Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cọc xi măng đất trong thiết kế tính toán ổn định mái dốc ở tp đà lạt

Phân tích ổn định mái dốc được gia cố bởi hàng cọc theo phương pháp giải tích để xác định được hệ số ổn định của mái dốc, trên cơ sở đó phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghiã Việt Nam

Tp HCM, ngày tháng năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

`

Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG THANH NAM Phái: Nam……

Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1979 Nơi sinh: Tp Đà lạt Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 09090302

1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CỌC XI MĂNG

- ĐẤT TRONG THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Ở TP ĐÀ LẠT

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT ĐÀ LẠT, CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG CỌC

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị):

PHÓ GIÁO SƯ - TIẾN SĨ VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QUẢN LÝ

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

PGS-TS VÕ PHÁN PGS-TS VÕ PHÁN

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn Địa Cơ Nền Móng, quý Thầy Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Võ Phán, người Thầy đã tận tình

hướng dẫn, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin chân thành cám ơn các Thầy PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, TS Lê Bá

Vinh, TS Bùi Trường Sơn, TS.Nguyễn Minh Tâm, TS Trà Thanh Phương,

trong bộ môn đầy nhiệt huyết và lòng yêu nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều

tư liệu

Xin chân thành cám ơn các Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể cán bộ công nhân viên Sở Xây dựng Lâm Đồng đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi để hoàn thành khóa học

Xin chân thành cảm ơn Công ty Cổ phần TCKS và kiểm định xây dựng Trường Sơn đã giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm mẫu để tôi hoàn thành luận văn này Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô Cơ quan, đồng nghiệp và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010

Học viên Nguyễn Hoàng Thanh Nam

TÓM TẮT

Công nghệ cọc đất trộn xi măng được nghiên cứu như một giải pháp dùng để tăng độ ổn định cho mái dốc tự nhiên tại TP Đà lạt trên cơ sở lý thuyết dẻo, xác định được áp lực tác dụng ngang lên cọc, một phần áp lực này được huy động để chống lại sự dịch chuyển của mái dốc Phân tích ổn định mái dốc được gia cố bởi hàng cọc theo phương pháp giải tích để xác định được hệ số ổn định của mái dốc, trên cơ sở đó phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc khi sử dụng cọc

xi mang đất thí nghiệm trong phòng để xác định các thông số cần thiết của cọc đất trộn xi măng khi phân tích ổn định mái dốc tại khu vực nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định nội lực của cọc, so sánh với giá trị giới hạn tính toán được từ kết quả thí nghiệm từ đó xác định được hệ số an toàn của cọc

ABSTRACT

The deep soil cement is used to research as a methodology to increase the

stability for slope in dalat is the basis of the theory of plasticity, determined the lateral load forces acting on the pile section above the critical surface, a portion of that force is assumed to be mobilized against the movement of the slope Analysis the stability of slope that reinforced with a single row of piles to determine the number slope stability Thus a new stability number that includes the pile reaction is used to determine the modified critical surface and safety factor of the reinforced slope Laboratory analysis to determine some data of soil cement columns that used

to slope stability PEM is used to calculator a moment and shear of pile, Compare with the limited value to evaluate the safe factor of pile

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

3.1.3 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý đất tự nhiên 52 3.2 Thí nghiệm xác định các thông số của cọc xi măng đất khi tính toán ổn

3.2.2 Thí nghiệm xác định các thông số của cọc ximăng đất 56

Chương 4: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN

MỞ ĐẦU

1 Giới Thiệu

Trên đất nước ta, nhiều tỉnh thuộc vùng Tây – Tây Bắc, Tây nguyên và các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên đều thuộc đất đồi dốc Riêng thành phố Đà Lạt đã có diện tích trên 290 km2 với độ dốc từ 80 – 300 chiếm hơn 80% diện tích của vùng Hằng năm nhất là đến mùa mưa bão, rất nhiều đoạn đường, điểm dân cư, cơ sở sản xuất và văn hoá cũng như ruộng nương … bị sạt lở, hư hỏng phải tốn nhiều tỷ đồng để sửa chữa, bảo trì, khôi phục Có nơi bị thiên nhiên uy hiếp đã phải di dời đi chỗ khác Ngoài ra, những thiệt hại về người và súc vật nuôi cũng như cây trồng cũng là con số rất lớn

Theo sự phát triển kinh tế chung của đất nước, kinh tế khu vực đang ngày càng khởi sắc: nhiều điểm dân cư, đô thị, khu công nghiệp xuất hiện, không ít các điểm

du lịch mọc lên, thu hút rất nhiều khách trong nước và quốc tế Những hoạt động nhân sinh ấy thường gây ra những ảnh hưởng xấu đến sự ổn định chung của nền đất dốc Vì vậy, bảo đảm kinh tế-xã hội phát triển bền vững và thân thiện với môi trường cũng như an sinh của cộng đồng, phòng tránh những rủi ro khi trượt lở là một nhiệm vụ mới mẻ và nặng nề của những người xây dựng

Có rất nhiều giải pháp ổn định mái dốc, trong đó giải pháp ổn định mái dốc bằng cọc xi măng đất góp phần làm mái dốc ổn định bảo vệ các công trình bên trên đồng thời không phá vỡ cảnh quan thiên nhiên Đây được xem như một giải pháp phù hợp với đặc điểm của thành phố Đà Lạt

Công nghệ Cọc xi măng đất (XMĐ) là một trong những giải pháp xử lý nền móng công trình yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi như: Làm tường hào

chống thấm cho đê đập, gia cố nền móng cho các công trình xây dựng, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất yếu xung quanh đường hầm, gia cố nền đường, mố cầu dẫn So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc XMĐ có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu), thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác

2 Mục Đích Nghiên Cứu

Đề tài “Nghiên Cứu Ứng Dụng Thiết Kế Ổn Định Mái Dốc Công Trình Sử

Dụng Công Nghệ Cột Xi Măng- Đất” được nghiên cứu với các mục đích: Phân

tích những yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của cọc xi măng đất, từ đó xác định được mối quan hệ giữa hệ số an toàn của mái dốc vị và các yếu tố khác bao gồm vị trí cọc, khoảng cách cọc và đường kính cọc

3 Phương Pháp Nghiên Cứu

Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về ổn định mái dốc, và ổn định mái dốc có cọc Dựa trên các số liệu thí nghiệm tại khu vực nghiên cứu kết hợp lý thuyết để xác đinh hệ số ổn định mái dốc Nội lực của cọc được xác định bằng phần mềm Plaxis 3D Tunnel phiên bản 1.5

4 Ý Nghĩa Khoa Học Của Đề Tài

Công nghệ cọc xi măng đất đã được ứng dụng để giải quyết nhiều vấn đề về nền móng công trình Công nghệ này được ứng dụng trong vấn đề ổn định mái dốc bằng tường chắn đã góp phần đưa ra thêm một lựa chọn cho người thiết kế khi tính toán

ổn định mái dốc

5 Giá Trị Thực Tiễn Của Đề Tài

Công nghệ cọc xi măng đất ứng dụng trong ổn định mái dốc đã giải quyết được các vấn đề về ổn định mái dốc đồng thời công nghệ thi công đơn giản, an toàn và hiệu quả kinh tế cao đồng thời cũng rất than thiện với môi trường

6.Phạm Vi Nghiên Cứu

Phạm vi đề tài chỉ nghiên cứu đến trường hợp ổn định mái dốc trong trường hợp mái đốc đồng nhất,chỉ có một hàng cọc, chưa đề cập đến trường hợp mái dốc có nhiều lớp đất, mái dốc có từ 2 hàng cọc trở lên và các yếu tố về chất lượng của cọc

xi măng-đất

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT ĐÀ LẠT, CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

Ở Việt Nam gần đây công nghệ trộn sâu tạo cột Xi măng Đất (XMD) đã được đưa vào sử dụng Việc ứng dụng công nghệ mới này bước đầu đã thu được những thành quả nhất định Tuy nhiên việc ứng dụng nó vào ổn định

mái dốc công trình còn gặp rất nhiều hạn chế do nhiều nguyên nhân như: Các kết quả nghiên cứu, thí nghiệm chưa nhiều, Phương pháp tính toán chưa rõ ràng Thành phố Đà Lạt với địa hình phần lớn là đồi dốc, việc lựa chọn được phương pháp ổn định mái dốc phù hợp và hiệu quả về kinh tế rất được quan tâm

Luận văn báo này phần nào giải quyết các khó khăn đó nhằm mục tiêu đưa công nghệ tạo cột xi măng đất vào để giải quyết vấn đề ổn định mái dốc

1.1 ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT

Có thể phân vùng địa chất công trình của thành phố Đà Lạt ra thành 3 nhóm:

1.1.1.Nhóm vùng kiến tạo - xâm thực núi trung bình

Nhóm này phân bố ở khu vực núi cao trung bình phía bắc và sườn phía

đông Đà Lạt, khu vực đèo Prenn Tham gia vào kiến trúc địa chất của vùng

có đá biến chất kết tinh, đá xâm nhập, phun trào axit và một ít phun trào Kainozoi cũng như lục nguyên Paleozoi và Mezozoi

Địa hình có độ cao tuyệt đối 1.200 - 1.500 m, phân cắt sâu 300 - 500m,

phân cắt ngang 0,8 - 1km/km2, thung lũng sông thường hẹp, dốc đứng, nhiều thác ghềnh, mặt cắt dọc sông có độ dốc lớn (10 - 15o, có khi lớn hơn) Tầng

chứa nước liên tục hầu như không gặp, nước dưới đất phần lớn tồn tại trong mùa mưa lũ

Vận động tân kiến tạo khá mạnh, các quá trình ngoại sinh chủ yếu là phong hoá, xâm thực của nước tràn bề mặt và dòng chảy, đổ đá, sụt đá và trượt lỡ

Đất đá cấu tạo nền thuộc loại đá cứng, đất mềm rời thường lẫn nhiều dăm

vụn và bề dày mỏng đất trung bình Ở đáy sông có cuội, đá tảng nhưng hiếm cát Đá cuội, đá tảng được sử dụng làm vật liệu xây dựng chất lượng tốt Khu vực vùng kiến tạo - xâm thực núi trung bình này không thích hợp cho xây dựng công trình dân dụng, công nghiệp, đường dây tải điện, đường

ống Ở đây có thể xây dựng đường giao thông, các công trình thuỷ lợi loại

nhỏ đến trung bình cũng như các công trình quốc phòng

1.1.2 Nhóm vùng xâm thực bào mòn núi thấp xen đồi

Nằm kề khu vực trên là lãnh thổ các vùng xâm thực bào mòn núi thấp xen đồi, phân bố ở khu vực Xuân Trường, Xuân Thọ, phía tây Đà Lạt Trong kiến trúc địa chất khu vực này có sự tham gia của đá biến chất Proterozoi, đá xâm nhập Paleozoi, Mezozoi, các thành tạo lục nguyên phun trào Paleozoi, Mezozoi, trầm tích lục nguyên Mezozoi muộn và một ít phun trào Kainozoi Các núi, đồi thường có độ cao 1.200 – 1.300m, phân cắt ngang trung bình 0,5 - 0,7km/km2, sườn thoải, mương xói phát triển nhiều nơi

Các khu vực này tương đối thuận lợi cho xây dựng các loại công trình vì

đá nền cứng, cung cấp nước khá thuận lợi vì nước dưới đất ở những chỗ

thấp, thoải đã hình thành tầng chứa nước liên tục, vật liệu xây dựng khá phong phú

1.1.3 Nhóm vùng bóc mòn - xâm thực bình sơn và cao nguyên

Đặc trưng là bình sơn nguyên Đà Lạt, có độ cao tuyệt đối 1.400 -

1.500m, lãnh thổ được cấu tạo từ đá biến chất Proterozoi, đá xâm nhập và

lục nguyên phun trào Mezozoi, lục nguyên Paleozoi, Mezozoi giữa và ít phun trào bazan Kainozoi Do tác động của quá trình bình nguyên hóa trong

kỷ Neogen nên lãnh thổ địa hình cao nguyên khá bằng phẳng Thỉnh thoảng gặp một số đồi núi sót vượt cao so với chung quanh 50 - 200m, cá biệt có

đỉnh cao hơn, sườn thoải, mức độ phân cắt sâu 50 - 100m Nước dưới đất đã

hình thành tầng chứa nước liên tục, song độ phong phú nước thấp, tầng chứa nước nằm sâu 5 - 10m có khả năng ăn mòn bê tông yếu Vận động tân kiến tạo yếu, quá trình phong hóa feralit và mương xói, xói mòn bề mặt phổ biến Lãnh thổ các vùng này hoàn toàn có khả năng xây dựng các công trình, nhất là công trình công nghiệp, dân dụng, đường dây tải điện, đường ống,

đường giao thông Công trình thủy lợi chỉ thích hợp với quy mô nhỏ đến

trung bình Sức chịu tải của nền đất đạt tới 3-5 kg/cm3 Vật liệu đất, đá, cát, cuội, sỏi khá phong phú

1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC[5]

Có rất nhiều phương pháp giữ ổn định mái dốc Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng mà tùy thuộc vào địa chất, địa hình hay điều kiện kinh tế kỹ thuật mà chọn phương pháp phù hợp nhất

Dưới đây là một trong số phương pháp đã được áp dụng trong và ngoài nước

1.2.1.Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc(loading the toe) :

Phương pháp này dùng có hiệu quả với các loại mái dốc sâu không ổn

định Một dải đất dưới chân mái dốc (có thể là một lối đi dọc bờ kênh) sẽ có

tác dụng chống lại mômen trượt và giữ ổn định nó

Vật liệu của phần đất đắp này có thể là vật liệu lấy từ đỉnh mái dốc (bao gồm cả việc cân chỉnh mái dốc) hay vật liệu mua từ bên ngoài về công trường

Hình 1.1 Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc(loading the toe)

Phương pháp này đã được nghiện cứu tại trường cao đẳng của Thánh Hild

và Thánh Bede ở Durham ( đông bắc nước Anh) hay vùng Walton’s Wood ở Staffordshire

Ổn định mái dốc theo cách này thường không áp dụng với các loại mái

nông Tuy nhiên , có thể áp dụng khi có những lớp đất không ổn định, nhờ thế

có thể kiểm soát tốt phạm vi phá hoại của lớp đất này

1.2.2.Phương pháp thoát nước ( Drainage Methods) :

Đối với phương pháp này rất khó để xác định được tỷ lệ hiệu quả của việc

thoát nước

Phương pháp này dùng tốt khi cần ổn định mái trong thời gian ngắn, vì về lâu dài các đường rãnh cần được bảo trì và sữa chữa, mà việc đó rất khó kiểm tra thực hiện và tốn kém

Phương pháp này chia ra nhiều khe rãnh khác nhau:

+ Với loại rãnh nông ( Thoát nước mặt) :

- Mục đích của phương pháp này là giảm nước mặt và do đó sẽ giảm áp lực nước lỗ rỗng ở các tầng đất sâu hơn

- Các rãnh rất dễ để sữa chữa nhưng cũng rất nhanh hư

Có hai dạng thường dùng là:

- Dạng hình xương cá ( HerringBone shape)

- Dạng hình quân hàm (Chevron shape)

+ Với loại rãnh sâu:

Có rất nhiều cách thức để thể hiện loại rãnh sâu này với mục đích làm giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất , tuy nhiên các vấn đề ổn định thành vách các mạch sâu cần được xem xét

Ở loại này thường thấy kết hợp các dạng sau:

- Các rãnh sâu đưa nước thoát đi

- Các hố khoan thoát nước dọc

- Các hố khoan thoát nước ngang

Hình 1.2 Các dạng thi công thường gặp của phương thoát nước

1.2.3 Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật( Geotextiles) :

Vải đại kỹ thuật là loại vật liệu gia cường đất nhân tạo (thường làm bằng chất dẻo)

Trong vùng ổn định của mái dốc, lưới địa kỹ thuật gia cường (geogrids)

được dùng, vì với chức năng gia cường nhờ cường độ chịu kéo của nó sẽ giúp

gia tăng các đặc tính cơ học của công trình đất thông qua sự tương tác với đất tại bề mặt chịu cắt Ví dụ trong nền đắp lưới đại kỹ thuật gia cường có tác dụng làm giảm mômen phát sinh do khối trượt

Hình 1.3 Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải kỹ thuật gia

cường

Loại này rất thường được dùng để gia cố trượt nhỏ trong quá trình thi công

đáo đất, và hiệu quả mang lại rất khả quan

Ở nước ta phương pháp dùng vải địa kỹ thuật cũng đã áp dụng với một số

công trình và trong tương lai sẽ được sử dũng nhiều vì tính tiện dụng và giá thành tương đối hợp lý của nó

1.2.4.Phương pháp cọc bản (sheet piling):

Đây là phương pháp gia cố tốn kém và không thường được dùng trừ khi

khả năng hồi phục ổn định của mái chiếm tỷ lệ cao Tuy nhiên, nó lại thường

được dùng khi thi công các hố đào sâu trong đất yếu với áp lực rất lớn

Ở phương pháp này, người ta dùng các loại cọc có hình dáng, chất liệu

khác nhau tùy theo thiết kế để phù hợp với điều kiện thức tế

Một ví dụ là nó đã được dùng ở Team Valley thuộc vùng đông bắc nước Anh

Hình 1.4 Phương pháp cọc bản (sheet piling):

1.2.5.Phương pháp cân chỉnh mái taluy( Regrading the slope):

Với loại này có thể chia thành 3 hướng sau:

–Cân chỉnh mái dốc để có được góc nghiêng thích hợp

–Giảm toàn bộ chiều cao mái dốc và vẫn giữ nguyên độ dốc mái

–Lấy đất từ đỉnh mái đắp ở chân

+ Phương pháp cân chỉnh mái taluy:

Có thể thực hiện bằng cách đào vuốt mái hay đắp thêm để mái thoải hơn Với phương pháp này hiệu quả cao nhất là với các dạng mái nông không ổn định

Hình 1.5 Phương pháp cân chỉnh mái taluy( Regrading the slope):

+ Phương pháp giảm chiều cao mái dốc:

Với những mái dốc nhân tọa ( có thể là trong lúc thi công đào đắp đất) thì phương pháp hạ độ cao mái dốc rất hữu dụng, nhưng thường thì không thể thực hiện vì phải tuân theo yêu cầu thiết kế

Với mái dốc tự nhiên phương pháp này có thể được xem xét Tuy nhiên, việc giảm sự mất ổn định theo phương pháp này thu được kết quả không cao bằng phương pháp đắp đất tại chân mái dốc, và phương pháp này cũng chỉ có hiệu quả đối với các loại mái đào sâu hay đắp cao

Hình 1.6 Phương pháp giảm chiều cao mái dốc

1.2.6.Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Piled-Slopes):

Đây là một phương pháp khá hợp lý khi ứng dụng ổn định trượt cho khu

vực rộng lớn Vấn đề cơ bản của phương pháp này là dùng cọc hoặc các cấu kiện gia cường gia cố thành hàng để ngăn chặn ảnh hưởng trượt của mái dốc (slope reinforced)

Phương pháp này tiết kiệm được nhiều chi phí và mang lại hiệu quả cao

vì các cấu kiện gia cường mà cụ thể là cọc được đặt vào đất thành hàng với

những khoảng cách nhất định phụ thuộc vào thiết kế do vậy sẽ tiết kiệm được vật liệu làm cọc

Hình 1.7 Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Piled-Slopes):

Phương pháp này là phương pháp tìm hiểu chính của báo cáo này, do đó nó sẽ

được trình bày kỹ hơn ở các chương tiếp theo

1.2.7.Phương pháp neo trong đất (Soil Anchoring):

Thường thì neo trong đất đã được tạo một ứng suất trước, và nó là lực mà

nó cần để giữ ổn định mái Để làm được vậy các neo phải được neo sâu vượt qua cung trượt nguy hiểm của đất Tuy nhiên, cần phải xem xét lực neo cùng với một số lực khác phát sinh do các cung trượt ở sâu trong đất hay ma sát giữa neo với đất…

Lực dọc trục neo gia tăng theo ứng suất ảnh hưởng của chiều sâu, bởi vì sự gia tăng cường độ của mái taluy

Hình 1.8 Phương pháp neo trong đất (Soil Anchoring)

1.2.8.Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc (“Grassing-Over” the slope):

Bằng cách trồng cỏ hay đắp cát bao phủ, ngay lập tức sẽ giảm được lượng nước thấm vào mái dốc Tuy nhiên, chỉ áp dụng được với các mái nông và đất không quá yếu

Phương pháp này thường được dùng để xử lý dài hạn, ít tồn kém và rất

đơn giản trong khi vẫn đáp ứng được yêu cầu về ổn định

Ngoài ra, khi kết hợp với một số loại bụi cây trang trí sẽ tạo được tình thẩm mỹ cho mái dốc

1.2.9.Phương pháp sử dụng các kết cấu chắn giữ (Retaining Structures):

Hình 1.9 Phương pháp tường chắn đất

Nói chung, phương pháp này không phải là phương pháp đặc biệt có hiệu quả, vì rất khó để xây dựng công trình trên một nền đất trượt, chỉ những yêu cầu đặt ra cần phải bảo đảm ổn định cho một công trình cũ cần được tái sử dụng thì mới xem xét đến phương pháp này

Người ta sẽ dự tính được lực tác dụng lên tường chắn nhờ vào lực trượt bên trong đất bằng cách phân tích ổn định Những lực nhận được dựa vào trạng thía cân bằng mà có

Tường chắn sẽ huy động thêm lực kháng làm cho mái dốc bị thay đổi hình dạng Lực này sẽ hoạt động dọc theo “ đường hoạt động” hướng vào đất hoặc

có hiệu quả làm dừng hoạt động của mặt trượt

- Để chọn được phương pháp chính, ta rút ra bảng chú ý sau:

1.3.CỌC XI MĂNG ĐẤT(XMD)

1.3.1.Giới thiệu chung

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) -(Deep soil mixing columns, soil mixing pile)

- Không chắc sẽ có hiệu quả với thời gian,

điều này túy thươ65c vào điều kiện thời tiết

và điều kiện thực tế tại công trình

- Những kết cấu này có thể tạo áp lực chủ

động( như ứng suất neo), cũng có thể là bị động ( như tường chắn hay cọc bản chắn đất)

- Những tác dụng bị động này chỉ có hiệu quả chống chuyển động của mái dốc, nhưng diễn biến của nó có thể sẽ không như mong muốn

Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng

được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan

xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại

và dịch chuyển lên Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt)

Phạm vi ứng dụng: Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên nền

đất yếu cần phải có các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng công trình,

nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày như vùng Nhà Bè, Bình Chánh, Thanh Đa ở thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long

Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố

đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc,

gia cố nền đường, mố cầu dẫn

Hình 1.11 Cọc xi măng đất trong ứng dụng trong ổn định mái dốc[11]

Hình 1.12 Cọc xi măng đất trong ứng dụng gia cố nền đất yếu[11]

Ưu điểm

Có rất nhiều lợi thế của cọc XMD so với phương pháp cải tiến khác của

đất và kỹ thuật truyền thống hỗ trợ kỹ thuật truyền thống cho người khai

quật, các vị trí của cọc XMD gây xáo trộn ít đất xung quanh, do đó, cho phép cài đặt gần với nền tảng của một tòa nhà lân cận Quá trình thi công cọc XMD tạo ra rung động thấp và ô nhiễm tiếng ồn xây dựng này cũng thường nhanh hơn các phương pháp truyền thống khác Một lợi thế hơn bùn (diaphram) là một bức tường giảm âm lượng của lợi phẩm tạo ra Khả năng tạo ra các cột xi măng đất để ổn định cơ bản đối với sự thất bại quay sâu cũng là một lợi thế quan trọng xi măng đất buttresses được sử dụng để ổn định hố đào sâu và cải thiện khả năng chịu lực, ngăn chặn thất bại sâu quay và biến dạng mặt đất giảm Ưu điểm chính của cọc XMD cho hỗ trợ là các mặt bích khai quật rộng dầm thép, có hiệu quả trong uốn, có thể được đặt trong các cột xi măng đất, gia cố Sức mạnh của các cột xi măng đất có thể thay đổi dựa trên yêu cầu của

dự án bằng cách thay đổi tỷ lệ xi măng và nước vào trong đất tại chỗ Điều này cho phép các nhà thiết kế để kiểm soát biến dạng thông qua các chi tiết kỹ thuật xi măng đất và độ cứng hệ thống Do những tiến bộ trong thiết bị trộn, theo dõi thời gian thực, và kiểm soát sự liên kết, vùng sâu trộn đã trở thành một phương pháp hiệu quả để hỗ trợ khai quật

Hình 1.12 Cọc xi măng đất trong ứng dụng tường chắn đất[11]

Nhược điểm

Như với các phương pháp hỗ trợ hầu hết các khai quật, đã hạn chế sử dụng trong đất có chứa các tảng đá và các trang web với nhiều vật cản như các tiện ích ngầm, tàu điện ngầm, hoặc công trình ngầm khác Do thiết bị cần thiết, các dự án cũng phải có các giải phóng mặt bằng cho khoan trên không Mặc

dù độ sâu của cọc XMD được dựa trên giới hạn của khoan và thiết bị trộn, công nghệ hiện hành cho phép xây dựng nhiều như 60 m (196,8 ft) của chiều sâu

1.3.2 Các kiểu bố trí cọc xi măng đất

Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cọc theo các mô hình khác nhau

Ví dụ: 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 1.13 Bố trí cọc trộn khô: 1 Dải; 2 Lưới tam giác, 3 Lưới vuông;

4 Nhóm(4=2+3)[8]

Hình 1.14 Bố trí cọc trộn ướt trên mặt đất: 1 Kiểu tường, 2 Kiểu kẻ ô,

3 Kiểu khối, 4 Kiểu diện[8]

Hình 1.15- Bố trí cọc trộn ướt trên biển:1 Kiểu khối , 2 Kiểu tường, 3 Kiểu kẻ

1.3.3 Tính toán cọc xi măng đất[8]

Bài toán gia cố đất có 3 tiêu chuẩn cần được thỏa mãn:

- Tiểu chuẩn cường độ: c, phi 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 tổng của nền được gia cố phải thỏa mãn điều kiện lún của công trình

- Điều kiện thoát nước: Áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất cần được "giải

phóng" càng nhanh càng tốt

Ổn định tổng thể của các cọc đất gia cố xi măng: Có hai dạng phá hoại

chính cần phải xem xét đối với trường hợp mất ổn định tổng thể đó là: mất ổn

định do trượt ngang các cọc đất gia cố; mất ổn định khi khối cọc quay quanh

mép của khối, (Public Work Research Center, 2004) Một số cơ chế phá hoại của cọc XMD

Về phương pháp tính nền gia cố bằng các loại columnar systems Khi tính toán sức chịu tải của nền gia cố bởi cọc, 4 giả thiết phá hoại sau đây thường

được dùng để kiểm tra:

- Trụ bị phá hoại do biến dạng nở hông (bulging deformation): Tất cả các loại cọc mềm (highly compressible) như trụ đá, trụ cát, trụ vữa xi măng đều

có xu hướng biến dạng nở hông dưới tác dụng của tải trọng đứng Biến dạng

nở hông thường xảy ra ở phần đầu trụ nơi ứng suất hông trong đất tương đối nhỏ Khi xảy ra biến dạng hông, ứng suất hông trong đất có thể giả thiết là đạt tới Rankine's passive limit (phá hoại bị động) Sức chịu tải của nền tính theo

sơ đồ này được tính bằng tải trọng gây ra biến dạng nở hông cho từng trụ đơn

lẻ

- Phá hoại của đất dưới đầu mũi mỗi trụ đơn lẻ: Nếu trụ quá ngắn (L < 3D), tải trọng tác dụng trên đỉnh trụ, do không được triệt tiêu hết (thông qua

ma sát giữa trụ và đất), sẽ truyền xuống mũi trụ và gây ra phá hoại cắt của đất dưới trụ (punching failure) Sức chịu tải của nền trong trường hợp này là tải trọng gây ra phá hoại cắt của đất dưới đầu mũi của mỗi trụ đơn lẻ Các công thức tính sức chịu tải truyền thống của Terzaghi, Meyerhof, Vesis, Hanson

đều dùng được tuy nhiên cần lưu ý là bề rộng móng B lúc này sẽ chính là đường kính trụ

- Phá hoại xảy ra ngay trong vùng được gia cố (mắt trượt phá hoại chạy qua cả trụ lẫn đất): với kiểu phá hoại này các cọc đất gia cố và đất xung quanh các cọc di chuyển theo một khối khi mất ồn định Tính toán sức chịu tải của nền như cho trường hợp móng nông đặt trên nền không có trụ gia cố Dùng các công thức tính sức chịu tải nêu trên Tuy nhiên cần lưu ý là tính chất cơ lý (c, phi) của nền sẽ được xem là tổng hợp của c, phi của đất và trụ

- Phá hoại xảy ra tại vùng đất dưới đầu mũi trụ Đây là dạng mất ổn định tổng thể là cả khối cọc và đất giữa các cọc quay quanh mép của khối cọc Tính toán tương tự như trường hợp 3 Tải trọng tác dụng trên bề mặt cộng với trọng lượng của khối trụ+đất sẽ được qui về thành tải trọng tương đương đặt lên lớp đất dưới đầu mũi trụ

Tính toán biến dạng của nền gia cố bằng trụ vật liệu rời thì phải tùy vào độ cứng của trụ cũng như dạng liên kết đầu mũi trụ để đưa ra sơ đồ tính phù hợp Nếu trụ là dạng floating (không được đưa xuống tầng đất chịu tải) thì nên tính toán lún bằng cách qui đổi trụ+đất thành nền đồng nhất có E tương đương để tính Nếu trụ tương đối cứng lại được đưa xuống tầng chịu tải thì tính lún nền bằng độ lún của trụ có lẽ phù hợp hơn Lưu ý là trong tính toán lún nền gia cố bởi trụ, độ lún tổng không có ý nghĩa mấy Độ lún lệch quan trọng hơn rất

nhiều Về chuyện lún lệch thì lại liên quan đến sự truyền tải trọng xuống trụ

và đất nền như thế nào (arching effect) Hiện nay có 3 quan điểm tính toán, bao gồm:

- Quan điểm xem cọc xi măng đất làm việc như cọc Sơ đồ này đòi hỏi trụ phải có độ cứng tương đối lớn (trụ đá hoặc trụ bê tông - vibro-concrete column) và các trụ phải được đưa xuống tầng đất chịu tải (bearing layer) Nếu tính theo sơ đồ này thì lực từ móng chuyền xuống sẽ chủ yếu đi vào các columns (đất nền dưới móng không chịu tải) Với trụ không được đưa xuống tầng chịu lực, có thể dùng phương pháp tính với cọc ma sát để tính

- Quan điểm xem các cọc và đất làm việc đồng thời Nền trụ+đất dưới móng được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ c, phi được nâng cao (được tính từ c, phi của đất và của vật liệu làm trụ) Công thức qui đổi c, phi tương đương dựa trên độ cứng của trụ, đất và diện tích đất được thay thế bởi trụ.(tính toán như đối với nền thiên nhiên)

- Một số các nhà khoa học lại đề nghị tính toán theo ca 2 phương thức trên nghĩa là sức chịu tải thì tính toán như "cọc" còn biến dạng thì tính toán theo nền

Sở dĩ các quan điểm trên chưa thống nhất bởi vì bản thân vấn đề phức tạp, những nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm còn hạn chế Có người đề xuất cách tính toán như sau:

+ Tính sức chịu tải của một cọc như cọc cứng

+Tính số cột cần thiết (Căn cứ lực tác dụng, khả năng chịu tải của đất móng giữa các cột)

+Tùy thuộc tỷ lệ diện tích thay thế giữa cột va đất để tính toán tiếp

Nếu tỷ lệ này >20% thi coi khối đất, Cột xi măng đất là một khối và tính toán như một khối móng quy ước Ngược lại thì tính toán như móng cọc

1.3.4 Công tác thí nghiệm[9]

1.3.4.1 Các loại thí nghiệm đối với cọc xi măng đất

Để thiết kế cọc xi măng đất ngoài những thí nghiệm khoan khảo sát hiện

trường nên có một số thí nghiệm kèm theo :

• Thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTU

• Kết quả phân tích hoá nước

• Thí nghiệm nén cố kết

• Thí nghiệm hỗn hợp xi măng đất (để xác định hàm lượng xi măng sử dụng cho gia cố)

• Thí nghiệm cắt cánh

• Thí nghiệm trộn đất tại chỗ với xi măng theo tiêu chuẩn của Thuỵ điển

• Đối với cọc xi măng đất ứng dụng trong ổn định mái dốc cần thêm các

thí nghiệm xác định sức chống uốn

Sau khi khi thi công ngoài hiện trường cần có một số thí nghiệm hiện trường như sau:

• Thí nghiệm xuyên cắt tiêu chuẩn

Kết quả thí nghiệm sức kháng cắt được so sánh với kết quả thí nghiệm trong phòng Giá trị hàm lượng xi măng được chấp thuận là giá trị sao cho cường độ kháng cắt của cột tương đương với kết quả phòng thí nghiệm Trong đó thí nghiệm xuyên cắt được chia thành 2 loại: xuyên cắt thuận và xuyên cắt nghịch

• Thí nghiệm nén ngang

• Thí nghiệm nén tĩnh một cột

• Thí nghiệm đào cột

• Thí nghiệm chất tải trên một cột

• Thí nghiệm chất tải toàn phần

• Đo lún trên hiện trường

• Đo áp lực nước trong khối gia cố

• Đo độ lún theo độ sâu của tầng đất của khối gia cố.vv

1.3.4.2.Vật liệu thí nghiệm

Vật liệu thí nghiệm không nên hiểu một cách định tính mà cần phải định lượng

cụ thể như các tỷ lệ cát, xi măng, nước và các phụ gia khác để tạo mẫu Các đặc tính ứng suất-biến dạng của mẫu phụ thuộc rất lớn vào các yếu tố này Một số công ty đã cho một số hoá chất bí hiểm vào mẫu nhằm thần thánh hoá sản phẩm của họ

1.3.4.3 Thiết bị thí nghiệm

Thiết bị thí nghiệm có tính quyết định đến độ tin cậy của các số liệu đo Khác với các loại đất thông thường, vật liệu cát-xi măng đòi hỏi thiết bị đo có độ chính xác cao nhằm hạn chế đến mức tối thiểu các sai số do lệch trục, đặt mẫu, liên kết cuối mẫu Hầu hết các phòng thí nghiệm tiên tiến trên thế giới đều sử dụng các thiết

bị đo biến dạng cục bộ, tức là đo biến dạng trực tiếp trên mẫu, chứ không phải đo phía ngoài buồng áp suất phải hứng chịu các sai số nói trên Một số phương pháp đo biến dạng sử dụng máy ảnh số cũng được áp dụng để quan sát sự hình thành mặt trượt

Phần lớn các nghiên cứu hiện hành sử dụng các máy 3 trục nhằm xác định cường độ nén cực đại Để xác định cường độ kéo cực đại, cần cải tiến các thiết bị 3 trục hiện hành

Ảnh hưởng của tải trọng ngang ví dụ tải trọng động đất (tức là xét đến sự quay trục ứng suất chính) đối với đất nền gia cố cọc cát xi măng hầu như chưa được nghiên cứu bằng thí nghiệm trong phòng trên các máy cắt hình trụ rỗng Đây là một

sự chậm trễ trong nghiên cứu xi măng cát hiện nay

1.3.4.4 Thủ tục thí nghiệm

Phương pháp tạo mẫu ảnh hưởng nhiều đến kết quả thí nghiệm Thời gian dưỡng mẫu cũng là một yếu tố quan trọng Các đường ứng suất trong các nghiên cứu hiện tại nhằm mô phỏng điều kiện làm việc của vật liệu ngoài hiện trường một cách sát thực nhất cũng còn quá nghèo nàn Một số yếu tố khác như ảnh hưởng của tải trọng động, điều kiện thoát nước hay không thoát nước, cũng còn chưa được nghiên cứu kỹ

1.3.5 Thực tế ứng dụng

1.3.5.1.Trên thế giới

Nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ Riêng

từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3

Hình 3.18 Ứng dụng cọc xi măng đất trên thế giới[11]

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng xử lý bằng cọc xi măng đất ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên

1 triệu m3 Tại Châu Âu, nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan bắt đầu từ năm 1967 Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (6m cao 8m dài) đã được xây dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài cột về mặt khả năng chịu tải 1.3.5.2 Tại Việt Nam

Tại Việt nam, phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ 80 (thế kỷ trước) với sự giúp đỡ của Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển (SGI) với một thiết bị thi công, do TS Nguyễn Trấp làm chủ trì Đề tài được kết thúc vào năm 1986 thiết bị được chuyển giao cho LICOGI Cũng trong giai đoạn này một đề án tốt nghiệp về đề tài này được thực hiện ở trường Đại học Kiến trúc Hà nội (1983).Có hai luận văn cao học [1 tại ĐH Kiến trúc Hà

nội (2003) và 1 ở ĐH Xây dựng HN (2004)] đã được bảo vê Trong đó luận

án của ĐH xây dựng đề cập đến chịu tải trọng ngang cho việc gia cố hố đào Vào năm 2000, do yêu cầu của thực tế, phương pháp này được áp dụng trở lại trong lĩnh vực xăng dầu, khi công trình chấp nhận một giá trị độ lún cao hơn bình thường tuy nhiên có hiệu quả kinh tế cao Đơn vị đưa trở lại phương pháp này ban đầu là COFEC và nay là C&E Consultants Trong thời gian này song song với việc áp dụng rất nhiều thí nghiệm hiện trường (quan trắc công trình) đã được thực hiên Những thí nghiệm mang tính nghiên cứu này được C&E thực hiện và quy mô của nó không thua kém các đồng nghiệp khác Hiện nay C&E đang thực hiện thí nghiệm quan trắc sự thay đổi áp lực nước nước dưới đáy khối gia cố (ở độ sâu > 20 m) tại TP Hồ Chí Minh để xem xét lại tính thoát cố kết của đất nền dưới đáy khối gia cố Hai đầu đo đã được lắp

Từ năm 2002 đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc xi măng đất vào xây dựng các công trình trên nền đất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m cọc xi măng đất có đường kính 0,6m thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho bồn chứa xăng dầu đường kính 21m, cao 9m ở Cần Thơ Năm 2004 cọc xi măng đất được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở

Đình Vũ (Hải Phòng), các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu

xử lý trong khoảng 20m Tháng 5 năm 2004, các nhà thầu Nhật Bản đã sử dụng Jet - grouting để sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà Nội) Năm 2005, một số dự án cũng đã áp dụng cọc xi măng đất như: dự

án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu…

Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài đã ứng dụng công nghệ

và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng XM đến tính chất của xi măng đất, nhằm ứng dụng cọc xi măng đất vào xử lý đất yếu, chống thấm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An)

Tại thành phố Đà Nẵng, cọc xi măng đất được ứng dụng ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: Làm tường trong đất và làm cọc thay cọc nhồi

Tại Tp.Hồ Chí Minh, cọc xi măng đất được sử dụng trong dự án Đại lộ

Đông Tây, một số building như Saigon Times Square …Hiện nay, các kỹ sư

Orbitec đang đề xuất sử dụng cọc xi măng đất để chống mất ổn định công trình hồ bán nguyệt – khu đô thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) cũng kiến nghị chọn cọc xi măng đất xử lý đất yếu

Tại Quảng Ninh, công trình nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đã áp dụng công nghệ phun ướt, địa chất công trình phức tạp gặp đá mồ côi ở tầng địa chất cách cao độ mạt đất 11 - 12m, đất đồi cứng khó khoan tiến độ công trình

đòi hỏi gấp, lúc cao điểm lên đến 6 máy khoan

Tại Hà nội, Hầm đường bộ Kim Liên được xây dựng trong khu vực địa chất yếu, nhất là khu vực phía đuờng Đào Duy Anh, chính vì vậy nền đất dưới hầm đã được cải tạo bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng với chiều dày khoảng 1.5-6m Việc gia cố đất tại đáy bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng không nhằm gia cố nền đất mà chỉ với mục đích chống trượt trồi khi

đào xuống độ sâu lớn (trên 10m) và cũng không phải gia cố tại tất cả các vị trí đào mà căn cứ theo điều kiện địa chất từng khu vực, có nơi gia cố, có nơi

không Việc gia cố ít nhiều có ảnh hưởng đến độ lún của các đốt hầm Đường

Láng Hòa Lạc nối Thủ đô Hà Nội với khu công nghệ cao Hào Lạc đi qua nhiều sông ngòi và có nhiều gia cắt với đường bộ, đường sắt, dọc theo con

đường này có nhiều hạng mục công trình trong quá trình thi công đã dùng cọc

xi măng đất để xử lý nền đất yếu, chống lún chống trượt đất cho mái dốc, ổn

định đất đường hầm

Số liệu về một số công trình sử dụng cọc xi măng đất

1 Đường vào sân đỗ cảng hàng

3 Đường nối cầu Thủ Thiêm với

đại lộ Đông Tây

xi măng đất tỏ ra khá hiệu quả Vì vậy sắp tới chúng ta nên mạnh dạn ứng dụng công nghệ này để xử lý nền đắp trên đất yếu nhất là các đoạn đường đầu

cầu Ngoài ra, ứng dụng cọc xi măng đất để làm tường chắn, vách tầng hầm, chống mất ổn định mái dốc… cũng đạt được hiệu quả cao về kinh tế - kỹ thuật

- Một khi công nghệ này trở nên phổ biến thì giá thành xây lắp sẽ giảm

và ưu điểm của phương pháp xử lý bằng cọc xi măng đất càng được nâng cao

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG CỌC XI MĂNG - ĐẤT

Trong chương này sẽ trình bày các Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái

dốc bằng cọc xi măng đất, bao gồm lý thuyết của phương pháp gia cố nền

bằng cọc xi măng - đất, lý thuyết tính toán ổn định mái dốc, lý thuyết tính toán ổn định mái dốc có 1 hàng cọc và lý thuyết tính toán cọc chịu tải trọng ngang Từ đó định hương được các nội dung nghiên cứu của luận văn

2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng - đất

Cũng như các phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu khác, phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng - đất nhằm thay đổi tính chất cơ lý của

đất theo hướng nâng cao sức chịu tải, giảm biến dạng của nền Vấn đề là cần

làm sáng tỏ cơ chế của quá trình gia tăng cường độ của đất, xác định các quá trình nào sẽ xảy ra trong đất khi gia cố nền bằng cọc xi măng - đất Làm sáng

tỏ cơ chế của những quá trình cơ học và hoá lý xảy ra trong đất, hoàn thiện phương pháp tính toán nền chính là đã xây dựng được cơ sở lý thuyết của phương pháp

Trên cơ sở phân tích lý thuyết có thể nhận thấy, khi gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng - đất, trong nền đất sẽ diễn ra các quá trình sau :

2.1.1 Quá trình nén chặt cơ học

Gia cố nền bằng cọc xi măng - đất là dùng thiết bị chuyên dụng đưa một lượng vật liệu vào nền đất dưới dạng cọc hỗn hợp - xi măng - đất Lượng vật liệu , xi măng và đất này sẽ chiếm chỗ các lỗ hổng trong đất làm cho độ lỗ rỗng giảm đi, các hạt đất sắp xếp lại, kết quả là đất nền được nén chặt Xét một khối đất có thể tích ban đầu Vo , thể tích hạt rắn Vho, thể tích lỗ rỗng ban

đầu Vro, ta có: