Nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đề phòng chống trượt lở bờ sông khu vực thành phố hồ chí minh

Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, ở nước ta một số công trình có sử dụng công nghệ cọc đất-xi măng như xử lý cho đường dẫn đầu cầu dự án đường từ thành phố Cà Mau đi khu Công nghiệp k

trường ĐạI HọC mỏ - địa chất

trường ĐạI HọC mỏ - địa chất

Bảng 1.1 Bảng cơ lý lớp đất yếu trước khi gia cố

Bảng 1.2 Tổng hợp kết quả thí nghiệm mẫu đất-ximăng

Bảng 2.1. Bảng đặc trưng cơ lý các lớp đất tham khảo

Bảng 2.2 Các đặc trưng cơ lý của đất nền phục vụ tính toán

Bảng 3.1 So sánh giữa Bắc Âu và Nhật Bản theo công nghệ trộn khô

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật trộn của Bắc Âu và Nhật Bản theo công nghệ

Bảng 4.3 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm nén mẫu đất

Bảng 4.4 Kết quả lún theo thời gian

Bảng 4.5 Độ lún S1 khi đắp đất cao 1.0m

Bảng 4.6 Độ lún S2 khi đắp đất cao 1.0m

Bảng 4.7 Độ lún tổng cộng S khi đắp đất cao 1.0m

Bảng 4.8 Độ lún S1 khi đắp đất cao 2.0m

Bảng 4.9 Độ lún S2 khi đắp đất cao 2.0m

Bảng 4.10 Độ lún tổng cộng S khi đắp đất cao 2.0m

Bảng 4.11 Thống kê hệ số an toàn cho các trường hợp đất đắp 1.0m

Bảng 4.12 Thống kê hệ số an toàn cho các trường hợp đất đắp cao 2.0m

Hình 1.1 Quá trình đạt cường độ của hỗn hợp đất - xi măng

Hình 1.2 Lực dọc trục của cọc trong vùng chủ động tăng sức kháng cắt và

kháng uốn, trong vùng bị động cọc có thể bị nứt khi chịu kéo Hình 1.3 Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá

sức chịu tải cho phép của vật liệu cọc Hình 1.4 Biểu đồ thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu đất-ximăng

Hình 1.5 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M1

Hình 1.6 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M2

Hình 1.7 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M3

Hình 2.1 Hình trụ hố khoan điển hình

Hình 3.1 Sơ đồ thi công trộn khô

Hình 3.2 Sơ đồ thi công trộn ướt

Hình 3.3 So sánh hiệu quả sử dụng khoan phụt cao áp với các phương

pháp khoan phụt hoá chất và khoan phụt xi măng áp lực thấp Hình 3.4 Cường độ kháng nén của đất-ximăng

Hình 3.5 Biểu đồ phát triển cường độ của đất- ximăng

Hình 3.6 Công nghệ S

Hình 3.7 Công nghệ D

Hình 3.8 Công nghệ T

Hình 3.9 Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan phụt vữa cao áp

Hình 3.10 Mũi khoan trrộn đất-ximăng

Hình 3.11 ứng dụng xử lý trượt lở mái dốc

Hình 3.12 ứng dụng xử lý lún của đất đắp

Hình 4.1 Biểu đồ nén lún mẫu đất lớp bùn sét

Hình 4.2 Biểu đồ nén lún mẫu đất lớp sét nữa cứng

Hình 4.3 Chuyển vị tổng hợp khi không gia cố

Hình 4.4 Độ lún 83.3cm khi không gia cố

Hình 4.5 Mặt trượt nguy hiểm khi đắp cao 1m không gia cố

k khi đắp cao 2.0m

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng

bè trong bÊt k× c«ng tr×nh nµo kh¸c

T¸c gi¶ luËn v¨n

Vâ Ngäc Qu©n

mục lục

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

Mở đầu 1

1.1 Cơ sở lý thuyết 5 1.1.1 Quá trình nén chặt cơ học 5 1.1.2 Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của

đất nền 6 1.1.3 Tính toán ổn định và biến dạng của nền đất sau gia cố 8 1.2 Cơ sở thực nghiệm của phương pháp 14

2.1 Đặc điểm địa chất công trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh 18 2.2 Đặc điểm địa chất công trình khu vực bờ sông Rạch Giẽ thành phố

Hồ Chí Minh 24 2.2.1 Hình trụ hố khoan điển hình của công trình phục vụ cho công tác

tính toán 25 2.2.2 Thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản tính toán của đất 26

Chương 3 - Lựa chọn công nghệ thi công cọc đất-ximăng hợp lý để phòng chống trượt bờ sông khu vực Thμnh Phố Hồ Chí Minh 30

3.1 Một số công nghệ thi công phổ biến 30

3.1.1 Công nghệ thi công trộn khô (Dry mixing) 30

3.1.2 Công nghệ thi công trộn ướt (Wet mixing) 33

3.1.3 Công nghệ thi công trộn sâu dạng ướt (Jet grouting) 35

3.2 Lựa chọn công nghệ thi công 41

Chương 4 - Tính toán, thiết kế gia cố bờ sông rạch giẽ, thμnh phố hồ chí minh bằng cọc đất - ximăng 45

4.2 Thiết kế, tính toán ổn định cho bờ sông gia cố bằng cọc đất-ximăng 52

4.3 Lựa chọn phương án 69

Kết luận vμ kiến nghị 71

Tμi liệu tham khảo 73

phụ lục

Mở đầu

Công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc đất-ximăng đã được áp dụng tại Việt Nam nhiều năm qua Hiện nay đã có rất nhiều công nghệ thi công cọc đất-xi măng của các nước phát triển được áp dụng tại Việt Nam như công nghệ Hercules của Thuỵ Điển, công nghệ cọc đất - ximăng Keller của Đức, công nghệ cọc đất-ximăng Nax Fox, công nghệ Fudo của Nhật Bản Kèm theo các công nghệ này là các tiêu chuẩn áp dụng Mỗi công nghệ đều có những điểm ưu việt khác nhau, tuy nhiên khi áp dụng tại Việt Nam thì vẫn còn gặp nhiều khó khăn và vẫn chưa được

áp dụng rộng rãi Đối với các khu vực có cấu trúc đất nền khác nhau thì công nghệ

xử lý nền đất yếu cũng khác nhau

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, ở nước ta một số công trình có sử dụng công nghệ cọc đất-xi măng như xử lý cho đường dẫn đầu cầu dự án đường từ thành phố Cà Mau đi khu Công nghiệp khí điện đạm, cảng Dung Quất, một số hố móng công trình nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, công nghệ này chủ yếu

được sử dụng để xử lý nền đất yếu, chưa có ứng dụng nào để xử lý cho công tác phòng chống trượt các bờ sông Tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh các

bờ sông đều được cấu tạo bởi đất yếu (bùn sét), hiện tượng trượt các bờ sông này diễn ra hàng ngày, hàng tháng, hàng năm và gây ra rất nhiều tác động xấu cho công tác xây dựng, quy hoạch lãnh thổ, ảnh hưởng đến đời sống dân cư và hàng loạt các tác động xấu khác Để gia cố các bờ sông này, hiện nay, rất nhiều chủ đầu tư chọn các biện pháp gia cố rất tốn kém như tường cừ Baret, cọc ván bêtông dự ứng lực, hoặc xử lý bằng rọ đá Công nghệ cọc đất-xi măng hoàn toàn có thể được sử dụng để xử lý hiện tượng trượt bờ sông, vừa đảm bảo

an toàn phòng chống trượt, vừa đạt hiệu quả kinh tế Do đó, ứng dụng công nghệ cọc đất–ximăng để xử lý phòng chống trượt cho bờ sông khu vực Thành phố Hồ Chí Minh có tính cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn rất lớn

2 Mục đích của đề tài

Phân tích, đánh giá lựa chọn công nghệ gia cố nền đất yếu bằng cọc đất–ximăng thích hợp để gia cố bảo vệ phòng chống trượt bờ sông khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp và công nghệ xử lý phòng chống trượt bờ sông bằng cọc đất–ximăng

- Phạm vi nghiên cứu: khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, áp dụng cho bờ sông Rạch Giẽ, khu đô thị Phước Nguyên Hưng

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, cơ sở thực nghiệm và công nghệ của phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất-ximăng

- Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình các bờ sông khu vực thành phố Hồ Chí Minh

- Phân tích lựa chọn công nghệ hợp lý gia cố bờ sông khu vực thành phố

Hồ Chí Minh

- Tính toán, thiết kế gia cố bờ sông Rạch Giẽ, khu đô thị Phước Nguyên Hưng, thành phố Hồ Chí Minh

5 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành luận văn, tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: phương pháp đo vẽ địa hình, khoan lấy mẫu, xuyên tĩnh, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, thi công cọc đất–ximăng

- Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định cường độ kháng cắt và cường độ kháng nén của mẫu

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Đề tài bổ sung thêm những hiểu biết chung về công nghệ cọc ximăng Ngoài ra kết quả nghiên cứu còn là tài liệu tham khảo, định hướng trong việc lựa chọn giải pháp xử lý chống trượt bờ sông

đất ứng dụng công nghệ cọc đấtđất ximăng chống trượt bờ sông khu vực hành phố Hồ Chí Minh có ý nghĩa rất lớn trong xây dựng công trình, quy hoạch lãnh thổ, ổn định đời sống dân cư…vì hiện nay phần lớn bờ sông khu vực thành phố Hồ Chí Minh đều trượt khi xây dựng công trình bên trên

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được trình bày trong 4 chương: Chương 1- Cơ sở lý thuyết, thực nghiệm phương pháp gia cố bảo vệ bờ

sông bằng cọc đất-ximăng Chương 2- Đặc điểm địa chất công trình khu vực nghiên cứu

Chương 3- Lựa chọn công nghệ thi công cọc đất–ximăng hợp lý để phòng

chống trượt bờ sông khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Chương 4- Tính toán, thiết kế gia cố bờ sông Rạch Giẽ, thành phố Hồ Chí

Minh bằng cọc đất–ximăng

cã ®iÒu kiÖn nghiªn cøu tiÕp

Chương 1 Cơ sở lý thuyết, thực nghiệm phương pháp gia cố

bảo vệ bờ sông bằng cọc đất-xi măng

1.1 Cơ sở lý thuyết

Cũng như các phương pháp cải tạo, gia cố và xử lý nền đất yếu khác, phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất-ximăng nhằm thay đổi tính chất cơ lý của đất theo hướng nâng cao sức chịu tải, giảm biến dạng của nền, tăng sức chống cắt Do đó, có thể ứng dụng phương pháp gia cố đất yếu bằng cọc

đất-ximăng để xử lý nền và đảm bảo ổn định mái dốc của bờ sông

Vấn đề là 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 bằng cọc đất-ximăng Làm sáng tỏ cơ chế của những quá trình cơ học và hóa lý xảy ra trong đất, hoàn thiện phương pháp tính toán nền và chống trượt của mái dốc chính là đã xây dựng được cơ sở lý thuyết của phương pháp

Trên cơ sở phân tích lý thuyết các phương pháp gia cố nền bằng cọc

đất-ximăng có thể nhận thấy khi gia cố bằng cọc đất-ximăng trong đất sẽ diễn

ra các quá trình cơ học và hóa lý sau đây:

1.1.1 Quá trình nén chặt cơ học

Gia cố và xử lý nền bằng cọc đất-ximăng là dùng thiết bị chuyên dụng

để đưa một lượng vật liệu vào nền đất dưới dạng cọc hỗn hợp ximăng-nước hoặc ximăng Lượng vật liệu ximăng, nước 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 V0, thể tích hạt rắn Vh0, thể tích ban đầu Vr0 ta có:

Sau khi gia cố, thể tớch khối đất sẽ là V, thể tớch hạt rắn là Vh, thể tớch

lỗ rỗng Vr:

V = Vh + Vr (1.2) Như vậy, sự thay đổi thể tớch khối đất là:

V = Vo – V = (Vho + Vro) - (Vh + Vr) (1.3) Thể tớch cỏc hạt rắn được coi như khụng đổi trong quỏ trỡnh gia cố, nghĩa là Vho = Vh , do đú:

V = Vro - Vr

Biểu thức (1.4) cho thấy: sự thay đổi thể tớch khối đất khi gia cố chớnh

là sự thay đổi thể tớch lỗ rỗng trong khối đất

Như vậy, khi gia cố nền bằng cọc đất- xi măng, quá trình nén chặt đất

sẽ xảy ra tức thời Hiệu quả nén chặt phụ thuộc vào thể tích vật liệu được đưa vào nền, nghĩa là phụ thuộc vào số lượng, đường kính cũng như khoảng cách giữa các cọc, hình dạng bố trí cọc Chiều sâu gia cố phụ thuộc vào chiều sâu vùng hoạt động nén ép dưới đáy móng công trình, nghĩa là, tại độ sâu mà ở đó thoả mãn một trong các điều kiện sau đây:

- ứng suất nén ép (z ) nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 ứng suất bản thân của đất

- ứng suất nén ép (z) nhỏ hơn hoặc bằng áp lực bắt đầu cố kết thấm của đất

- ứng suất nén ép z = 20 – 30 kPa

Việc kiểm tra đánh giá định lượng tác dụng nén chặt đất khi gia cố nền bằng cọc đất - xi măng có thể thực hiện được bằng nhiều phương pháp như khoan lấy mẫu đất trong phạm vi giữa các cọc để xác định hệ số rỗng cũng như khối lượng thể tích của đất sau gia cố hoặc dùng thí nghiệm xuyên tĩnh hay nén tĩnh nền Các công việc này đơn giản, dễ tiến hành

1.1.2 Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của đất nền

Do xi măng được sản xuất bằng cách cho thêm thạch cao vào clinker và nghiền nhỏ thành bột, clinker có cấu tạo từ các thành phần: 3CaO.SiO2, 2CaO.Al2O3 và 4CaO.Al2O3.Fe2O3, nên khi sử dụng hỗn hợp vữa ximăng–nước vào trong đất sẽ xảy ra các quá trình thủy hóa sau:

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2 + 3H2O + Ca(OH)2

Sản phẩm thủy hóa của ximăng xảy ra nhanh và phần lớn cường độ của cột đạt sau vài tuần Hydrat Canxi cũng được hình thành trong quá trình thủy hóa cũng có phản ứng với các hạt đất sét làm tăng thêm cường độ của đất, nhưng phản ứng này xảy ra rất chậm và kéo dài trong vài năm Quá trình trên

được biểu diễn bằng hình 1.1 dưới đây:

Hình 1.1 Quá trình đạt cường độ của đất gia cố xi măng

Khi gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, sức kháng cắt của cọc cát dưới tác dụng của tải trọng ngoài xác định theo định luật Coulomb  = tg , với  là góc ma sát trong của cát Nhưng trong cọc đất-xi măng, do hỗn hợp vữa ximăng-đất có thêm lực dính nên khả năng chịu lực nén và lực cắt của cọc đất-ximăng tăng lên rất đáng kể Lúc đó, sức kháng cắt của cọc đất-xi măng xác

định theo biểu thức  = tg + Cxm, với Cxm là lực dính được tạo nên bởi các phản ứng thủy hóa xảy ra trong hỗn hợp vữa ximăng-nước-đất Giá trị Cxm có thể xác định được nhờ thí nghiệm cắt các mẫu chế bị ở trong phòng

Mặt khác, khi trộn xi măng, nước và hỗn hợp vật liệu này vào nền đất, ở mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền sẽ xảy ra quá trình trao đổi ion và phản ứng puzolan Các ion Calci hoá trị 2 thay thế các ion Natri và Hydro hoá trị 1 ở trong lớp điện kép bao quanh mỗi hạt khoáng vật sét Vì cần ít hơn Calci hoá trị 2 để trung hòa lưới điện âm trên mặt của mỗi khoáng vật sét nên giảm được

kích thước của lớp điện kép và do đó làm tăng lực hút của các hạt sét, dẫn đến lực dính của đất tăng lên Hơn nữa, silic và nhôm trong khoáng vật sét sẽ phản ứng với Silicat Calci và Hydrat nhôm Calci trong phản ứng puzolan, tạo ra các hợp chất có độ bền cao và rất bền trong môi trường nước Những quá trình này làm tăng lực ma sát và lực dính của đất xung quanh cọc gia cố, dẫn đến làm gia tăng cường độ của đất nền

Cần phải nhấn mạnh rằng, tất cả các quá trình nén chặt cơ học, quá trình gia tăng cường độ của cọc và đất nền khi gia cố bằng cọc đất-xi măng

đều có liên hệ hữu cơ với nhau Các quá trình này không độc lập với nhau mà diễn ra đồng thời với nhau, là động lực thúc đẩy phát triển của nhau

1.1.3 Tính toán ổn định và biến dạng của nền đất sau gia cố

Hiện nay, việc tính toán sức chịu tải và biến dạng của nền gia cố bằng cọc đất-xi măng đang còn là vấn đề tranh căi Một số nhà khoa học kiến nghị tính toán như đối với cọc cứng, số khác lại đề nghị tính toán như đối với nền thiên nhiên, có tác giả lại đề nghị tính toán sức chịu tải như đối với cọc cứng, còn biến dạng thì tính toán theo nền Sở dĩ còn nhiều những quan điểm trái ngược nhau là vì bản thân vấn đề rất phức tạp, cần phải có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm làm sáng tỏ vai trò mang tải của cọc, của

đất nền xung quanh cọc, nghĩa là xem cọc và nền cùng đồng thời làm việc Vấn đề sẽ đơn giản hơn nhiều nếu quan niệm nền đất yếu đă được gia cố là một nền mới, có tính chất cơ lý mới Rõ ràng là, trước khi gia cố, nền thiên nhiên là một nền đất yếu với các tính chất cơ lý không đáp ứng được yêu cầu xây dựng Sau khi gia cố, các chỉ tiêu cơ lý đă thay đổi một cách đáng kể như

độ ẩm, hệ số rỗng giảm, khối lượng thể tích, lực dính, góc ma sát trong tăng nhờ các quá trình cố kết và tác dụng của các phản ứng hoá lý giữa xi măng, với đất nền trong quá trình gia cố, một phần nhờ vào quá trình nén chặt cơ học (tác dụng nén chặt cơ học chiếm vai trò không lớn) Vì vậy, việc tính toán sức chịu tải và độ lún của nền sau gia cố có thể tính như đối với nền thiên nhiên

1.1.3.1 Tính toán ổn định của nền đất được gia cố

a Cường độ kháng cắt của nền gia cố

Thường cọc đất-ximăng được dùng để ổn định mái dốc, khối đắp hoặc tường hào Mặt phá hoại theo mặt phẳng hoặc cung tròn, huy động sức kháng cắt của cọc và đất xung quanh cọc Phân tích ổn định dựa theo các phương pháp hiện hành Nền xử lý có cường độ kháng cắt tính theo công thức:

'  '  0 5 Cường độ chịu tải dài hạn của cọc đơn cú thể lấy từ 0.7 đến 0.95 cường

độ chịu tải tới hạn của cọc, cọc đất-ximăng được thiết kế cú thể chịu tải lớn nhất q1max với cường độ chịu tải dài hạn của cọc đơn 0.90 cường độ chịu tải tới hạn của cọc:

ult a

q1max  0 90 

Tải thiết kế của cọc là:

max 1

Aq

Trong đú:

A: Tiết diện cọc đất-ximăng a: A/c2 đối với lưới cọc vuụng, với c là khoảng cỏch cọc

SU-DXM: Cường độ khỏng cắt khụng thoỏt nước của cọc đất-ximăng

động lực dọc trục của cọc sẽ góp phần làm tăng sức kháng cắt và kháng uốn trong khi đó tại vùng bị động các cọc thậm chí bị nứt do chịu kéo Do đó các cọc trong vùng chủ động có lợi tăng điều kiện ổn định Trong vùng cắt và bị

động bố trí cọcthành tường hoặc thành khối sẽ hiệu quả hơn bố trí các trụ đơn

gối thẳng đứng suốt chiều dài các cọc Khả năng chịu tải trọng ngang của tường quyết định bởi sức kháng cắt của đất xử lý ở chỗ gối nhau

d Phân cách các cọc

Phá hoại xảy ra ở vùng chịu cắt do phân cách các cọc trong hàng khi mặt trượt nằm gần đỉnh cọc và sức kháng kéo thấp trong vùng gối nhau Dự tính sức kháng kéo của đất xử lý ở vùng gối nhau khoảng 5% đến 15% cường

độ kháng nén không hạn chế nở hông (có thể thấp hơn hoặc cao hơn tùy theo chất lượng và hiệu quả trộn sâu) Khi các cọc phân cách với nhau, sức kháng cắt của cọc trong hàng bằng sức kháng cắt của cọc đơn

e Xử lý toàn khối

Do tính chất của đất nền xử lý khác xa nền chưa xử lý, có thể xem khối

xử lý được chôn trong đất để truyền tải trọng tác dụng đến lớp thích hợp (Kitazume, 1996)

Bước đầu tiên gồm phân tích ổn định công trình bên trên làm việc đồng thời với nền xử lý

Bước thứ hai gồm phân tích ổn định của nền xử lý chịu tác động của ngoại tải: phá hoại trượt, lật, mất khả năng chịu tải

Bước thứ ba, kiểm tra độ lún của nền

Có thể dùng phương pháp Phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất và biến dạng của nền xử lý phức tạp, số liệu đầu vào chiếm vai trò quan trọng

1.1.3.2 Tính toán biến dạng của nền đất được gia cố

Các công thức tính toán lấy theo TCXDVN 385:2006 “Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất- ximăng”

a Độ lún toàn phần

Cọc để giảm độ lún thường được bố trí theo lưới tam giác hoặc ô vuông Phân tích lún dựa trên quan điểm đồng biến dạng- nói cách khác, cho rằng

hiệu ứng vòm phân bố lại tải trọng sao cho biến dạng thẳng đứng tại độ sâu nhất định trở thành bằng nhau trong cọc và đất quanh cọc

Đối với nhóm cọc, độ lún trung bình sẽ được giảm bởi ứng suất cắt của

đất, huy động tại bề mặt tiếp xúc theo chu vi khối với đất xung quanh Chỉ chuyển dịch khá nhỏ (vài mm) đủ để huy động sức kháng cắt của đất ứng suất cắt gây nên độ lún lệch các cọc trong nhóm Độ lún lệch này sẽ giảm dần theo mức độ cố kết của đất, cho nên sẽ không kể đến trong tính lún tổng Phương pháp tính lún của giáo sư Broms như sau:

 Độ lún tổng (S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:

Trong đó: S1 - độ lún bản thân khối gia cố

S2 - độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi cọc

 Độ lún của bản thân khối gia cố S1 được tính theo công thức:

s c

qH E

qH S

) 1 (

Trong đó: q - tải trọng công trình truyền lên khối gia cố (kN);

H - chiều sâu của khối gia cố (m)

a - tỷ số diện tích, a = (nAc / BL), n- tổng số cọc, Ac - diện tích tiết diện cọc, B, L -kích thước khối gia cố;

Ec- Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc; Có thể lấy Ec = (50100) SU-DXM trong đó SU-DXM là sức kháng cắt của vật liệu cọc

Es - Mô đun biến dạng của đất nền giữa các cọc (Có thể lấy theo công thức thực nghiệm Es = 250Su, với Su là sức kháng cắt không thoát nước của đất nền)

Ghi chú: Các thông số Ec, SU-DXM, Es, Su xác định từ kết quả thí nghiệm mẫu hiện trường cho kết quả phù hợp thực tế hơn

Tải trọng phân bố, q

Hình 1.3 Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá

sức chịu tải cho phép của vật liệu cọc

 Độ lún S2 được tính theo nguyên lý cộng lún từng lớp hoặc phương pháp lớp tương đương áp lực đất phụ thêm trong đất có thể tính theo lời giải cho bán không gian biến dạng tuyến tính (tra bảng) hoặc phân

bố giảm dần theo chiều sâu với độ dốc (2:1) như hình 1.3 Phạm vi vùng

ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà tại đó áp lực gây lún không vượt quá 10% áp lực đất tự nhiên (theo quy định trong tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCXD 45-78)

Ghi chú: Để thiên về an toàn, tải trọng (q) tác dụng lên đáy khối gia

cố xem như không thay đổi suốt chiều cao của khối

b Tốc độ lún

Trong trộn khô, có thể tính thấm của cọc cao hơn đất xung quanh, cọc

có tác dụng như băng thoát nước thẳng đứng Tuy nhiên, tốc độ lún không chỉ

2

1 S2

quyết định bởi hiệu ứng thoát nước Khi cọc gia cố và đất sét yếu xung quanh cùng làm việc, hiện tượng nổi trội chính là sự phân bố ứng suất trong hệ thống cọc-đất theo thời gian Ngay khi tác động, tải trọng được chịu bởi áp lực nước

lỗ rỗng dư Cọc tăng độ cứng theo thời gian, sẽ chịu dần tải trọng, giảm bớt tải trọng lên đất Hệ quả là áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất yếu sẽ được giảm nhanh, thậm chí chưa có thấm hướng tâm Phân bố lại ứng suất là nguyên nhân chính để giảm độ lún và tăng tốc độ lún Do đó, cho dù tính thấm của cọc chỉ bằng của đất thì quá trình cố kết cũng nhanh hơn nhờ hiện diện của các cọc Cọc đất xi măng đã làm tăng hệ số cố kết một chiều

Trong trộn ướt, tính thấm của cọc không cao hơn nền đất xung quanh Nhưng nhờ phân bố lại ứng suất mà quá trình cố kết một chiều xảy ra nhanh hơn

1.2 Cơ sở thực nghiệm của phương pháp

Để kiểm tra khả năng tăng cường độ và sức kháng cắt của mẫu đất khi

được gia cố bằng cọc đất-ximăng, tác giả đã tiến hành lấy mẫu hiện trường tại khu vực bờ sông Rạch Giẽ, thành phố Hồ Chí Minh đem chế bị trong phòng thí nghiệm, sau đó tiến hành các thí nghiệm: nén nở hông, thí nghiệm cắt trực tiếp và thí nghiệm thấm mẫu đất-ximăng

Thí nghiệm mẫu cọc đất-ximăng được tiến hành trên 03 mẫu thử, tỷ lệ trộn mẫu là 45kg ximăng cho 1.0m dài cọc, tương đương 159kg ximăng cho 1.0 m3 khối trộn

Mẫu thí nghiệm được lấy bằng phương pháp khoan xoay lấy mẫu ở một

số cọc đất xi-măng Kết quả thí nghiệm trên một số mẫu thử cọc đất-ximăng tại khu vực bờ sông Khu đô thị Phước Nguyên Hưng, Thành phố Hồ Chí Minh cũng cho thấy cường độ kháng nén và sức kháng cắt của mẫu đất khu vực

được gia cố bằng cọc đất-ximăng được tăng lên đáng kể

Các chỉ tiêu vật lý và cơ học của mẫu đất trước khi gia cố được thể hiện trong bảng 1.1:

Bảng 1.1 Bảng cơ lý lớp đất yếu trước khi gia cố

Thí nghiệm cắt trực tiếp và nén nở hông trên 03 mẫu thử cọc đất-ximăng

cho thấy các chỉ tiêu về cường độ kháng nén (qu) và cường độ kháng cắt của

mẫu được gia tăng rất đáng kể

Hình 1.4 Biểu đồ thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu đất-ximăng

Hình 1.5 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M1

Hình 1.6 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M2

Hình 1.7 Biểu đồ thí nén nở hông mẫu đất-ximăng M3

Tổng hợp kết quả thí nghiệm mẫu đất nền đ−ợc gia cố bằng cọc ximăng đ−ợc thể hiện trong Bảng 1.2 Biểu bảng thí nghiệm xem phụ lục 2

đất-Bảng 1.2 Tổng hợp kết quả thí nghiệm mẫu đất-ximăng

Chương 2

Đặc điểm địa chất công trình

khu vực nghiên cứu

2.1 Đặc điểm địa chất công trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh

2.1.1 Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Thủ Đức (zamQ II-III tđ)

Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Thủ Đức (amQII-IIItđ) phân bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu, song chỉ lộ ra ở phía Bắc Thủ Đức, diện tích còn lại bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn với bề dày tương đối lớn Thành phần của hệ tầng gồm đất sét màu xám trắng loang nâu đỏ, sét pha, cát pha màu xám trắng, nâu vàng và cát màu xám vàng loang trắng Nét đặc trưng là các trầm tích này bị phong hóa nên có màu sặc sỡ và được gắn kết ở các mức

độ khác nhau Các nghiên cứu cho thấy bề mặt của tầng liên tục, có sự dịch chuyển từ dưới lên và bị phong hóa kiểu thấm lọc nên vỏ ferit hóa ở đới ảnh hưởng của nước ngầm

Các trầm tích này có trạng thái từ dẻo cứng đến chảy, độ chặt trung bình,

độ nén lún thấp, khả năng chịu tải từ trung bình đến cao 2,5 – 3,0kG/cm2, có chiều dày thay đổi từ 0,5 – 7,5m, phủ trực tiếp lên trầm tích Trảng Bom

2.1.2 Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Củ Chi (amQ III 3 cc)

Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Củ Chi (amQIII3cc) có thành phần

đất đá rất đa dạng, nhiều màu sắc, bề dày thay đổi từ 2,5 - 25m Các trầm tích này phân bố rộng rãi nhưng lộ ra không liên tục ở các quận 3, 5, 10, Tân Bình

và Gò Vấp, phần diện tích còn lại bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn Có thể chia trầm tích hệ tầng Củ Chi thành 2 tập: tập trên và tập dưới

 Tập trên có thành phần chủ yếu là sét, sét pha nâu vàng, loang lổ, lẫn sạn sỏi laterit, trạng thái nửa cứng tới cứng, bề dày từ 3 - 8m, có nơi hơn 10m Phần trên cùng của tập có độ chặt cao, sức kháng xuyên đầu mũi từ 100 - 200kG/cm2, tính nén lún nhỏ và độ bền tương đối cao

 Tập dưới có thành phần chủ yếu là cát pha và cát hạt mịn đến thô, độ chặt trung bình, sức kháng xuyên đầu mũi của đất từ 20 - 70kG/cm2, tính nén lún trung bình, độ thấm tương đối cao

Các trầm tích này có trạng thái cứng - dẻo cứng, sức chịu tải 3,0 - 3,5kG/cm2, chiều dày từ 1,5 - 5m

2.1.3 Trầm tích hệ tầng Bình Chánh (Q IV 1-2 bc)

Trầm tích hệ tầng Bình Chánh có thành phần đất đá đa dạng, phân bố rộng rãi, chưa được nén chặt, hệ số rỗng, độ sệt, độ bão hòa và tính biến dạng lớn, độ bền thấp, có nguồn gốc biển và hỗn hợp sông biển

2.1.3.1 Trầm tích nguồn gốc biển (mQ IV 1-2 bc)

Trầm tích lộ ra chủ yếu ở các huyện Nhà Bè, Duyên Hải và Bình Chánh tạo nên bậc địa hình có cao trình tuyệt đối 2 – 5m, phần còn lại bị phủ bởi các trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3 cg) ở các độ sâu khác nhau

Mặt cắt vùng lộ, theo đặc điểm địa chất công trình có thể phân thành như sau:

 Lớp trên chủ yếu là sét, sét pha màu xám xanh, trạng thái từ dẻo mềm đến chảy, phần trên cùng bị phong hoá yếu có màu vàng loang lổ, thường chứa các kết vón nhỏ, trạng thái phổ biến là dẻo mềm, đôi khi đạt đến dẻo cứng, độ bền tuy có

được cải thiện nhưng nhìn chung vẫn thấp, tính nén lún lớn

 Lớp dưới là cát pha, cát sạn lẫn ít sét bột, màu xám đen, độ hạt biến đổi thô dần theo chiều sâu, phân bố ở độ sâu 15 – 20m, sâu dần theo hướng Đông Bắc đến Tây Nam, phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt hệ tầng Củ Chi (amQIII3 cc) Đây là thành phần chứa nước chính của tầng Holoxen, song nhiều nơi không có lớp này

2.1.3.2 Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ IV 1-2 bc)

Các trầm tích phân bố khá phổ biến trong khu vực nghiên cứu Các trầm tích lộ ra ở các quận 4, 5, 6, 8, 11, quận Thủ Đức, huyện Bình Chánh, Nhà Bè

và phần còn lại bị phủ bởi cấc trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3 cg) Thành phần chủ yếu là sét, bùn sét, bùn sét pha, đôi chỗ có cát pha và cát hạt mịn

Đất chưa được nén chặt, hệ số nén chặt tự nhiên Kđ nhỏ hơn 0, trạng thái dẻo mềm đến chảy, liên kết keo xúc biến, độ bền không đáng kể, khối lượng thể tích tự nhiên 1,45 - 1,85g/cm3 , hệ số rỗng từ 0,8 - 2 và lớn hơn, hệ số nén lún

a1- 2 = 0,090 - 0,634cm2/ kG Giống như các trầm tích biển, tại những nơi lộ ra trên bề mặt, đất bị phong hóa yếu có màu vàng loang lổ Tuy nhiên, do địa hình thấp, mực nước ngầm nằm nông, bị ảnh hưởng của thủy triều nên lớp này

có bề dày không đáng kể

Đáng lưu ý là trầm tích Holoxen trầm tích sông biển được phân bố ở cửa biển (từ mũi Nhà Bè đổ ra phía biển nên trong khu vực nghiên cứu trầm tích này không giữ vai trò cấu tạo nên bờ và lòng sông Đồng Nai)

2.1.4 Trầm tích hệ tầng Cần Giờ (Q IV 2-3 cg)

2.1.4.1 Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ IV 2-3 cg)

Trầm tích lộ ra chủ yếu ở huyện Nhà Bè, Bình Chánh, Bình Thạnh, Nam Thủ Đức và một diện tích nhỏ ở Cần Giờ Mặt cắt địa chất điển hình nhất của

hệ tầng gồm hai lớp: lớp dưới chủ yếu là bùn sét, bùn sét pha màu xám đen, lẫn ít thực vật có mức độ phân hủy kém Lớp trên là cát lẫn bột màu nâu, nâu vàng, bão hòa nước, tuy nhiên nhiều nơi không có lớp này Nhìn chung, các trầm tích hệ tầng Cần Giờ đang ở giai đoạn đầu của quá trình tạo đá nên hệ số nén chặt tự nhiên nhỏ hơn 0, các đặc trưng về trạng thái vật lý của đất thay đổi không rõ rệt theo chiều sâu, thường ở trạng thái chảy, chảy ẩn, liên kết keo xúc biến, độ bền không đáng kể, độ ẩm tự nhiên thường cao hơn giới hạn chảy

và thay đổi trong khoảng 50 - 85% hoặc lớn hơn, mật độ tự nhiên của đất 1,26

- 1,75g/cm3 Do các trầm tích mềm yếu hệ tầng Cần Giờ và hệ tầng Bình Chánh trực tiếp phủ lên nhau, vì vậy bề dày đất yếu trong khu vực này rất lớn

2.1.4.2 Trầm tích nguồn gốc đầm lầy sông (baQ IV 2-3 cg)

Trầm tích phân bố chủ yếu ở Nhà Bè, dọc trũng Lê Minh Xuân, thung lũng sông Sài Gòn và Bắc Hóc Môn Theo đặc điểm thành phần có thể chia mặt cắt hệ tầng thành ba lớp: lớp dưới là bùn sét màu xám nâu chứa các di tích thực vật đã phân hủy, bề dày 1,5 - 3,5m Lớp giữa là than bùn màu nâu đen, xốp nhẹ, dày 0,1 - 1,5m, có nơi vắng mặt Lớp trên là bùn sét màu xám đen chứa mùn thực vật, chiều dày 0,1 - 0,3m Các trầm tích đầm lầy sông hệ tầng Cần Giờ phủ chỉnh hợp lên sét màu xám xanh hệ tầng Bình Chánh Do đó, bề dày đất yếu tương đối lớn, tuy nhiên, đôi nơi nhỏ hơn 5m Than bùn và bùn sét hữu cơ nguồn gốc đầm lầy sông hệ tầng Cần Giờ có độ ẩm, độ rỗng và tính nén lún lớn, độ bền nhỏ, hàm lượng hữu cơ thường biến đổi trong khoảng từ 6

- 15% đến 50 - 60% Đất có tính bất đẳng hướng rõ rệt về tính thấm, tính biến dạng và độ bền

2.1.4.3 Trầm tích nguồn gốc đầm lầy biển (bmQ IV 2-3 cg)

Phân bố chủ yếu ở các huyện Nhà Bè, Cần Giờ, gồm bùn sét, bùn sét pha màu xám đen, chứa 20 - 30% tạp chất hữu cơ và vụn thực vật phân hủy kém, bề mặt dày 2 - 10m và lớn hơn, phủ chỉnh hợp lên các trầm tích hệ tầng Bình Chánh, bề mặt bị ngập nước thường xuyên, trên đó thảm thực vật đầm lầy nước mặn phát triển mạnh Các trầm tích này có độ ẩm cao, thông thường

70 - 90%, trạng thái chảy, hệ số rỗng rất lớn, độ sệt thay đổi rộng, rất kém ổn

định, tính thấm và độ bền nhỏ, tính nén lún lớn, hệ số nén lún thay đổi trong khoảng 0,5 - 1,0cm2/kg

Nhìn chung, các trầm tích hệ tầng Cần Giờ đều là đất yếu, chứa một lượng đáng kể vật chất hữu cơ và hàm lượng của nó liên quan mật thiết với nguồn gốc thành tạo, thấp nhất là trong trầm tích nguồn gốc sông biển, kế đó

là các trầm tích đầm lầy biển và đầm lầy sông Ngoài ra, trong các trầm tích

đầm lầy sông còn có mặt than bùn, phân bố tương đối rộng, biến đổi mạnh về chiều dày, độ ẩm cao, hệ số rỗng và tính nén lún rất lớn, độ bền nhỏ và bất

đẳng hướng rõ rệt về tính thấm, tính biến dạng và độ bền Do đó, sự có mặt của chúng trong cấu trúc nền đất gây nhiều khó khăn cho công tác khảo sát cũng như thiết kế, xử lý nền móng và thi công xây dựng, ảnh hưởng bất lợi

đến ổn định của công trình, làm cho nền đất rất nhạy cảm trước tác động của con người

2.1.5 Trầm tích hệ tầng Nhà Bè - Bình Trưng (amN 1 3 -N 2 1 )

Các trầm tích có nguồn gốc chủ yếu là sông biển hỗn hợp không lộ ra trên mặt Chúng phân bố ở độ sâu 80m ở Nam Thủ Đức đến 140m ở trung tâm thành phố và trên 200m ở Tây Nam Bình Chánh Chiều dày thay đổi từ 0 - 120m Thành phần bao gồm các lớp cát lẫn sỏi sạn màu xám trắng, đôi chỗ có chứa cacbonat xen kẹp các lớp sét bụi màu xám xanh phân lớp mỏng Các trầm tích hệ này phủ bất chỉnh hợp lên các đá Mezozoi và phủ không chỉnh hợp bởi các trầm tích Pliocen trên, hệ tầng Bà Miêu

2.1.6 Trầm tích hệ tầng Bà Miêu (amN 2 2 )

Các trầm tích hệ tầng này có nguồn gốc sông biển hỗn hợp, không xuất

lộ trên bề mặt Chúng phân bố từ độ sâu 10 - 30m ở Thủ Đức, nội thành và

chiều sâu đến 75m ở Bình Chánh Chiều dày biến đổi từ 0 - 140m Các trầm tích này có tướng châu thổ là chủ yếu, và cấu trúc dạng nhịp, với chiều dày mỗi nhịp từ 50 - 70m Phần dưới của nhịp là cát lẫn sạn, sỏi màu xám trắng Trong đó các hạt trung chiếm ưu thế Phần trên là cát bụi, bụi, sét màu xám xanh, xám vàng nhạt Phần trên cùng của hệ thống bị phong hóa mạnh tạo nên lớp Laterit khá dày

2.1.7 Trầm tích hệ tầng Trảng Bom (aQ 1 )

Trầm tích Trảng Bom có nguồn gốc sông phân bố rộng khắp trên toàn diện tích thành phố, nhưng không xuất lộ trên bề mặt Chiều dày biến đổi trung bình từ 10 - 30m Mặt cắt trầm tích của tầng này có thể phân chia thành

ba lớp: dưới cùng là cuội sỏi, ở giữa là cát sạn, trên cùng là sét pha, sét Theo hướng từ Bắc xuống Nam, chiều dày lớp sét pha, sét tăng nhanh trung bình từ

2 - 20m, còn cát sạn sỏi lại giảm Lớp sét pha có hàm lượng sét biến đổi từ 11,4% - 63,0% Trạng thái biến đổi từ cứng đến dẻo cứng Sức chịu tải 3,0 - 5,0kG/cm2 ở vùng có địa hình cao, bề mặt của tầng bị phong hóa mạnh hình thành lớp sét - sét pha chứa Laterit Bề mặt của tầng Trảng Bom không bằng phẳng, nhiều nơi bị bào khoét tới độ sâu 20 - 30m, thậm chí hơn 40m ở Tây Nam Bình Chánh, và hình thành các trũng lớn ở vùng duyên hải, Nhà Bè, Bình Chánh, Nam Thủ Đức, dọc sông Sài Gòn để chứa các trầm tích trẻ Holocen ở các khu vực Bắc Thủ Đức, Củ Chi, Hóc Môn, nội thành, tầng Trảng Bom nổi cao ở độ sâu 3 - 10m, là tầng chịu tải chính của công trình bề mặt

Từ những trình bày nói trên, có thể thấy rằng tính chất cơ lý của các trầm tích phụ thuộc vào tuổi và nguồn gốc của chúng Các trầm tích Pleistocen

cổ hơn (hệ tầng Thủ Đức và Củ Chi) có mức độ thành đá cao hơn, độ bền lớn hơn, được đặc trưng bằng độ ẩm tự nhiên, độ rỗng, độ sệt, độ nén lún tương

đối thấp, còn khối lượng thể tích tự nhiên, sức kháng cắt, môđun tổng biến dạng và khả năng chịu tải tương đối cao Các trầm tích Holoxen trẻ hơn (hệ tầng Bình Chánh, Cần Giờ) có mức độ thành đá thấp và độ bền rất nhỏ, về cơ bản đều là các loại đất yếu, có độ ẩm tự nhiên vượt quá giới hạn chảy, tính nén lún rất lớn và rất nhạy cảm với các tác động từ bên ngoài Các trầm tích có nguồn gốc đầm lầy có hàm lượng vật chất hữu cơ cao làm cho đất có tính bất

đẳng hướng rõ rệt về tính thấm, tính biến dạng và độ bền

Góc ma sát trong

 (độ)

Lực dính kết kG/cm2

hệ số nén lún a

- Mẫu số là trị tối thiểu và tối đa

2.2 Đặc điểm địa chất công trình khu vực bờ sông Rạch Giẽ thành phố

Hồ Chí Minh

Khu vực khảo sát nằm ở phía Nam thành phố Hồ Chí Minh, thuộc xã Phước Kiển, huyện Nhà Bè, gần cầu Rạch Đĩa Vị trí địa lý như sau: phía Bắc giáp sông Rạch Giẽ, phía Tây giáp đường Lê Văn Lương, phía Đông giáp

đường Nguyễn Hữu Thọ

Mặt cắt địa chất công trình khu vực từ trên xuống gồm các lớp đất như sau:

- Lớp đất lấp: Cát san lấp màu vàng nhạt, xám vàng, bắt gặp tại một vài nơi trong khu vực, bên dưới lớp này là sét màu xám xanh lẫn hữu cơ Chiều dày lớp 0.4m

- Lớp bùn sét: màu xám đen, đôi chỗ xám nâu, lẫn ít mùn thực vật Lớp này phân bố trong toàn bộ khu vực dự án Chiều dày lớp trung bình 7.0m Trạng thái chảy

- Lớp sét màu xám trắng, loang lổ nâu đỏ, nâu vàng Chiều dày trung bình 8.5m Trạng thái nửa cứng

- Lớp sét pha cát mịn, màu xám, vàng nâu Chiều dày trung bình 6.5m Trạng thái nửa cứng

- Lớp cát pha màu xám trắng, đôi chỗ xám vàng, chiều dày lớp chưa xác

định Trạng thái chặt vừa

2.2.1 H×nh trô hè khoan ®iÓn h×nh cña c«ng tr×nh phôc vô cho c«ng t¸c tÝnh to¸n

H×nh 2.1 H×nh trô hè khoan ®iÓn h×nh

2.2.2 Thống kê các đặc tr−ng cơ lý cơ bản tính toán của đất

Chỉ tiêu tiêu chuẩn

Theo TCVN 45-78: trị số tiêu chuẩn của một chỉ tiêu A nào đó của đất (ký hiệu Atc) đ−ợc xác định theo công thức:

n

A A

A

n i

t : hệ số tra bảng phụ thuộc vào n và 

Khi tính nền theo cường độ (trạng thái giới hạn thứ nhất) chọn  =0,95 Khi tính nền theo biến dạng (trạng thái giới hạn thứ hai) chọn  =0,85 Theo TCVN 45-78: trong tính toán nền móng, mọi chỉ tiêu phải dùng chỉ tiêu tính toán Nhưng đối với dung trọng thể tích g, các thông số C, j được xác

1

d K

còn các chỉ tiêu khác cho phép lấy Kd =1, tức là Att= Atc

Xác định trị số tiêu chuẩn của sức chống cắt C và :

) (

1

2

i n

i i i

n i i i

tg

2 1

) (

i

p n

p

1 2

i tg c p

26 0.769 1.60 1.94

(T/m2) =20 (T/m2

tin cậy

Mođun biến dạng tổng quát

128.7 194.3

168.47 284.29

234.80 448.86

Eo (T/m2) =20 (T/m

Xác sutin cậy

Mođun biến dạng tổng quát

=5(T/m2)

=10 (T/m2)



15.34 26.38 17

128.0 194.10

166.25 283.11

231.05 446.14

Với đặc điểm địa chất công trình nh− trên, trong điều kiện tự nhiên với mái dốc tỷ lệ1:3 thì công trình vẫn ổn định Tuy nhiên khi chất tải lên trên, nền đất quá yếu sẽ có thể bị phá hoại theo hai dạng sau:

- Tr−ợt mái dốc: Mái dốc bờ sông sẽ bị tr−ợt với chiều sâu cung tr−ợt

nằm trong phạm vi lớp bùn sét hoặc mặt trượt sẽ là bề mặt tiếp xúc giữa lớp bùn sét và lớp sét nửa cứng, tuỳ theo tải trọng ngoài tác dụng Trong thực tế, mái dốc bờ sông đang trượt khi cát được vận chuyển theo đường sông chất tạm tại khu vực này để chuyển vào bên trong khu vực xây dựng Việc kiểm tra

biến dạng lún của đất nền khi chất tải cũng

sẽ đư

như trên là việc làm hết sức cần thiết cho tính ổn định lâu dài của công trình

cung trượt nguy hiểm khi chất tải sẽ được kiểm chứng trong chương 4

- Lún nền đất: Rõ ràng, khi nền đất đã mất ổn định gây trượt thì lún của

đất nền là điều tất yếu sẽ sảy ra Tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu của Luận văn chủ yếu về khả năng ổn định mái dốc, việc tính toán độ lún của nền đất chủ yếu để tham khảo và đề ra giải pháp xử lý mà không nhất thiết phải sử dụng cọc đất-ximăng Kết quả kiểm tra

ợc thể hiện trong chương 4

Do đó, xử lý mái dốc khi chất tải cho khu vực bờ sông Rạch Giẽ với điều kiện địa chất công trình

Chương 3 Lựa chọn công nghệ thi công cọc đất-ximăng hợp lý để phòng chống trượt bờ sông khu vực

Thμnh Phố Hồ Chí Minh

3.1 Một số công nghệ thi công phổ biến

Hiện nay, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, phổ biến một số công nghệ thi công cọc đất-xi măng như sau:

- Công nghệ thi công trộn khô (Dry mixing)

- Công nghệ thi công trộn ướt (Wet mixing)

- Công nghệ thi công trộn sâu dạng ướt (Jet Grouting)

Trong phương pháp trộn khô, không khí dùng để dẫn xi măng bột vào đất (độ ẩm của đất cần phải không nhỏ hơn 20%) Trong phương pháp ướt, vữa xi măng là chất kết dính Trộn khô chủ yếu dùng cải thiện tính chất của đất dính, trong khi phun ướt thường dùng trong đất rời Trong một ít trường hợp như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng, trộn khô dùng cho đất rời xốp

3.1.1 Công nghệ thi công trộn khô (Dry mixing)

Nguyên tắc chung của phương pháp trộn khô được thể hiện trên hình 3.1 Khí nén sẽ đưa xi măng vào đất

Quy trình thi công gồm các bước sau:

a) Định vị thiết bị trộn

b) Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất;

c) Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất

d) Đầu trộn quay và trộn đều xi măng với đất

e) Kết thúc thi công

3.1.1.1 Công nghệ Bắc Âu

Thiết bị có khả năng tạo cọc đến chiều sâu 25 m, đường kính 0.6m  1.0 m Độ nghiêng tới 700 so với phương đứng Máy có một cần, lỗ phun xi măng ở đầu trộn Năng lượng trộn và khối lượng xi măng được quan trắc và trong nhiều trường hợp được kiểm soát tự động để cho đất được trộn đều

Đầu trộn được xuyên xuống đến độ sâu thiết kế, khi rút lên xi măng

được phun qua lỗ ở đầu trộn qua ống dẫn trong cần trộn Đất và xi măng được trộn đều nhờ đầu trộn được quay trong mặt phẳng ngang, thậm chí đổi hướng quay vài lần Cả hai pha đều có thể được lặp lại tại một vị trí nếu cần

Tốc độ quay của đầu trộn và tốc độ rút lên đều hiệu chỉnh được để đạt tới

độ đồng nhất mong muốn Thiết bị đời mới được phát triển chứa được cả khí lẫn

xi măng

3.1.1.2 Công nghệ Nhật Bản

Nhật Bản chế tạo ra nhiều loại máy, có một cần hay nhiều cần Mỗi cần có đầu trộn nhiều lưỡi cắt đường kính 0.8 m 1.3 m, có khả năng tạo cọc đến độ sâu 33 m Xi măng đi vào máy trộn nhờ khí nén Thiết bị đời mới có đầu chụp ngăn bụi xi măng khỏi phụt lên trên mặt đất Lỗ phun xi măng nằm cả ở phía trên và phía dưới hệ lưỡi cắt Khối lượng xi măng và

áp lực khí được kiểm soát tự động Xi măng được phun cả trong pha xuống hoặc trong hai pha của hành trình

Bảng 3.1 So sánh giữa Bắc Âu và Nhật Bản theo công nghệ trộn khô

Đường kính 0.4 m đến 1.0 m 0.8 m đến 1.3 m

Vị trí lỗ phun Đáy trục trộn Đáy trục và/hoặc trên

cánh cắt (một lỗ hoặc nhiều lỗ)

Đầu trộn

kPa

Tối đa 300 kPa