Nghiên cứu giải pháp ổn định kè tường đứng bằng cọc đất xi măng

Mục tiêu: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất – xi măng để ổn định kè bờ dạng tường đứng trên nền đất yếu nhằm thuận lợi cho thi công và giảm giá thành.. Lu ận văn thạc sĩ kỹ thuật một số dạng

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DANH BÁ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH

KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2010

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DANH BÁ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH

KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60 – 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng

Hà Nội - 2010

Trang 4

Lu ận văn thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CẢM ƠN

Luận văn "Nghiên cứu giải pháp ổn định kè tường đứng bằng cọc đất - xi

m ăng” được hoàn thành theo nội dung của đề cương nghiên cứu, đáp ứng yêu cầu đặt ra

Trong Luận văn đã sử dụng các kết quả nghiên cứu, số liệu được thực hiện bởi Trung tâm công trình Ngầm, Viện Thủy công Tác giả xin trân trọng cám ơn vì

sự giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng và tập thể cán bộ Trung tâm trong việc góp ý, cho phép khai thác sử dụng tài liệu

Trong suốt quá trình học tập, Tác giả luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của các Thầy, Cô trong khoa Sau đại học, khoa Thủy công, trường đại học Thủy lợi Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ quý báu đó

T ác giả của luận văn xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới công ty Xây dựng và chuyển giao công nghệ Thủy lợi- viện Khoa học Việt Nam đã tạo điều kiện cho tác giả trong công tác để hoàn thành chương trình học tập

T ác giả của luận văn xin được gửi lời cảm ơn tới tập thể lớp cao học 15 cũng như gia đình đã luôn động viên, cổ vũ cho tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn

Trang 5

MỤC LỤC

0T

MỤC LỤC0T 10T

MỞ ĐẦU0T 40T

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC LOẠI KÈ BẢO VỆ BỜ0T 70T

1.1 Dạng tường đứng.0T 70T

1.2 Dạng mái nghiêng.0T 90T

1.3 Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng0T 100T

1.4 Một số loại khác0T 130T

1.5 Kết luận chương 10T 180T

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU KÈ LẤN BIỂN HẠ LONG VÀ CÁC PHƯƠNG

ÁN THIẾT KẾ0T 190T

2.1 Điều kiện tự nhiên.0T 190T

2.2 Các phương án kết cấu được đề xuất0T 200T

2.2.1 Phương án 1: Kết cấu tượng cừ BTCT-DUL0T 200T

2.2.2 Phương án 2: Kết cấu đê đá đổ0T 210T

2.2.3 Phương án 3: Kết cấu cọc BTCT + đá đổ + kết cấu kè đá hộc mái

nghiêng0T 220T

2.2.4 Phương án 4: Kết cấu tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp cọc

cừ0T 240T

2.2.5 Phương án 5: Tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp đá đổ.0T 250T

2.2.6 Phương án 6: Tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp vòi voi

( conson) chắn đá.0T 260T

2.2.7 Phương án 7: Kết cấu đê đất mái nghiêng0T 270T

2.3 So sánh các phương án kết cấu đê0T 280T

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ CỌC ĐẤT – XI MĂNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐỂ ỔN ĐỊNH KÈ BỜ0T 33

Trang 6

3.3 Một số dạng bố trí kết cấu cọc đất – xi măng0T 360T

3.4 Giới thiệu một số dự án đã làm trên Thế giới0T 370T

3.5 Nguyên tắc chung thiết kế xử lý đất yếu bằng cọc đất xi măng.0T 400T

3.6 Tính toán gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng theo phương pháp nền tương đương0T 410T

3.6.1 Tính toán theo trạng thái giới hạn 10T 410T

3.6.2 Tính toán theo trạng thái giới hạn 20T 430T

3.7 Yêu cầu tối thiểu đối với thiết kế cọc xi măng đất.0T 440T

3.8 Cường độ kháng nén qu tham khảo qua các dự án0T 440T

3.9 Giới thiệu một số dự án sử dụng cọc đất xi măng để gia cố nền kè0T 460T

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG0T 510T

4.1 Đặt vấn đề0T 510T

4.2 Nâng cao ổn định của cừ ván BTCTDUL0T 520T

4.3 Gia cố cọc đất xi măng cho phương án kè vòi voi0T 540T

4.3.1 Số liệu tính toán0T 550T

4.3.2 Sơ đồ tính toán mô phỏng.0T 590T

4.3.3 Kết quả tính toán.0T 660T

4.4 Kết luận chương 4.0T 770T

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ0T 780T

TÀI LIỆU THAM KHẢO0T 80

Trang 7

MỞ ĐẦU

1 Tên Luận văn: "Nghiên cứu giải pháp ổn định kè tường đứng bằng cọc đất - xi

m ăng”

2 Mục tiêu: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất – xi măng để ổn định kè bờ dạng tường

đứng trên nền đất yếu nhằm thuận lợi cho thi công và giảm giá thành

3 Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu

Kè bờ là một kết cấu đã được sử dụng nhiều để bảo vệ bờ sông, bờ biển Nói chung, để giảm giá thành xây dựng, kè mái nghiêng là hợp lý nhất Với một số dự

án, do yêu cầu sử dụng phải làm kè tường đứng Kè tường đứng có thể là dạng kè bản góc, hoặc ghép các tấm BTCT dựa vào các cọc đóng Với vùng đất yếu, gần đây đã sử dụng kè bằng các cừ ván BTCT ứng suất trước Tuy nhiên, do nền đất yếu sâu, chiều cao kè lớn, việc thi công san nền phía sau ảnh hưởng và làm mất ổn định của kè Nhiều sự cố công trình xảy ra do nguyên nhân như vậy

Đã có một số dự án do nước ngoài thiết kế sử dụng cọc đất – xi măng để nâng cao ổn định của kè bằng cọc ván BTCT, như dự án cải tạo sông Nhiêu Lộc - Thị Nghè do Cty CDM của Mỹ thiết kế Tuy nhiên, các tài liệu hiện nay chưa trình bày phương pháp tính toán cụ thể Mặt khác, trong nhiều trường hợp việc sử dụng

kè bằng cọc ván đắt và đòi hỏi phương tiện thiết bị thi công đặc chủng

Nghiên cứu sử dụng cọc đất-xi măng để nâng cao ổn định của kè tường đứng

là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4 Phạm vi nghiên cứu: Luận văn đi sâu vào kè lấn biển vùng đất yếu với các yêu

cầu cụ thể sau:

1 Kè được xây dựng để lấn biển Trước tiên phải xây dựng kè để làm phòng tuyến chống sóng bão bảo đảm an toàn cho khu vực lấn biển phía trong trong quá trình thi công cũng như khai thác lâu dài sau này

Trang 8

2 Do yêu cầu sử dụng kè phải có dạng tường đứng, mặt chắn ngoài bằng bê tông cốt thép để kết hợp làm chỗ neo đậu thuyền

5 Nội dung nghiên cứu

1 Phân tích ưu nhược điểm của các kết cấu kè bờ vùng đất yếu Đặc biệt là ổn định tổng thể của kè tường đứng

2 Trên một dự án cụ thể, đề xuất phương án kết cấu, so sánh kinh tế - kỹ thuật

để tìm phương án chọn

3 Tính toán ổn định và độ bền cho các kết cấu chính có sử dụng cọc đất – xi

măng để tăng cường ổn định

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước

- Các hồ sơ thiết kế các dự án trong nước

- Sử dụng các phần mềm thương mại hiện có

7 Cấu trúc của Luận văn

Luận văn gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan các loại kè bảo vệ bờ

Chương 2: Giới thiệu kè lấn biển Hạ long và các phương án thiết kế

Chương 3: Giới thiệu công nghệ Jet-grouting và khả năng ứng dụng kè Chương 4: Giải pháp nâng cao ổn định kè tường đứng bằng cọc đất xi măng Phần Kết luận và Kiến nghị

8 Những kết quả đạt được của Luận văn

− Nâng cao ổn định của kè bảo vệ bờ trên vùng đất yếu là vấn đề cần thiết, đáp ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn Luận văn đã tổng kết

Trang 9

một số dạng (kết cấu cũng như vật liệu) kè bờ đã và đang sử dụng, từ

đó chọn vấn đề nghiên cứu nâng cao ổn định bằng cọc đất xi măng là vấn đề có tính mới, tính khoa học và thực tiễn

− Trên cơ sở một dự án với những yêu cầu đặt ra cụ thể, Luận văn đã đề xuất nhiều phương án kết cấu và so chọn phương án trên các tiêu chí:

độ bền, ổn định, thuận lợi trong thi công, giá thành, Những phân tích trình bày trong Luận văn làm sâu sắc thêm cơ sở lý thuyết và thực tiễn của kết cấu kè tường đứng và có giá trị tham khảo cho các kỹ sư

tư vấn

Trang 10

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC LOẠI KÈ BẢO VỆ BỜ

Bờ sông, bờ biển chịu tác động của dòng chảy nên dễ bị xói lở, cần phải làm

kè bảo vệ Trong trường hợp khác, do nhu cầu phát triển kinh tế ven biển, xây dựng các điểm du lịch cảnh quan ven bờ sông vùng đô thị cũng có nhu cầu kè bờ Có thể phân loại kè bờ thành 2 loại (1) Kè thành đứng và (2) Kè mái nghiêng Vật liệu làm

kè, kết cấu kè cũng có nhiều loại như phân tích dưới đây

1.1 Dạng tường đứng

+ Ưu điểm:

- Khối lượng vật liệu ít, đòi hỏi duy tu không nhiều, có thể sử dụng mặt trong của

kè để neo đậu tàu thuyền

- Phần thẳng đứng thường được gia công trên bờ (chủ động công nghệ chế tạo) nên bảo đảm chất lượng

- Giải pháp thi công và tốc độ thi công hiệu quả cao

+ Nhược điểm:

- Phản lực mặt đứng tương đối lớn, dễ mất ổn định, nên chỉ sử dụng thích hợp với vùng có nền địa chất tương đối tốt Nhiều sự cố đã xảy ra với loại kè này sẽ trình bày trong phần sau

- Công nghệ thi công hiện đại, đòi hỏi độ chính xác cao

- Các hình thức tường đứng có thể áp dụng: tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTDUL) có neo hoặc không neo, thùng chìm (caisson), tường chắn giải pháp kết cấu Tensar…

* Các loại kè tường đứng đang được sử dụng

+) Cừ bản BTCTDUL

Trang 11

Từ trước đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình kè chống xói lở bảo vệ bờ sông, bờ biển vật liệu thường được sử dụng là cọc bê tông + tường chắn để gia cố bảo vệ Do vậy, khối lượng vật liệu sử dụng thường rất lớn, thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân Trên thế giới từ những năm 1990 ở các nước phát triển như Nhật Bản, Hà Lan,

Mỹ, đã nghiên cứu và ứng dụng phổ biến công nghệ cừ bê tông cốt thép dự ứng lực (Prestressed Concrete Sheet Piles) thay thế công nghệ truyền thống trên

Dạng tường đứng cừ BTCTDUL tính ưu việt đã được khẳng định và dần trở thành sự lựa chọn để gia cố bờ tại các khu vực dân cư đông đúc và hạn chế giải tỏa đền bù Việc lựa chọn có neo hay không neo phụ thuộc vào tính chất đất nền, khả năng đáp ứng cho việc bố trí thiết bị đóng cọc dài và yêu cầu khai thác tuyến kè Thời gian qua đã xảy ra một số sự cố nghiêng kè do áp lực đất phía sau lưng tường Hình 1 1 là hình ảnh kè bị nghiêng ra ngoài sông do ảnh hưởng của thi công san nền phía trong:

Hình 1 1 Hình ảnh kè bị nghiêng

Trang 12

+) Cừ bản nhựa Vinyl

Cừ bản nhựa được chế tạo từ PVC (Poly vinyl choloride) và các phụ gia đặc biệt

Do vậy, bản nhựa có độ bền cao, cừ bản nhựa do Mỹ - Hà Lan chế tạo có độ bền khoảng 30 – 50 năm

Để tăng khả năng chịu lực, cừ bản nhựa được cấu tạo gần dạng dầm chữ I, các bản nhựa liên kết với nhau qua khớp nối âm dương gắn vừa khít với nhau Cừ bản nhựa có nhiều loại

- Chiều dày bản nhựa: 5 – 12,5 mm

- Tận dụng được nguồn vật liệu địa phương Cao trình đỉnh có thể giảm thấp do

hạn chế được chiều cao sóng leo

- Thiết bị thi công đơn giản có thể kết hợp được cả thiết bị hiện đại, thô sơ và thủ công trong cùng một công trường

- Công tác tính toán ổn định mái bờ đơn giản không cần đòi hỏi thăm dò địa chất quá sâu

- Lượng vật liệu và sức lao động tổn hao nhiều trong trường hợp độ sâu lớn

- Hạn chế tận dụng được các mép kè trong và ngoài để neo đậu tàu thuyền

Trang 13

1.3 Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng

Các hình thức bảo vệ bờ đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới rất phong phú, đa dạng

1.3.1 Bảo vệ bằng kết cấu tơi rời

Loại kết cấu tơi rời linh hoạt bao gồm đá tự nhiên, đá chẻ, bê tông đúc sẵn lắp ghép liên kết với nhau bằng ma sát, bảo vệ bờ bằng chính trọng lượng bản thân Loại cấu kiện này dễ biến dạng theo nền, dễ sửa chữa song để chống được sóng thì trọng lượng của từng cấu kiện phải rất lớn

Thế ổn định tổng thể vững chắc, vì vật liệu rời nếu xảy ra mất ổn định cục bộ (lún, sụt…) ít ảnh hưởng đến toàn bộ tuyến kè Do đó thích hợp với hầu hết các loại đất nền Sự lồi lõm của địa hình không ảnh hưởng đến thi công, thích ứng được với tác động moi, xói của sóng

Một số loại kết cấu tơi rời linh hoạt có khả năng tự điều chỉnh được nên khá ổn định Tuy nhiên, loại kết cấu này chủ yếu dùng để giảm năng lượng sóng đánh trực tiếp vào bờ nên thường chỉ áp dụng trong các công trình đê biển Trước đây, có xu hướng chế tạo các cục bê tông âm dương xếp ngàm vào nhau Hiện nay, có xu hướng chuyển sang chế tạo các cột bê tông ổn định bằng trọng lượng Kết cấu này

có ưu điểm giảm được áp lực âm do sóng đẩy mái kè bật lên Ứng dụng công nghệ này không những thi công bằng thủ công mà thi công cả bằng cơ giới và chuyên môn hóa cao Đây là hình thức gia cố có tính thẩm mỹ cao, có khả năng chống xói tốt Tuy nhiên điều kiện thi công là tương đối khó khăn đối với khu vực nước sâu, đất mềm yếu

Trang 14

Tiến bộ hơn là kè được cấu tạo bởi các khối bê tông đúc sẵn có dạng khối lập phương, khối chữ nhật, khối lục lăng, khối trụ…xếp liền nhau ở loại này duy trì sự liên kết giữa các khối nhờ ma sát ở các mặt tiếp xúc Để duy trì ổn định khi nó chịu tác dụng của sóng, dòng chảy thì trọng lượng bản thân của từng cấu kiện phải đủ lớn

1.3.2 Giải pháp có kết cấu rời linh hoạt tự điều chỉnh

Trong công trình bảo vệ bờ có kết cấu tơi rời, thì trọng lượng của mỗi cấu kiện phải đủ lớn để chống được tác động của sóng và dòng chảy Để giảm trọng lượng của mỗi cấu kiện mà vẫn chống được tác động của sóng và dòng chảy cần liên kết từng cấu kiện có trọng lượng nhỏ lại với nhau thành từng băng dài ghép liền kề nhau hoặc thành mảng lớn Tuy nhiên các liên kết này chỉ thích ứng với các loại nền tương đối ổn định, không có hiện tượng lún cục bộ lớn, đặc biệt lớp lọc đảm bảo, các mối liên kết bền vững Trên thế giới liên kết linh hoạt tạo thành mảng đã được

sử dụng cho nhiều công trình, song các mối liên kết thường bị phá hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu Đây chính là những tồn tại hạn chế của loại liên kết này

Để khắc phục người ta sử dụng các cấu kiện riêng biệt có hình dạng hợp lý tự liên kết có khả năng tự điều chỉnh Nguyên tắc để chế tạo và ứng dụng một cấu kiện phức hình (dị dạng) cho công trình bảo vệ bờ là:

- Trọng lượng phải nhỏ hơn khối bê tông hình hộp trong cùng một điều kiện ứng dụng

- Có tính cài nối cao giữa các khối khi xếp thành lớp

Điều kiện thử nghiệm mỗi khối ở mỗi nước rất khác nhau Vì vậy dưới tác động cùng một số yếu tố tự nhiên giống nhau, có thể trọng lượng chọn khác nhau ở mỗi nơi

Trang 15

1.3.3 Giải pháp bảo vệ có kết cấu liền khối

* Bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối

Có hai hình thức bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối:

- Xây đá bằng cách đổ vữa lót nền, sau đó xây từng viên đá thành tấm có chiều rộng tùy ý, tạo khớp nối bằng bao tải nhựa đường

- Đá chít mạch bằng cách xếp đá chèn chặt, sau đó đổ vữa chít mạch phía trên

+ Ưu điểm:

- Liên kết các viên đá lại với nhau thành tấm lớn đủ trọng lượng để ổn định Các khe hở giữa các hòn đá được bịt kín chống được dòng xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nền

- Sử dụng được các loại đá có kích thước và trọng lượng nhỏ, vật liệu dễ mua, thi công đơn giản dễ dàng

- Trong trường hợp mái lún không đều làm cho tấm lớn đá xây, đá chít mạch lún theo tạo vết nứt gãy theo mạch vữa, khi đó dòng chảy sẽ tác động trực tiếp xuống nền, moi vật liệu thân công trình gây lún sập công trình nhanh chóng

- Do thi công tại chỗ nên công việc bảo dưỡng khó thực hiện được hoàn chỉnh dẫn tới chất lượng công trình thường không đạt theo yêu cầu thiết kế

* Bảo vệ bờ bằng tấm bê tông đổ tại chỗ

Công trình bảo vệ bờ cấu tạo bằng tấm bê tông hay BTCT đổ tại chỗ được chia thành các tấm có các kích thước khác nhau: 2x2m, 4x4m, 5x5m, 10x10m, 15x15m hoặc 20x20m Để giảm áp lực đẩy nổi có bố trí thêm các lỗ thoát nước Về mặt kết cấu, loại này thuộc loại kết cấu vĩnh cửu nhưng vì xây dựng trên nền đất yếu và thi công tại chỗ nên công trình dễ bị đứt gãy sập từng mảng Loại kết cấu này đã được

sử dụng ở nhiều nước và thế giới nhưng hiện nay đã hạn chế dùng loại này để bảo

vệ bờ

Trang 16

* Bảo vệ bờ bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn

Các cấu kiện bê tông bằng hình hộp vuông hoặc hộp chữ nhật kích cỡ: 1x0.4x0.25m hoặc 0.5x0.5x0.15m… được xây bằng vữa, sau đó trát mặt ngoài một lớp vữa dày 2 -3cm tạo thành từng bản kích thước 2x4m hoặc 2x6m

Cấu kiện bê tông đúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh nhưng với những khối trọng lượng lớn thì thi công gặp nhiều khó khăn Nếu công tác xây trát không đảm bảo thì dưới tác dụng của sóng và dòng chảy các cấu kiện bê tông bị biến dạng và vật liệu thân công trình dễ bị moi ra gây hư hại công trình

1.4 Một số loại khác

1.4.1 Thảm rọ đá

Thảm đá Reno Mattress gồm có 4 bộ phận: tấm đáy, tấm mặt bên, vách ngăn và

nắp đậy Mỗi tấm được gia công từ sợi lưới thép bện xoắn đôi hình lục giác nung

mềm, trong kẽm và bọc một lớp PVC đặc biệt, liên tục dày từ 0,4-0,6mm ở mặt đáy, các mặt bên và mặt ngoài cùng của mỗi tấm thảm là các tấm lưới liên tiếp nhau

tạo thành một khoang chứa nhiều ngăn có mặt trên hở Vách ngăn được đặt cách nhau 1m Mặt đáy, vách ngăn nắp đậy cũng dùng loại lưới tương tự ở tất cả mép

của tấm vách lưới đều có dây thép tráng kẽm bọc PVC với đường kính lớn hơn loại dây dùng để đan lưới nhằm tăng cường thêm khả năng chịu lực của kết cấu

+ Ưu điểm:

Kết cấu thảm đá chịu được áp lực của sóng và dòng chảy tác động Do lưới thép được bọc một lớp PVC đặc biệt nên có thể chống lại sự ăn mòn, bảo vệ công trình trong môi trường nước mặn và môi trường bị ô nhiễm

Lưới bện kép hình lục giác cho phép kết cấu chịu được lún không đều khá lớn mà không bị đứt gãy Đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi kết cấu được đặt trên nền đất không ổn định ở vùng có thể bị xói ngầm do sóng và dòng chảy tác động

Thảm đá có thể làm chức năng thoát nước giúp giảm áp lực lên mái dốc, giữ cho mái đất ổn định

Trang 17

ở mái sông có nền mềm yếu, lún không đều đã làm cho các thảm lệch nhau, hở nền đất bị xói trôi mất ổn định

Thẩm mỹ kém, hay bị đứt sợi thép Với các vùng du lịch rác rưởi, túi nilông bám vào trong rất mất mỹ quan

1.4.2 Gia cố mái kè bằng cấu kiện bê tông Tsc-178

Thảm bê tông tự chèn theo sáng chế của Tiến sỹ Phan Đức Tác đã được thử nghiệm trong nhiều công trình Đây là một dạng mới trong xây dựng công trình bảo

vệ bờ Hình thức gia cố đẹp, đảm bảo khả năng chống xói lở mái Tuy nhiên do nền địa chất yếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thế sửa chữa Rất khó khăn trong việc thi công tại vị trí nước sâu

1.4.3 Thảm bê tông FS

Thảm FS được cấu tạo bằng cách bơm bê tông tươi vào trong các ống vải ĐKT định dạng Vật liệu định dạng thảm bê tông (Fabric formwork) được cấu tạo bởi hai

lớp vải địa kỹ thuật đặc biệt loại dệt (Woven geotextile) có độ bền cao tạo khuôn

vải cho phép bơm bê tông ( hoặc vữa xi măng vào trong để tạo thành thảm bê tông

bền chắc chống thấm và bảo vệ công trình

Công nghệ và vật liệu thảm bê tông được phát minh từ năm 1996 của nhóm các chuyên gia Công ty Losiger - Thụy Sĩ ( bằng sáng chế số 784625) và sau đó được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi ở các nước Mỹ, Nhật, Hà Lan, Hàn Quốc…

Trang 18

+ Ưu điểm cơ bản của thảm bê tông:

- Biện pháp thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh chóng

- Thích hợp với nền mềm yếu do phân bố lực đều, vữa bê tông trải che kín nền,

trải liên tục từ dưới lên trên

- Thảm bê tông có thể thi công trong điều kiện ngập nước, nơi thường xuyên có dòng chảy mà không cần các biện pháp xử lý đắp đê quây hoặc tháo nước làm khô

hố móng

- Vật liệu định dạng thảm bê tông bằng sợi tổng hợp có độ bền cao, trọng lượng

nhẹ nên thuận lợi khi vận chuyển và thi công, đặc biệt ở những nơi có địa hình phức

tạp

Thảm bê tông có nhiều loại: loại tiêu chuẩn ( Standard type) dạng lưới ( mesh type), dạng phiến (Slab type) và dạng tấm lọc (fillter type) Tùy tính chất từng công trình, điều kiện địa chất, địa hình và thủy văn dòng chảy để tính toán chọn loại thảm

bê tông có kích thước và độ dày phù hợp

Thảm bê tông có độ dày 5-50cm:

- Loại thảm có chiều dày 5-15cm: bơm vật liệu vữa xi măng (Mortar)

- Loại thảm có chiều dày 20-50cm: bơm vật liệu bê tông (concrete)

Thông thường thảm bê tông chống xói lở bờ dùng loại có độ dày 15-30cm

1.4.4 Khối bê tông dị hình

Có nhiều loại kết cấu khối bê tông dị hình được sử dụng làm khối phủ mái với nhiều tên gọi khác nhau: khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ U… Khối Tetrapod đã được sử dụng chủ yếu là trong các công trình ngăn cát, giảm sóng của các bến cảng và trong các công trình bảo vệ bờ cửa sông, ven biển

1.4.5 Cỏ chống xói mòn Vetiver

Cỏ Vetiver là loại cỏ lưu niên thuộc họ Andropogoneae, không có lông cứng, dẻo chắc, nhẵn Cây mọc thành khóm lớn từ gốc rễ, có thân thẳng đứng cao 0.5 – 1.5m,

Trang 19

rễ ăn sâu vào đất đến 3m Trồng cỏ để giữ bờ đem lại hiệu quả kinh tế nhất định và bảo vệ môi trường, đối với những khu vực không thể dùng kết cấu cứng

1.4.6 Kè mềm công nghệ túi cát GST (Stabiplage)

Với chức năng chính là thay thế cho các lớp lọc ngược bằng cát sỏi bên dưới kết cấu đá hộc được ứng dụng trong các công trình bảo vệ bờ biển ở Hà Lan từ thập niên 50 của thế kỷ trước, vải địa kỹ thuật tạo ra cuộc cách mạng trong xây dựng công trình Đối với các công trình bảo về bờ vải ĐKT đáp ứng được đồng thời các yêu cầu sau: chặn đất tốt, thấm nước tốt, chống tắc, độ bền thi công, tuổi thọ cao Trong hơn nửa thế kỷ qua, vải địa kỹ thuật ngày càng phát triển cả về tính năng kỹ thuật và lĩnh vực áp dụng Giải pháp sẽ tạo nên một lớp che chắn bề mặt vách bờ bằng các ống vải địa kỹ thuật độn cát nhằm giảm nhẹ tác động thủy lực của dòng chảy, sóng lên bờ sông, đồng thời tăng cường độ chịu lực của đất trầm tích tạo nên

bờ sông bằng kỹ thuật phun vữa xi măng áp lực cao Giải pháp ứng dụng túi cát vải địa kỹ thuật đã được ứng dụng từ đầu thập niên 1990 nhằm thay thế cho vật liệu truyền thống ở các công trình đê, kè bảo vệ bờ biển

1.4.7 Lưới địa kỹ thuật Tensar gia cố bờ

Lưới địa kỹ thuật giống như tờ bìa đục lỗ, có thể cuộn tròn lại, rộng vừa đủ để cài chặt với đất, sỏi chung quanh Lưới địa kỹ thuật làm bằng chất Polypopylene (PP), Polyester(PE) hay bọc polyetylen-teretalat(PET) với phương pháp ép dãn dọc Lưới địa kỹ thuật có hai nhóm chính:

- Lưới một trục: có sức kéo theo một hướng( hướng dọc máy), thường dùng để gia cố mái dốc, tường chắn đất…

- Lưới hai trục: có sức chịu kéo cả hai hướng, thường dùng để gia cố nền đường,

đê, đập, nền móng công trình Trái với vải, hướng ngang máy có sức chịu kéo lớn hơn hướng dọc máy

Một số tính năng sử dụng của lưới địa kỹ thuật Tensar:

- Sức chịu kéo lớn không thua gì các thanh kim loại

Trang 20

- Tính cài chặt với vật liệu chung quanh, tạo nên một lớp móng vững chắc, nhất

là chống lại sự trượt của đất đắp dùng làm đê, đập, tường chắn đất

- Tính đa năng: hầu như thích hợp với mọi loại đất đá Thi công dễ dàng không cần đến máy móc

- Cường độ chịu kéo cao; hệ số rão thấp, 1.45 sau 120 năm; biến dạng nhỏ: 11%

ở tải trọng tối đa

- Tính trơ: ít bị hủy hoạt bởi thời tiết, tia cực tím, bởi môi trường chung quanh

như đất có axit, kiềm và các chất độc hại khác

Dựa vào các đặc trưng riêng của lưới địa kỹ thuật Tensar Công nghệ Tensar được sử dụng rộng rãi để giải quyết các vấn đề ổn định nền móng và gia cố đất, tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian

Công nghệ sản xuất của Tensar chế tạo được một cấu trúc lưới đặc biệt, gồm các mối nối có cường độ cao và cạnh chắc chắn, nhờ đó tạo ra các gờ vuông và dày giữ vật liệu Cơ chế này giúp cho các viên vật liệu bám chặt vào lưới và dẫn đến hiệu quả liên kết cơ học cao

Mối liên kết này giúp ngăn ngừa hiện tượng các viên vật liệu xê dịch, từ đó tạo nên được một góc chống trượt hiệu quả cao Cơ chế này còn được biết đến như là

“rọ nén” vì các mối liên kết giữ cố định và rọ nén các hạt vật liệu một cách hiệu quả Sự kết hợp này đảm bảo rằng, trong các lớp vật liệu gia cố bằng lưới kỹ thuật Tensar:

Nếu tác dụng một lực thẳng đứng thì sức căng trong lưới tạo ra các biến dạng rất nhỏ Sẽ đạt được hiệu quả gia cố tại vùng chịu tải

Lưới địa kỹ thuật Tensar và vật liệu đất đắp tạo nên một lưới tổng hợp – Lớp ổn định cơ học Tensar

Đây chính là tiền đề hình thành giải pháp kết cấu Tensar ứng dụng cho xử lý nền đất yếu và làm cốt trong thiết kế, thi công

Trang 21

1.5 Kết luận chương 1

Thiệt hại hàng năm do hiện tượng xói lở bờ sông là rất lớn Vấn đề theo dõi, nghiên cứu sâu từ đó làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất được giải pháp kè bờ có hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cần thiết và cấp bách

Có nhiều loại kè bờ đã được ứng dụng như giới thiệu ở trên, mỗi loại có những

ưu và nhược điểm khác nhau, phạm vi ứng dụng khác nhau Việc lựa chọn kết cấu

kè phải dựa vào các điều kiện cụ thể (1) Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, tính

ăn mòn của môi trường, (2) Mục đích sử dụng khác: ngoài chức năng bảo vệ chống xói lở, kè có thể còn có yêu cầu làm bến neo đậu thuyền, điểm ngăm cảnh, đường đi dạo, (3) Điều kiện thi công (4) Khả năng đầu tư (vốn) và (5) Các yêu cầu khác

Phạm vi nghiên cứu của luận văn: Luận văn đi sâu vào kè lấn biển vùng đất mềm yếu với các yêu cầu cụ thể sau:

1 Kè được xây dựng để lấn biển Trước tiên phải xây dựng kè để làm phòng tuyến chống sóng bão bảo đảm an toàn cho khu vực lấn biển phía trong trong quá trình thi công cũng như khai thác lâu dài sau này Trong quá trình thi công phải bảo đảm vệ sinh môi trường vùng vịnh (không để bùn chảy vảo hoặc đẩy trồi vào ra ngoài vùng cho phép)

2 Kè phải có dạng tường đứng, mặt chắn ngoài bằng bê tông cốt thép để kết hợp làm chỗ neo đậu thuyền Phía trong kè là một tuyến đường giao thông nội

bộ, tải trọng xe H13 Kết cấu kè phải đảm bảo mỹ thuật, cảnh quan

3 Trong khả năng kinh tế cho phép của chủ đầu tư

Trang 22

- Thành phố hạ Long thuộc tỉnh Quảng Ninh nằm trong khu vực đông bắc Bắc

bộ, chạy dài theo ven biển vịnh Bắc bộ, cách thị xã Cẩm Phả 30.0km, cách thủ đô

Hà Nội 160km

- Vị trí địa lý: 106P

0

P50’ – 107P

0

P30’kinh độ đông

20P

0

P 55’ – 21P

0

P05’ vĩ độ bắc

2 1.2 Mô tả địa hình địa mạo

Địa hình toàn bộ dự án là ven biển, địa hình tương đối phức tạp, nước ngập sâu,

độ sâu trung bình -1.5m, chỗ sâu nhất có cao độ -2.0m

2.1.3 Địa chất

- Lớp 1: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám xanh, xám ghi Trạng thái chảy đến dẻo chảy

- Lớp 2: Sét pha lẫn sạn màu xám vàng, nâu đỏ.Trạng thái dẻo cứng

- Lớp 3: Sét pha lẫn sạn màu xám vàng Trạng thái dẻo mềm

- Lớp 4: Đá vôi màu nâu vàng lẫn xám trắng

2.1.4 M ực nước dùng trong thiết kế

- Mực nước cao thiết kế (MNCTK): +2.25 m

- Mực nước thấp thiết kế (MNTTK): -2.71 m

2.1.5 Tải trọng xe trên đường sau kè

- Tải trọng dùng trong thiết kế: H10

Trang 23

2.1.6 Các chỉ tiêu tính toán thiết kế

- Cấp công trình: cấp III

- Hệ số an toàn tổng thể:

+ Điều kiện sử dụng bình thường: [K] = 1,15

+ Điều kiện sử dụng bất thường: [K] = 1,05

2.1 7 Tuyến công trình

Tim tuyến có tổng chiều dài: 969.02m

2.2 Các phương án kết cấu được đề xuất trong giai đoạn thiết kế cơ sở

2.2.1 Phương án 1: Kết cấu tượng cừ BTCTDUL

- Tường cọc: Cọc BTCTDUL mác M700 loại SW-740 dài 25 m, kích thước rộngx Cao xdày = 996 x 880 x 160 (mui), mô men gây nứt Mm~ - 95 20 T.m;

- Dầm mũ BTCT mác M300, kích thước tiết diện b x h - 0.8 x 1.0 m, có cấu tạo gờ rộng O.8m để đỡ bản giảm tải;

- Tường góc và tường chắn sóng kết cấu BTCT mác M300 dày 0.2 m cao 5.0 m;

Trang 24

P , độ đầm chặt k >0.95;

2.2.2 Phương án 2: Kết cấu đê đá đổ

- Khối đá lõi đê: đá hộc có khối lượng 1 5 ÷ 100 kg/1viên, mái dốc phía trong, phía ngoài m = 1 5;

- Khối đá đổ trước đê: đá xô bồ, dày 1 0 m, rộng 1 0 m;

Trang 25

2.2.3 Phương án 3: Kết cấu cọc BTCT + đá đổ + kết cấu kè đá hộc mái nghiêng

- Cọc BTCT, tiết diện O.4÷0.4 m dài 20 m có 2 hàng cọc đóng xiên 6:l, bước cọctheo phương dọc 2.90 m;

- Đài cọc BTCT tiết kiệm bxh=2.0x0.5(m);

Trang 26

- Đá đổ: đá hộc có khối lượng 15÷100 kg/1viên, bề rộng 3.0m, có mái dốc ngoài m=2; mái dốc trong m=1.0;

- Kết cấu mái nghiêng:

+ Đá hộc xây vữa mác 100 dày 0.5m;

+ Dầm ngang, dầm dọc BTCT mác M300, tiết diện bxh=2.0x0.5(m), khoảng cách dầm ngang từ dưới lên: 2.7; 3.0; 3.0 m Khoảng cách dầm dọc 3.0m

- Tầng lọc ngược phía sau khối đá đổ, cấu tạo 3 lớp: đá 2x4 cm; đá 1x2 cm;

đá 0.5x1 cm, mỗi lớp dày 0.20m; mái dốc m=1÷1.25;

- Tầng lọc ngược dưới kè mái nghiêng: có 3 lớp, đá 2x4 cm; đá 1x2 cm; đá 0.5x1 cm, mỗi lớp dày 0.15m;

- Tường hắt sóng, kết cấu BTCT mác M300 cao 1.5m, dày 0.2m có gờ hắt sóng rộng 0.6m Đáy tường hắt sóng tiết diện chữ nhật bxh=1.5x0.5(m);

- Cát san lấp ( không thuộc dự án): có chỉ tiêu cơ lý γ = l,8T/mP

3

P ; φ≥ 30P

o

P, độ đầm chặt k >0.95;

Trang 27

2.2.4 Phương án 4: Kết cấu tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp cọc cừ

- Tường góc BTCT mác M300 dày 0.2m; tại cao độ +5.0(CĐLĐ) bố trí dầm dọc tăng cường kích thước bxh=0.3x0.4(m) Đoạn tường dưới (chắn đất) có cấu tạo

gờ tăng cường kích thước tiết diện bxh=0.8x0.4(m) kết hợp với bản chống hình thang bR r R=0.8m; bR 1 R=1.4m dày 0.2m;

- Bản đáy BTCT mác M300 tiết diện 2.9x0.5m;

- Nền cọc rộng: cọc BTCT mác M300 tiết diện vuông 0.4x0.4 m dài 25m đóng xiên ngược chiều nhau 6:1; bước cọc 2.9m;

- Nền cọc cừ BTCT mác M300 tiết diện 0.5x0.3(m) đóng sát nhau, khe hở giữa các cọc là 0.1m;

- Khối đá đổ: đá hộc có khối lượng 15÷100kg/1 viên, kích thước bề rộng 2.5m, mái dốc m=1;

- Tầng lọc ngược gồm có 3 lớp, đá 2x4 cm; đá 1x2 cm; đá 0.5x1 cm, mỗi lớp dày 0.15m; mái dốc m=1÷1.25;

Trang 28

- Bản quá độ BTCT mác M300 tiết diện bxh=3.0x0.25(m);

- Cát san lấp: đảm bảo chỉ tiêu cơ lý γ = l,8T/mP

3

P ; φ≥ 30P

o

P, độ đầm chặt k >0.95;

2.2.5 Phương án 5: Tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp đá đổ

- Tường góc BTCT mác M300 dày 0.2m; tại cao độ +5.0(cao độ Hải đồ) bố trí dầm dọc tăng cường kích thước bxh=0.3x0.4(m) Đoạn tường dưới (chắn đất) có cấu tạo gờ tăng cường kích thước tiết diện bxh=0.8x0.4(m) kết hợp với bản chống hình thang bR r R=0.8m; bR 1 R=1.4m dày 0.2m; Đoạn tường trên cao độ +5.0m có tác dụng chắn và hắt sóng, có mũ hắt sóng rộng 0.6m Bản tăng cường cho tường hình tam giác kích thước bxh=0.8x0.8(m), dày 0.2m;

- Bản đáy BTCT mác M300 tiết diện 2.9x0.4m;

- Nền cọc: cọc BTCT mác M300 tiết diện vuông 0.4x0.4 m dài 25m có 2 hàng cọc đóng xiên ngược chiều nhau, độ xiên 6:1; bước cọc theo phương ngang 1.5m; bước cọc theo phương dọc 2.9m;

- Khối đá đổ: chia làm 3 khối; khối đá lớp ngoài đường kính D50 dày 1.0m, khối đá lõi khối lượng 15÷100kg/1 viên, kích thước bề rộng 3.4m, mái dốc ngoài

Trang 30

- Cát san lấp: (không thuộc dự án ) : đảm bảo chỉ tiêu cơ lý γ = l,8T/mP

3

P ; φ≥ 30P

o

P ,

độ đầm chặt k ≥0.95;

2.2.7 Phương án 7: Kết cấu đê đất mái nghiêng

- Kích thước cơ bản của đê: cao trình đỉnh lớn nhất ( tường hắt sóng) là +8.5m (CĐHĐ), cao trình mặt đê là +7.5m Bề rộng đê 7m, mái dốc ngoài m=3, mái dốc trong m=2.5;

- Kết cấu đê từ dưới lên trên như sau: Nền được gia cố bằng cọc cát sâu 15m

bố trí theo lưới tam giác đều có đường kính d=0.3m, khoảng cách tim cọc là 1m Từ cao độ tự nhiên đến cao độ +1.5m là cát đắp, từ cao độ +1.5m lên phía trên được đắp 3 lớp đất kết hợp vải PEC, tiếp theo là lớp đất đắp được đầm nén đảm bảo γ =

Trang 31

- Chân đê được bảo vệ chống xói bằng ống buy D150 trong đổ đầy đá hộc, phía trên có tấm bê tông cốt thép khóa ống kích thước 190x380x50cm Phía ngoài ống buy có ống GEO-TUBE trong là lõi cát, tùy theo cao độ đáy tự nhiên ( nông hay sâu) mà có thể phải bố trí từ 1-3 ống;

- Mái dốc phía trong có cấu tạo khối cơ đê rộng 5m mái dốc m=2.5 kết hợp

với ống GEO-TUBE trong đầy lõi cát để giữ ổn định cho thân đê

2.3 So sánh các phương án kết cấu đê

Sóng gió, dòng chảy

ăn mòn…

Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật: 2

- Thi công nhanh

- Ít ảnh hưởng đến môi trường trong thi công

- Chịu lực tác động môi trường trong quá trình thi công

+ Thứ tự đánh giá chỉ tiêu thi công: 5

Toàn bộ dự án: 1.260 tỉ đồng

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kinh tế: 5

Trang 32

- Trong quá trình khai thác thi công công trình lún, công trình hắt sóng mất ổn định

+ Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật : 6

Thi công khó khăn, kéo dài

Khối lượng đá lớn khó khai thác, đặc biệt là đá kích thước lớn (129,37 x 14.181 =1.834.596mP

3

P)

- Trong quá trình thi công, khả năng chịu tác động môi trường kém (ví dụ khối đá lõm v.v )

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu thi công: 6

Toàn bộ dự án: 2.015 tỷ đồng

3 Phương án 3:

Kết cấu đê

mái nghiêng

- Chịu được tác động môi trường sóng, gió, dòng chảy

- Phần mái nghiêng kém ổn định trong quá trình khai thác do lún

+ Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật : 5

- Thi công nhanh

- Trong quá trình thi công chịu được tác động môi trường (song đánh vào dốc cát làm trôi cát v.v )

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu thi công: 4

Trang 33

- Bền vững trong quá trình khai thác

- Thi công nhanh

- Trong quá trình thi công chịu được tác động môi trường

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu thi công: 3

ăn mòn v.v…

- Khối đá đổ lún, trong quá trình khai thác phải bù lún

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật: 4

- Thi công nhanh

- Quá trình thi công chịu được tác động môi trường

- Khối đá đổ lún

* Thứ tự đánh giá chỉ tiêu ký thuật: 2

- Thi công nhanh

- Trong thi công chịu được tác động môi trường

Trang 34

có thời gian cố kết lâu

- Thân đê trong quá trình khai thác lún nhiều do đó phải có biện pháp duy tu thường xuyên

*Thứ tự đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật: 7

- Thi công khó khăn, thời gian kéo dài Trong quá trình thi công tác động của thủy triều dòng chảy dễ làm vật liệu đất, đặc biệt dễ bị phá hủy trong điều kiện thi công gặp bão

- Với kết cấu đê đất việc phân chia giai đoạn thi công là khó khăn

Toàn bộ dự án: 2.211 tỉ đồng

Trang 35

Trong giai đoạn TKKT, cơ quan thẩm tra thiết kế cơ sở có ý kiến như sau:

- Phương án chọn trong giai đoạn TKCS đảm bảo được các yêu cầu sau:

+ Tạo được mặt ngoài kè dạng tường đứng theo yêu cầu sử dụng + Thi công trên hệ nổi hoàn toàn nên rất chủ động

- Tuy nhiên, cơ quan thẩm tra đề nghị:

+ Với phương án kè vòi voi, cần có giải pháp ổn định (lún) cho khối

đá đổ trên nền đất yếu Cần phải thi công đồng thời với đường giao thông sau

kè để đảm bảo việc san nền phía trong không làm ảnh hưởng đến ổn định của

kè

+ Cần nghiên cứu thêm phương án nâng cao ổn định của kè bằng cừ ván BTCTDUL Vì loại kè này đảm bảo các điều kiện sử dụng, dễ thi công Trong các chương tiếp theo, luận văn đi sâu nghiên cứu giải pháp nâng cao

ổn định của 2 dạng kết cấu nói trên bằng công nghệ cọc đất xi măng

Trang 36

CHƯƠNG 3

CÔNG NGHỆ CỌC ĐẤT – XI MĂNG

VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐỂ ỔN ĐỊNH KÈ BỜ 3.1 Giới thiệu chung về công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất

Công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ- dưới sâu tạo ra cọc xi măng-đất (XMĐ) còn được gọi là công nghệ trộn sâu (Deep Mixing - viết tắt là DM) Cọc XMĐ sử dụng khá rộng rãi trong xử lý nền móng các công trình xây dựng Mục đích là làm tăng cường độ, khống chế biến dạng, giảm tính thấm của đất yếu hoặc đất co ngót hoặc để vệ sinh các khu nhiễm độc Nói tóm lại là làm thay đổi đất, nâng cao chất lượng của đất bằng cách cứng hoá tại chỗ Việc gia cố tại chỗ như vậy cho phép không cần phải đào móng, hoặc thoát nước DM thuộc loại phương pháp cải thiện nền đất, được phân vào nhóm công nghệ cứng hoá nền Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn cơ (Mechanical Mixing)

và Công nghệ trộn kiểu tia (Jet Mixing)

* Công nghệ trộn cơ: Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất,

sau đó trộn đất với bột (hoặc vữa) XM bơm theo trục khoan và phun ra ở đầu mũi khoan hoặc tại các cánh cắt đất

+ Ưu điểm của công nghệ trộn cơ là: tốc độ thi công nhanh

+ Nhược điểm: thiết bị cồng kềnh (phải có một dàn dẫn hướng cao để gắn cần khoan) không thích hợp với mặt bằng hiện trường chật hẹp, lầy lội; chiều sâu

xử lý thông thường trong khoảng 20m; do cắt đất bằng các cánh cắt nên gặp hạn chế trong đất có lẫn rác, đất sét Ngoài ra, qua thực tiễn xây dựng thời gian qua, đặc biệt

là qua công trình hầm chui Láng-Hòa lạc cho thấy chất lượng cọc không đồng đều

Do đó, xu thế hiện nay công nghệ trộn cơ chỉ áp dụng cho các công trình không quan trọng, tải trọng lên nền không quá 3 kg/cm2

Trang 37

* Công nghệ trộn kiểu tia (hay còn gọi là Jet-grouting): Phương pháp này dựa

vào nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực cao Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố; sau đó vữa (nước + XM) với áp lực khoảng > 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá

vỡ tầng đất Lực xung kích của dòng tia sẽ trộn đất vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt

+ Ưu điểm: Chất lượng cọc đều hơn, thiết bị linh hoạt cho phép tiếp cận với

mặt bằng hiện trường chật hẹp Đặc biệt là khả năng xử lý trong những điều kiện đặc biệt (dưới bản đáy công trình, cục bộ dưới sâu, ) Chất lượng cọc đồng đều và cao hơn trộn cơ

+ Nhược điểm: Thiết bị thi công hoạt động ở chế độ áp lực cao đòi hỏi công

nghệ thiết bị phức tạp, đặc biệt là bơm cao áp

3.2 Tình hình ứng dụng ở Việt nam

* Với công nghệ trộn cơ: Từ năm 2002, công trình đầu tiên ứng dụng cọc XMĐ

vào Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hoà) đã sử dụng 4000m cọc XMĐ có đường kính 60cm thi công bằng trộn khô; Tiếp theo là xử lý nền cho bồn chứa xăng dầu ở Vũng

Tàu, Cần Thơ, Hải Phòng, Nam Định

Một vài năm gần đây bắt đầu ứng dụng mạnh mẽ vào các dự án đường giao thông trên đất yếu: đường Vũng Tàu - Long Thành, đường 5 Hà Nội - Đình Vũ, đường Láng - Hòa Lạc

* Với công nghệ trộn tia (Jet-grouting): Tháng 5 năm 2004, nhà thầu Nhật bản

lần đầu tiên sử dụng Jet-grouting để sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà nội) Cũng năm 2004, Viện Khoa học Thuỷ lợi bắt đầu ứng dụng công nghệ Jet-grouting trong khuôn khổ đề tài độc lập cấp Nhà nước " Nghiên cứu công nghệ nâng cấp, sửa chữa cống dưới đê sông Hồng và sông Thái Bình" Nhóm

đề tài ứng dụng công nghệ này để đã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ

An), cống D10 (Hà Nam) thành công Sau khi kết thúc đề tài, nhóm nghiên cứu đã tiếp tục phát triển ứng dụng sang các lĩnh vực khác

Trang 38

Hiện nay, cọc XMĐ đang được sự quan tâm chú ý của các chủ đầu tư, các cán

bộ nghiên cứu và tư vấn trong lĩnh vực xây dựng công trình trong vùng đất yếu Điều này xuất phát từ các lý do sau đây:

− Khả năng xử lý sâu (đến 50m), trong những điều kiện hiện trường phức tạp(trong nhà, trên mặt nước, ), tính linh hoạt để đạt được ý đồ của người thiết kế (ví dụ: nhiều khi chỉ gia cố cục bộ tại một vùng dưới sâu, )

− Thời gian cố kết ngắn, cho phép chất tải sớm Điều này ưu việt hơn hẳn công nghệ bấc thấm, cọc cát

− Thi công đơn giản và nhanh Một bộ thiết bị kiểu cơ có thể thi công 200 m cọc/ngày Một bộ thiết bị kiểu jet-grouting có thể thi công 100 m/ngày

− Sử dụng vật liệu xi măng sẵn có ở mọi nơi và phù hợp với chủ trương kích cầu của nhà nước

− Giá thành chấp nhận được: Đơn giá cọc XMĐ phụ thuộc hàm lượng XM (chiếm tỷ trọng 20 ~ 25% cơ cấu giá thành), đường kính cọc, điều kiện thi công như: loại đất tại hiện trường, khả năng cung cấp nước ngọt, yêu cầu về sàn đạo, v.v

− Khả năng có sẵn thiết bị: tại thời điểm, năng lực thiết bị của các nhà thầu trong nước hầu như đã đáp ứng được nhu cầu của các dự án trong ngành xây dựng, giao thông và thủy lợi

Trang 39

3.3 Một số dạng bố trí kết cấu cọc đất – xi măng

Hình 3.1 - Các ứng dụng của trộn sâu ( Terashi, 1997)

1 Gia cố nền (ổn định/lún) cho đường cao tốc

2 Ổn định chống trượt co mái đê cao

3 Mố cầu mố trụ và đường dẫn đầu cầu

4 Thành hố đào

5 Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận

6 Chống nâng đáy hố đào

7 Chống chuyển dịch ngang của móng cọc

8 Xây dựng cầu cảng

9 Gia cố nền cho các tường phá sóng

Trang 40

3.4 Giới thiệu một số dự án đã làm trên Thế giới

Hình 3.2 Mặt cắt ngang của bến cảng TianJin, Trung Quốc (Hosomi và nnk., 1996)

Hình 3.3 Thiết kế mặt cắt tường kè của tường kè cho vùng chứa chất thải, Nhật Bản (Kawasaki và nnk., 1981)

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	2,94 MB