2 Phân tích, lựa chọn mô hình tính toán

3.3 Kết luận chương 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CHẤT KẾT DÍNH

1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng chất kết dính

Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay đã và đang áp dụng nhiều phương pháp cải tạo đất khác nhau, qua thử nghiệm và ứng dụng thực tiễn cho thấy các phương pháp cải

tạo đã có tác dụng làm tăng độ bền của đất, giảm độ lún tổng cộng và độ lún lệch, rút

ngắn thời gian thi công, giảm chi phí xây dựng và các hiệu quả khác

Nếu xét đến các yếu tố như: tầm quan trọng của công trình, tải trọng, tác dụng, điều

kiện thi công, thời gian xây dựng… thì việc lựa chọn giải pháp thích hợp cho từng

loại đất riêng biệt sẽ rất quan trọng và được hệ thống trong bảng 1.1

Các phương pháp gia cố nền đất yếu có thể được tổng hợp lại theo các nhóm như sau tùy thuộc vào chỉ tiêu phân nhóm:

* Theo đặc điểm của quá trình tương tác giữa đất yếu và tác nhân gia cố, có thể phân biệt các nhóm gia cố sau:

- Phương pháp gia cố bằng tác nhân cơ học: trong hệ phương pháp này quá trình gia cường chủ yếu là quá trình cơ học Đó là các phương pháp trụ cát, giếng cát, phương pháp trụ vật liệu rời, phương pháp đầm nén chặt…

- Phương pháp gia cố bằng tác nhân hóa học: trong hệ phương pháp này các quá trình hóa học mang lại hiệu quả chủ yếu Đó là phương pháp silicat hóa, phương pháp gia cố đất bằng vôi, xi măng, nhựa bitum…

- Phương pháp gia cố bằng tác nhân hóa lý: trong hệ phương pháp này, các quá trình hóa lý mang lại hiệu quả chủ yếu, đó là phương pháp thẩm thấu, điện thẩm thấu, điện silicat…

- Ngoài ra còn có các phương pháp gia cố bằng các tác nhân nhiệt, điện…

Bảng 1.1 Khả năng áp dụng biện pháp kỹ thuật cải tạo cho các loại đất khác nhau

Dung trọng cao do

hệ số rỗng giảm (Không thay đổi

trạng thái đất) (Thay đổi trạng thái đất)

* Theo vật liệu để gia cố, có thể phân biệt:

- Phương pháp gia cố bằng các vật liệu vô cơ: vôi, xi măng, tro xỉ…

- Phương pháp gia cố bằng các vật liệu hữu cơ: bi tum, nhựa đường

- Phương pháp gia cố bằng vật liệu Polime: vật liệu carbamid, lignhin

*Theo mục đích gia cố:

- Phương pháp gia cố làm tăng độ bền: đệm cát, trụ vật liệu rời…

- Phương pháp gia cố làm giảm tính biến dạng: Trụ xi măng đất, gia tải trước…

- Phương pháp gia cố làm tăng nhanh quá trình cố kết: các phương pháp sử dụng vật thoát nước thẳng đứng

* Theo phạm vi gia cố có thể phân biệt:

- Phương pháp gia cố nông: phạm vi gia cố chỉ ở bề mặt như cấp phối thích hợp, đệm cát

- Phương pháp gia cố sâu: trụ vật liệu rời, trụ vôi, trụ xi măng đất…

Dựa trên phân loại này, người ta đưa ra các giải pháp kỹ thuật cụ thể phụ thuộc vào

mục đích sử dụng và tính hiệu quả kinh tế Sau đây luận văn sẽ giới thiệu tổng quan

một số giải pháp gia cường nền đất yếu

1.1.1 Gia c ố nền đất yếu bằng trụ vật liệu rời

* Khái ni ệm chung:

Trụ vật liệu rời cấu tạo bằng cát hay đá (cuội sỏi) được đưa vào lớp đất yếu bằng

phương pháp thay thế hoặc không thay thế

Gia cố nền đất yếu bằng trụ vật liệu rời là một phương pháp gia cố sâu, trong đó với công nghệ thích hợp tạo dựng trong nền đất yếu cần gia cố một trụ có kích thước xác định (đường kính, độ sâu) bằng vật liệu rời (cát, sỏi, đá dăm hoặc hỗn hợp của chúng) Các trụ vật liệu rời này được bố trí dưới móng với hình dạng, số lượng và khoảng cách phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của công trình xây dựng Trụ vật liệu rời thông dụng

nhất là trụ sử dụng vật liệu nhồi là đá dăm hay cát thô đầm chặt

Đất được cải tạo bằng trụ vật liệu rời gọi là đất hỗn hợp Khi chất tải, trụ bị biến dạng phình lấn vào các tầng đất và phân bố lại ứng suất ở các mặt cắt bên trên của đất hơn là truyền ứng suất xuống các lớp đất dưới sâu Điều đó làm cho đất chịu được ứng suất

Kết quả là cường độ và khả năng chịu lực của đất hỗn hợp có thể tăng lên và tính nén lún giảm Ngoài ra nó còn giảm được ứng suất tập trung sinh ra trên các trụ vật liệu

rời Thành phần của trụ là vật liệu rời có tính thấm cao, nên trụ còn làm tăng nhanh độ lún cố kết, giảm trị số độ lún của công trình sau xây dựng

Kết quả bàn nén phẳng hiện trường giữa đất gia cố trụ vật liệu rời và đất chưa gia cố xem Hình 1.1

Hình 1.1 Kết quả bàn nén phẳng hiện trường:

1- đất chưa gia cố; 2- đất đã gia cố

* Công ngh ệ thi công trụ vật liệu rời

Nhiều phương pháp khác nhau để tạo trụ vật liệu rời đã được sử dụng trên thế giới, tùy thuộc vào khả năng ứng dụng thực tế của chúng và khả năng có được các thiết bị thi công ở từng địa phương Một số phương pháp thi công trụ vật liệu rời:

Có các loại phá hoại sau: a) phình ra bên; b) cắt qua trụ; c) trượt trụ

Hình 1.2 Cơ chế phá hoại trụ đơn vật liệu rời trong đất sét yếu đồng nhất

(theo Barksdale và Bachus, 1983)

* Kh ả năng chịu tải giới hạn của trụ đơn riêng biệt vật liệu rời

Đối với trụ đơn riêng biệt vật liệu rời, cơ chế phá hoại phình ra bên là dễ xảy ra nhất

Cơ chế này có thể xảy ra đối với loại trụ mà trụ còn ở trong lớp đất sét yếu hoặc đã tựa vào lớp đất sét cứng chắc.ứng suất không nở hông giữ trụ thường được xác định dựa vào sức kháng bị động giới hạn mà đất xung quanh trụ có thể phát huy khi trụ phình ra phía ngoài Hầu hết các phương pháp dự tính khả năng chịu tải giới hạn của trụ đơn được phát triển dựa vào mô hình phá hoại đã nêu ở trên

* Kh ả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ vật liêu rời

Phương pháp chung dự tính khả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ vật liệu rời đều cho rằng góc ma sát trong của đất dính xung quanh trụ và lực dính trong trụ vật liệu rời

là không đáng kể Hơn nữa cường độ của trụ vật liệu rời và của đất dính đều được phát huy đầy đủ Nhóm trụ cũng xem như được chất tải bởi móng cứng

Khả năng chịu tải giới hạn theo Barksdale và Bachus (1983) được xác định bằng bề

mặt phá hoại gần đúng từ hai đoạn thẳng như trên Hình 1.3

Hình 1.3 Phân tích nhóm trụ vật liệu rời (theo Barksdale và Bachus, 1983

* Độ lún tổng hợp

Hầu hết các phương pháp dự đoán độ lún của đất hỗn hợp đều cho rằng vùng đất chất

tải là vô cùng rộng và được gia cố bằng các trụ vật liệu rời có đường kính và khoảng cách không đổi Với điều kiện chất tải và kích thước hình học như vậy việc lý tưởng hóa một đơn nguyên là cần thiết Mô hình của một đơn nguyên được chất tải bởi tấm

phẳng cứng tương tự như thí nghiệm cố kết thấm một chiều Vì vậy đơn nguyên được

giới hạn bởi một tường cứng không có ma sát và ứng suất thẳng đứng tại mọi vị trí

nằm ngang đều giống nhau

Tỉ lệ giảm độ lún còn được biểu thị như là hàm của tỉ diện tích thay thế a , góc ma sát s

trong của vật liệu rời ϕs, hệ số tập trung ứng suất…

Có thể sử dụng khi chiều dày đất yếu lớn song cần thi công trụ hoàn chỉnh và có các

giải pháp phụ thêm đi kèm như gia tải trước, các giải pháp kết cấu;

Không nên sử dụng khi đất quá yếu với sức kháng cắt không thoát nước nhỏ hơn 10 kPa và có bề dày lớn

1.1.2 Gia c ố nền đất yếu bằng vật liệu có chất kết dính

Vật liệu có chất kết dính ở đây thường dùng là vôi, xi măng hoặc thạch cao Gia cố

nền đất yếu bằng trụ đất- vôi hoặc xi măng là một phương pháp gia cố sâu, trong đó

một trụ được thi công tại chỗ từ hỗn hợp đất trộn lẫn vôi hoặc xi măng bằng công nghệ thích hợp

* Gi ải pháp kỹ thuật

Sử dụng máy khoan và các thiết bị chuyên dụng (cần khoan, mũ khoan…) khoan vào đất với đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế Đất trong quá trình khoan không được lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ kết cấu, được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết dính

* Công ngh ệ thi công

Hiện nay trên thế giới có hai công nghệ được áp dụng phổ biến là công nghệ của Châu

Âu và công nghệ của Nhật Bản

Ở Việt Nam phổ biến hai phương pháp trộn của Nhật Bản là phương pháp trộn phun khô (Dry Jet Mixing Method - DJM) và phun vữa (Wet Jet mixing method – WJM)

1.2 Giải pháp xử lý nền bằng phương pháp trộn vôi:

+ Khả năng chịu tải giới hạn của trụ vôi đơn (Nghiên cứu cho đất sét yếu ở Băng Cốc – Thái Lan)

Khả năng chịu tải giới hạn của trụ vôi đơn được quyết định bởi sức kháng cắt của đất sét yếu bao quanh (đất phá hoại) hay sức kháng cắt của vật liệu trụ (trụ phá hoại) Loại phá hoại đầu phụ thuộc cả vào sức cản do ma sát mặt ngoài trụ và sức chịu ở chân trụ Còn loại sau phụ thuộc vào sức kháng cắt của vật liệu trụ

+ Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ vôi

Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ vôi phụ thuộc vào độ bền cắt của đất chưa xử

lý giữa các trụ và độ bền cắt của vật liệu làm trụ Sự phá hoại quyết định khả năng chịu tải của khối với các trụ vôi hay khả năng chịu tải của khối ở rìa công trình khi các trụ vôi đặt xa nhau

Khả năng chịu tải giới hạn, có xét đến phá hoại cục bộ ở rìa khối trụ vôi, phụ thuộc vào

độ bền cắt trung bình của đất, dọc theo bề mặt phá hoại gần tròn như trong Hình 1.4

Hình 1.4 Phương thức phá hoại của móng cọc vôi

* Độ lún tổng cộng

Độ lún tổng cộng của một công trình đặt trên nền gia cố cọc vôi được tính như miêu tả trong Hình 1.5

Độ lún tổng cộng lớn nhất lấy bằng tổng độ lún cục bộ của khối được gia cố ∆h1và độ lún cục bộ của đất không ổn định nằm ở dưới khối ∆ h2

Hình 1.5 Tính toán lún khi chưa vượt độ bền rão của cọc vôi

+ Phản ứng thủy hóa của xi măng: Xi măng+ nước= Hydroxyd ngân mước

+ Tác dụng của các hạt đất sét với các chất thủy hóa của xi măng: Tạo thành các chất hóa của xi măng, tự đóng rắn kết khung xương đá xi măng

+ Tác dụng Cacbonat hóa: Hydroxid calxi + không khí= Cacbonat canxi (kết tủa rắn)

* Nhận xét:

Khả năng chịu tải giới hạn của trụ đơn hay nhóm trụ vôi đều phụ thuộc vào độ bền cắt của đất xung quanh trụ và của vật liệu trụ, điều này chứng tỏ trong tính toán trụ vôi tác giả đã quan niệm nền gia cố trụ vôi là nền tương đương trong đó trụ và đất xung quanh làm việc đồng thời

Hai phương pháp gia cố nền bằng trụ vật liệu rời và trụ vôi vì chúng có nhiều nét tương đồng với cọc đất xi măng Chúng sẽ làm cơ sở để so sánh và áp dụng trong việc nghiên cứu cơ chế làm việc và phá hoại của cọc đất xi măng

Còn phần phương pháp trộn xi măng, sử dụng vật liệu xi măng là làm chất đóng rắn

nhờ vào các khoan xoắn và thiết bị bơm vào trong đất để trộn đất yếu với chất đóng

rắn, nhờ chuỗi phản ứng hóa học –vật lý xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất

mềm đóng rắn lại thành một thể trụ, hiện tượng này làm đất xung quanh trụ tăng độ

bền hơn

1.3 Giải pháp xử lý nền bằng cọc đất xi măng

1.3.1 Khái quát chung

Cọc đất xi măng (tên tiếng Anh là Deep Soil Mixing hay DSM) được nghiên cứu ở

Nhật bởi giáo sư Tenox Kyushu của Đại Học Tokyo vào khoảng những năm 1960 Loại cọc này sử dụng cốt liệu chính là đất tại chỗ, gia cố với một hàm lượng xi măng

và chất phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại và các tính chất cơ - lý – hoá của đất nền

Nó sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao khi địa chất là đất cát Cọc đất xi măng thường được thi công bằng công nghệ trộn sâu hay gọi tắt là DMM (Deep Mixing Method) Cọc xi măng - đất có thể làm móng sâu, thay thế cọc nhồi (trong một số điều kiện áp dụng nhất định); làm tường trong đất (khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng), gia cố nền Thông thường loại cọc này không có cốt thép, song trong một số trường hợp cần thiết, cốt thép cứng cũng có thể được ấn vào cọc vữa khi vừa thi công cọc xong

Sử dụng xi măng trộn cưỡng chế với đất nền nhờ các phản ứng hoá học – vật lý xảy ra làm cho nền đóng rắn thành một thể cọc đất xi măng có độ ổn định cao trở thành tường chắn có dạng bản liên kết khối

Khi độ sâu hố móng từ 3-6m mà ứng dụng phương pháp cọc đất xi măng làm kết cấu chống giữ sẽ thu được kết quả tốt

1.3.2 M ột số ứng dụng và ưu điểm của cọc đất xi măng

Một số ứng dụng và ưu điểm của cọc đất xi măng:

- Tăng khả năng chống trượt của mái dốc;

- Tăng cường sức chịu tải của nền đất;

- Giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận;

- Tránh hiện tượng biến loãng của đất rời;

- Cô lập phần đất bị ô nhiễm;

- Ổn định thành hố đào;

- Giảm độ lún công trình;

- Ngăn được nước thấm vào hố đào;

- Dùng kiểu tường trọng lực nên không phải đặt thanh chống, tạo điều kiện thi công hố móng rất thông thoáng Cọc trộn xi măng đất thường có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén vì vậy cần triệt để sử dụng kiểu kết cấu tường chắn lợi

dụng trọng lượng bản thân;

- Thi công đơn giản, nhanh chóng;

- Sử dụng vật liệu có sẵn nên có, cốt liệu chính là đất tại chỗ (cát) nên giá thành rất

thấp, hiệu quả kinh tế cao;

- Thiết bị thi công không quá đắt (giá một thiết bị thi công cọc khoảng 3,5 tỉ VNĐ

chưa kể trạm trộn & thiết bị bơm vữa xi măng);

- Quá trình khoan có thể kiểm tra được địa chất khoan nhờ thiết bị tự động đo & ghi mômen xoắn ở đầu cần khoan);

- Khâu thi công được tự động hóa gần như hoàn toàn, sau khi định vị, máy khoan sẽ

tiến hành khoan một cách tự động, hàm lượng vữa xi măng sẽ được tự động điều chỉnh cho phù hợp với tình hình địa chất tùy thuộc mômen xoắn đo được ở đầu cần khoan);

- Chất lượng thi công không phụ thuộc nhiều vào yếu tố con người (vì đã được tự động hóa);

- Công trường thi công không gây ô nhiễm, mất vệ sinh như khi thi công cọc nhồi, rất phù hợp cho việc xây dựng móng nhà cao tầng trong đô thị

1.3.3 Gi ới thiệu công nghệ trộn sâu

Trộn sâu phân loại theo chất kết dính (xi măng, vôi, thạch cao, tro bay…) và phương pháp trộn (khô/ướt, quay/phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt)

Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công trộn khô và trộn ướt của các nước Bắc Âu

và Nhật Bản

Các ứng dụng chính của công nghệ trộn sâu xem Hình 1.9

1.3.3.1 Công ngh ệ thi công trộn khô

Trộn khô là quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn bột xi măng khô với đất có hoặc không có phụ gia

Hình 1.6 Các ứng dụng cơ bản của công nghệ trộn sâu

Nguyên tắc chung của phương pháp trộn khô được thể hiện trên Hình 1.10 Khí nén sẽ

đưa xi măng vào đất

Mô hình b ố trí trụ : Tùy theo mục đích sử dụng một số mô hình thi công thể hiện trên

các hình 1.11, hình 1.12 Để giảm độ lún, bố trí trụ đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông Để làm tường chắn thường tổ chức thành dãy

Hình 1.8 Bố trí trụ trộn khô

1 D ải; 2 Nhóm; 3 Lưới tam giác; 4 Lưới vuông

Máy nén khí Máy sấy Bồn chứa khí

Xi măng Nhà kiểm tra Nguồn điện Thi công trụ

Hình 1.7 Sơ đồ thi công trộn khô

Hình 1.9 Bố trí trụ trùng nhau theo khối

1.3.3.2 Công ngh ệ thi công trộn ướt

Trộn ướt là quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn vữa xi măng

gồm nước, xi măng, có hoặc không có phụ gia với đất

Nguyên lý trộn ướt được mô tả trong Hình 1.13

Mô hình bố trí trụ trộn ướt xem Hình 1.14; Hình 1.15:

Bơm áp lực

Kiểm soát lưu lượng

Kiểm soát độ sâu và độ quay

Tạo trụ

Hình 1.10 Sơ đồ thi công trộn ướt

1.3.3.3 Công ngh ệ trộn hỗn hợp

Có vài phương pháp dùng kỹ thuật tương tự trộn sâu Điển hình là kết hợp trộn cơ học

với thủy lực Dưới đây mô tả phương pháp gia cố toàn khối, phun áp cao kết hợp trộn

cơ học

* Gia c ố toàn khối

Trong trường hợp điều kiện đất nền rất xấu ví như đất than bùn, sét hữu cơ, bùn sét

yếu, cần gia cố toàn khối đến độ sâu 2-3 m, độ sâu lớn nhất đã xử lý là 5 m Hình 1.17

và Hình 1.18 thể hiện hai kiểu gia cố toàn khối

Hình 1.11 Bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất

1 Kiểu tường; 2 Kiểu kẻ ô; 3 Kiểu khối; 4 Kiểu

Hình 1.12 Bố trí trụ trùng nhau theo công nghệ trộn ướt

và thứ tự thi công

* Khoan ph ụt vữa cao áp – Jet Grouting

Phương pháp mới kết hợp lợi thế của trộn cơ học với phun vữa lỏng (Jet grouting)

Máy có cả đầu trộn và vòi phun, có thể tạo nên các trụ đường kính lớn hơn đường kính đầu trộn Công nghệ kiểu này và một vài kiểu khác nữa đang áp dụng tại Nhật Bản

(Tanaka 2002)

Hiện nay trên thế giới đã phát triển ba công nghệ Jet-grouting:

Hình 1.14 ổn định khối kiểu B

Hình 1.13 ổn định khối kiểu A

1 Bồn chứa và cân; 2 Máy đào; 3 Cần trộn; 4, 5 Đất xấu cần xử lý;

6 Hướng di chuyển; 7 Vải địa kỹ thuật; 8 Đất san nền, gia tải trước

- Công nghệ đơn pha S: tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính từ 0,4-0,8m Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công nền đất đắp, cọc

- Công nghệ hai pha D: tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính từ 0,8-1,2m Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công các tường chắn, cọc và hào chống thấm

- Công nghệ ba pha T: là phương pháp thay thế đất mà không xáo trộn đất Công nghệ

T sử dụng để làm các cọc, tường ngăn chống thấm, có thể tạo ra các cọc đường kính

Hình1.15 Công nghệ Jet Grouting

a Công nghệ S; b Công nghệ D; c Công nghệ T

kiểm chứng bằng các số liệu nghiên cứu thực nghiệm đầy đủ thì phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng có thể được áp dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình có quy mô, tải trọng vừa và nhỏ, mang lại hiệu quả kinh tế cao

Cọc ĐXM có thể thi công bằng các công nghệ khác nhau như trộn khô, trộn ướt, trộn hỗn hợp, Tuy nhiên, Cọc ĐXM được tạo ra bằng các công nghệ đề có hình dạng, kích thước, khá phức tạp do vậy còn có những ý kiến và quan điểm khác nhau về điều kiện làm, phương pháp, mô hình tính toán như Do vậy cần có nghiên cứu lựa chọn phương pháp, mô hình tính toán phù hợp với điều kiện cụ thể của nền đất yếu Việc nghiên cứu áp dụng cọc ĐXM ở Sóc Trăng còn rất hạn chế và chưa được thử nghiệm do vậy việc nghiên cứu kỹ về cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán thiết kế cọc ĐXM, đặc biệt là các mô hình tính toán để áp dụng có hiệu quả cao cho giải pháp cọc ĐXM trong điều kiện đất yếu ở Sóc Trăng là vấn đề cần nghiên cứu ở đề tài này

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT XI MĂNG

2.1 Khái quát chung về các mô hình tính toán cọc đất xi măng

HiÖn nay vấn đề tính sức chịu tải và biến dạng của nền đất gia cố bằng trụ xi măng đất vẫn còn là vấn đề tranh luận nhiều Nhưng tựu chung có 3 quan điểm chính như sau:

- Quan điểm trụ làm việc như cọc (tính toán như móng cọc)

- Quan điểm trụ và đất làm việc đồng thời (tính toán như đối với nền thiên nhiên)

- Một số nhà khoa học lại đề nghị tính toán theo cả hai quan điểm trên, nghĩa là sức chịu tải thì tính toán như cọc, còn biến dạng thì tính toán như nền

Sở dĩ các quan điểm trên còn chưa thống nhất vì bản thân vấn đề phức tạp, những nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm về vấn đề này chưa nhiều

2.2 Tính toán cọc ĐXM theo mô hình cọc cứng

Theo quan điểm này đòi hỏi trụ phải có độ cứng tương đối lớn và các đầu trụ này được đưa vào tầng đất chịu tải Khi đó lực truyền vào móng sẽ chủ yếu đi vào các trụ xi măng- đất (bỏ qua sự làm việc của nền dưới đáy móng) Trong trường hợp trụ không được đưa xuống tầng đất chịu lực thì có thể dùng phương pháp tính toán như với cọc

ma sát

* Đánh giá ổn định các trụ gia cố theo trạng thái giới hạn 1

Khả năng chịu lực của công trình phụ thuộc vào số lượng và cách bố trí các trụ trong khối móng Kết quả phân tích tính toán thể hiện thông qua nội lực tác dụng lên trụ: M,

N, Q

Để móng trụ đảm bảo an toàn cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Nội lực lớn nhất trong một trụ: Nmax <Q ult/F s

- Mô men lớn nhất trong một trụ: Mmax < M gh của vật liệu làm trụ

- Chuyển vị của khối móng: ∆ < ∆y [ ]y

Trong đó: Q ult- Sức chịu tải giới hạn của cọc đất xi măng

- Trường hợp tải trọng đúng tâm:

Trong đó: Nmax- tải trọng tác dụng lên mỗi cột;

∑N- tổng tải trọng tác dụng lên đài cột;

x, y – khoảng cách từ trục chính của đài cọc đến trục cọc khảo sát

* Đánh giá ổn định các trụ gia cố theo trạng thái giới hạn 2

Tính toán theo trạng thái giới hạn 2 đảm bảo cho móng trụ không phát sinh biến dạng

và lún quá lớn:

i gh

S <   S 

∑Trong đó: S gh- độ lún giới hạn cho phép; S i- độ lún tổng cộng của móng cọc

Nói chung trong thực tế quan điểm này có nhiều hạn chế và có nhiều điểm chưa rõ ràng Chính vì những lý do đó nên ít được dùng trong tính toán

2.3 Tính toán c ọc đất xi măng theo mô hình nền tương đương

Nền trụ và đất dưới đáy móng được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ

td C td E td

ϕ được nâng cao ( được tính từ ϕ; ;C Ecủa đất nền xung quanh trụ và vật liệu làm trụ) Công thức quy đổi tương đương ϕtd;C td;E td dựa trên độ cứng của cột xi măng- đất, đất và diện tích đất được thay thế bởi cột xi măng- đất Gọi m là tỉ lệ giữa diện tích cột xi măng- đất thay thế trên diện tích đất nền

Theo phương pháp tính toán này, bài toán gia cố đất có 2 tiêu chuẩn cần kiểm tra:

- Tiêu chuẩn về cường độ: ϕtd;C td của nền được gia cố phải thỏa mãn điều kiện sức chịu tải dưới tác dụng của tải trọng công trình

- Tiêu chuẩn biến dạng: Mô đun biến dạng của nền được gia cố E td phải thỏa mãn điều kiện lún của công trình

Có thể dùng các công thức giải tích và các phần mềm địa kỹ thuật hiện có để giải quyết bài toán này

2.4 Tính toán cọc đất xi măng theo mô hình nền hỗn hợp

2.4.1 Cách tính toán c ủa Viện kỹ thuật châu á A.I.T

+ Sức chịu tải của cọc đơn

Khả năng chịu tải của cọc đất xi măng được quyết định bởi sức kháng cắt của đất sét yêu bao quanh (đất bị phá hoại) hay sức kháng cắt của vật liệu cọc đất xi măng (CĐXM phá hoại) Loại phá hoại đầu phụ thuộc cả vào sức cản do ma sát mặt ngoài CĐXM và sức chịu chân CĐXM, loại sau còn phụ thuộc vào sức kháng cắt của vật liệu cọc đất xi măng Khả năng chịu tải giới hạn của CĐXM đơn trong đất sét yếu khi đất phá hoại được tính theo biểu thức sau:

2

Trong đó: d: đường kính của CĐXM, Hc: chiều dài CĐXM

Cu- độ bền cắt không thoát nước trung bình của đất sét bao quanh, được xác định bằng thí nghiệm ngoài trời như thí nghiệm cắt cánh và xuyên côn

Giả thiết là sức cản mặt ngoài bằng độ bền cắt không thoát nước của đất sét Cu và sức chịu chân ở chân cọc đất xi măng tương ứng là 9Cu Sức chịu ở chân cọc đất xi măng treo không đóng vào tầng nén chặt, thường thấp so với mặt ngoài Sức chịu ở chân cọc đất xi măng sẽ lớn khi cọc đất xi măng cắt qua tầng ép lún vào đất cứng nằm dưới có sức chịu tải cao Phần lớn tải trọng tác dụng sẽ truyền vào lớp đất ở dưới qua đáy cọc đất xi măng Tuy nhiên sức chịu ở chân cọc đất xi măng không thể vượt qua độ bền nén của bản thân cọc đất xi măng

Trong trường hợp cọc đất xi măng đã bị phá hoại trước thì các cọc đất xi măng được xem tương tự như một lớp đất sét cứng nứt nẻ Độ bền cắt của hỗn hợp sét ở dạng cục hay hợp thể đặc trưng cho giới hạn trên của độ bền Khi xác định bằng thí nghiệm

Đường bao phá hoại của cọc đất xi măng trong đất dính được thể hiện trên Hình 2.11

Hình 2.1 Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cọc đất xi măng

Đường bao phá hoại tương ứng trên hình 2.11 Khả năng chịu tải giới hạn ngắn ngày

do cọc đất xi măng bị phá hoại ở độ sâu z được tính từ quan hệ:

gh coc coc coc n

Trong đó: C coc- lực dính kết của vật liệu cọc đất xi măng ;

σ - áp lực ngang tổng cộng tác động lên cọc đất xi măng tại mặt cắt ngiới hạn

Giả thiết góc ma sát trong của đất là 0

30 Hệ số tương ứng hệ số áp lực bị động

Kb khi ϕgh coc, =300

Giả thiết là: σn =σp +5C u

Trong đó: σ - áp lực tổng của các lớp phủ bên trên; p

Cu - độ bền cắt không thoát nước của đất sét không ổn định bao quanh

σ

Công thức này được dùng khi thiết kế có xét áp lực tổng của các lớp phủ bên trên, vì

áp lực đất bị động thay đổi khi chuyển vị ngang lớn

Do hiện tượng rão, độ bền giới hạn lâu dài của cọc đất xi măng thấp hơn độ bền ngắn hạn Độ bền rão của cọc đất xi măng Q rao coc, =(65% 85%)− Q gh coc, Giả thiết quan hệ biến dạng- tải trọng là tuyến tính cho tới khi rão như Hình 1.20 Có thể dùng quan hệ này để tính sự phân bố tải trọng σrao coc, và mô đun ép co của vật liệu cọc đất xi măng tương ứng độ dốc của đường quan hệ Khi vượt quá độ bền rão, tải ở cọc đất xi măng được coi là hằng số

Hình 2.2 Quan hệ ứng suất- biến dạng vật liệu xi măng- đất

* Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc đất xi măng

Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc đất xi măng phụ thuộc vào độ bền cắt của đất chưa xử lý giữa các cọc đất xi măng và độ bền cắt của vật liệu cọc đất xi măng Sự phá hoại quyết định bởi khả năng chịu tải của khối với cọc đất xi măng

Trong trường hợp đầu, sức chống cắt dọc theo mặt phá hoại cắt qua toàn bộ khối sẽ quyết định khả năng chịu tải và khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc đất xi măng được tính theo:

, hom 2 (6 9)

Trong đó: B, L và H- chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm cọc đất xi măng

Hệ số 6 dùng cho móng chữ nhật khi chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều (tức là L>>B) Còn hệ số 9 dùng cho móng vuông

Trong thiết kế kiến nghị không dùng khả năng chịu tải giới hạn vì phải huy động sức kháng tải trọng lớn nhất làm cho biến dạng khá lớn, bằng 5-10% bề rộng vùng chịu tải Khả năng chịu tải giới hạn, có xét đến phá hoại cục bộ ở rìa khối cọc đất xi măng, phụ thuộc vào độ bền chống cắt trung bình của đất dọc theo mặt phá hoại gần tròn như trong hình 2.13 Độ bền chống cắt trung bình có thể tính như khi tính ổn định mái dốc Khả năng chịu tải giới hạn có chú ý đến phá hoại cục bộ được tính theo biểu thức:

Trong đó: b, L- chiều rộng và chiều dài vùng chịu tải cục bộ;

Ctb- độ bền cắt trung bình dọc theo bề mặt phá hoại giả định Độ bền cắt trung bình của vùng ổn định chịu ảnh hưởng của diện tích tương đối của cọc đất xi măng a, (bx1) và độ bền cắt của vật liệu cọc đất xi măng Đề nghị không dùng

hệ số an toàn là 2,5 khi tính toán thiết kế

* Tính toán biến dạng

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán biến dạng

Tổng độ lún của công trình xây dựng trên nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng như trên Hình 2.14 Tổng độ lún lớn nhất lấy bằng tổng độ lún cục bộ của toàn khối nền được gia cường (∆h1) và độ lún cục bộ của tầng đất nằm dưới đáy khối đất được gia cường phía trên (∆h2)

Tức là: ∆h =∆h1+∆h2 Khi tính toán ∆h có thể xảy ra 2 trường hợp:

+ Tải trọng ngoài tác dụng tương đối nhỏ và cọc đất xi măng chưa bị rão: Nếu độ lún dọc trục các trụ tương ứng với độ lún phần sét yếu xung quanh, thì sự phân tải trọng dọc trục cọc sẽ phụ thuộc vào mô đun lún của vật liệu cọc và của đất đã gia cường, được tính theo công thức sau:

coc coc

d coc

Trong đó: q- tải trọng đơn vị, kG/cm2;

a- diện tích tương đối của cọc;