Lựa chọn biện pháp hợp lý gia cố nền đất yếu cho các công trình dân dụng trên địa bàn huyện hòa vang thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- VÕ QUỐC VƯƠNG LỰA CHỌN BIỆN PHÁP HỢP LÝ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU CHO CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HÒA VANG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG... CH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ QUỐC VƯƠNG

LỰA CHỌN BIỆN PHÁP HỢP LÝ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU CHO CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HÒA VANG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

HUYỆN HÒA VANG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG

T

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU 10

1 Lí do chọn đề tài 10

2 Mục tiêu nghiên cứu 10

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

4 Phương pháp nghiên cứu 11

5 Nội dung nghiên cứu 11

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 11

7 Cấu trúc luận văn 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG TRÊN KHU VỰC HUYỆN HÒA VANG 12

1.1 QUY HOẠCH CỦA KHU VỰC HUYỆN HÕA VANG ĐẾN NĂM 2020 12

1.2 ĐẶC ĐIỀM ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 14

1.2.1 Các dạng loại đất yếu 14

1.2.2 Phân bố của các lớp đất yếu 15

1.2.3 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất yếu trong khu vực 16

1.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN VÙNG ĐỊA CHẤT Ở KHU VỰC HUYỆN HÕA VANG 17

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG TRÊN KHU VỰC HUYỆN HÕA VANG 21

1.4.1 Đặc điểm khai thác các công trình dân dụng đã được xây dựng trên khu vực huyện Hòa Vang 21

1.4.2 Đặc điểm khai thác các công trình dân dụng sẽ được xây dựng trên khu vực huyện Hòa Vang 22

1.5 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ ÁP DỤNG BIỆN PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU Ở ĐỊA BÀN HUYỆN HÕA VANG 22

1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 27

2.1 CÁC GIẢI PHÁP KHÔNG CẢI THIỆN NỀN ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG 27

2.1.1 Đắp bệ phản áp 28

2.1.2 Gia tải tạm thời 29

2.1.3 Nền đắp nhẹ 29

DUT.LRCC

2.1.5 Sử dụng hệ móng cọc 31

2.1.6 Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp trên móng cứng) 32

2.2 CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NỀN ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG 33

2.2.1 Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu (phương pháp thay đất) 33

2.2.2 Thoát nước cố kết theo biện pháp bấc thấm 34

2.2.3 Cố kết hút chân không 36

2.2.4 Thoát nước cố kết theo biện pháp cọc cát 37

2.2.5 Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng 41

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 45

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC HUYỆN HÒA VANG - TP ĐÀ NẴNG 46

3.1 KIỂM TRA ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG KHI MÓNG ĐƯỢC ĐẶT TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHƯA XỬ LÝ 48

3.2 TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 48

3.2.1 Tính toán xử lý nền đất yếu bằng cọc cát 48

3.2.2 Tính toán xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng 52

3.2.3 So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các giải pháp đã xử lý nền đất yếu 60

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3: 61

3.4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC HUYỆN HÒA VANG – THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

1 Kết luận 62

2 Kiến nghị: 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DUT.LRCC

CHO CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HÒA VANG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Học viên: Võ Quốc Vương

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 85.80.201 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Hiện nay, trên địa bàn huyện Hòa Vang có rất nhiều khu quy hoạch nằm

trong vùng đất yếu, để đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực và biến dạng cho phép của các công trình dân dụng mà giá thành hợp lý và tiến độ thi công đảm bảo, cần có những giải pháp

xử lý phù hợp Tuy nhiên, với các giải pháp móng hiện đang sử dụng trên địa bàn Hòa Vang tại các khu vực có nền đất yếu vẫn đảm bảo nhưng giá thành cao, yêu cầu biện pháp thi công phức tạp, tiến độ thi công kéo dài Do đó, việc lựa chọn các giải pháp gia cường nền đất yếu trước khi lựa chọn biện pháp móng cho công trình dân dụng là vấn đề cấp bách mang lại hiệu quả kinh tế rất thiết thực

Một trong những vấn đề quan trọng là lựa chọn biện pháp nào để gia cố nền đất yếu cho công trình dân dụng trên địa bàn huyện Hòa Vang để mang lại hiểu quả tốt nhất Vì vậy trong luận văn này, tác giả đã khoanh vùng địa chất, tổng quan các giải pháp phù hợp với khu vực, đề xuất phương án cọc cát và cọc xi măng đất, tính toán khả năng chịu lực và biến dạng của khối đất yếu sau khi gia cường, chọn giải pháp tốt nhất làm cơ sở giúp cho các cơ quan quản lý có những định hướng và lựa chọn thích hợp trong công tác quản lý

Từ khóa: Đất yếu, khả năng chịu lực, biến dạng, cọc cát, cọc xi măng đất, giá thành,

tiến độ

CHOOSE APPROPRIATE MEASURES TO STRENGTHEN WEAK GROUND

FOR CIVIL WORKS IN THE AREA HOA VANG DISTRICT, DANANG CITY

Summary: Currently, in Hoa Vang district, there are many planning areas located in weak areas, to meet the requirements of bearing capacity and deformation allowed of civil works with reasonable price and progress ensure construction, appropriate measures should be taken However, with the foundation solutions currently used in Hoa Vang area in areas with weak ground still ensure but high cost, requiring complex construction methods, long construction progress Therefore, the selection of solutions to strengthen weak ground before choosing measures for foundations for civil

works is an urgent issue that brings very practical economic benefits

One of the important issues is to choose which measures to strengthen the weak ground for civil works

in Hoa Vang district to bring the best results Therefore, in this thesis, the author has zoned the geology, reviewed the solutions suitable to the area, proposed the options of sand and cement piles, calculating the bearing capacity and deformation of the soil mass weak after strengthening, choose the best solution as a basis for the management agencies to have appropriate orientations and choices in management

progress

DUT.LRCC

3.7 T ử ý ạ ù ị ể

DUT.LRCC

1.6 Mộ ặ ắ ờ ở ù ị 1 13 1.7 Mộ ặ ắ ờ ở ù ị 2 13 1.8 Mộ ặ ắ ờ ở ù ị 3 14

2.3 G ề ắ ề 21 2.4 Sử dụ ị ỹ ể ờ ộ ị 22 2.5 Sử dụ ó ọ e ị ỹ 23 2.6 Sử dụ ữ ớ ị ỹ ó ọ 24 2.7 ơ ề ớ ị ỹ ó ọ 24

DUT.LRCC

Số

hiệu

hình

vẽ

2.9 ạ ử ý ằ 26

2.10 T ề ằ 27

2.11 Xử ý ề ằ hút chân không 28 2.12 Sơ ồ ý ớ ẳ ằ 30

2.13 Xử ý ề ằ 31

2.14 ọ 32

2.15 M ọ 33

2.16 ọ 34

2.17 Sơ ồ ộ ớ 34 2.18 Sơ ồ ộ 35

3.1 Mặ ắ ị ờ ầ Hò L 37

3.2 Mặ ắ ọ ạ ộ ề ó ặ ề 38

3.3 Mặ ắ ọ ạ ộ ề ó ặ ề ờ ằ ọ 39

3.4 Mặ ằ ọ d ớ ó 40

3.5 Độ ú d ớ ó ớ e ơ ộ ớ 41

3.6 Mặ ắ ọ ạ ộ ề ó

ặ ề ờ ằ ọ 43

3.7 Mặ ằ ọ d ớ ó 44

3.8 P d ọ ọ 46

3.9 Độ ú d ớ ó ớ e ơ ộ ớ 47

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trước đây, hầu hết các công trình xây dựng trên địa bàn huyện Hòa Vang thường xây dựng trên các khu vực có vùng địa chất tốt Hiện nay, theo quy hoạch tổng thể của thành phố Đà Nẵng, không gian đô thị của huyện Hòa Vang sẽ được phát triển theo hướng Tây- Tây Bắc dọc theo sông Cu Đê đến Trường Định và hướng Tây-Tây Nam dọc theo quốc lộ 1A và tuyến đường DT605 về phía các xã Hòa Châu, Hòa Tiến, Hòa Phước Nhìn chung, đây là những khu vực có địa chất khá phức tạp, có rất nhiều khu vực có địa tầng là nền đất yếu, cường độ chịu tải không cao, độ ổn định kém

Ở Đà Nẵng nói chung, huyện Hòa Vang nói riêng, việc xử lý đất yếu thường mang tính đơn l , chưa thực sự được quan tâm đầu tư nghiên cứu một cách bài bản Cho đến nay vẫn chưa có một đánh giá mang tính toàn diện về tình hình xây dựng và các giải pháp xử lý nền đất yếu, chưa có các đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế thi công về khả năng chịu lực và biến dang (độ lún) hay nghiên cứu về sự thay đổi các chỉ tiêu của lớp đất yếu sau khi được xử lý

Để đảm bảo chất lượng, hiệu quả của các công trình khi đưa vào khai thác sử dụng, một vấn đề luôn được quan tâm, đặt lên hàng đầu chính là sự ổn định của nền móng công trình Cho đến nay, việc xử lý đất yếu cho các công trình xây dựng san nền, kênh, đê đập, đường giao thông và các công trình dân dụng có dạng nền thường

áp dụng theo quy trình khảo sát, thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu, 22TCN

262-2000, hoặc tiêu chuẩn thiết kế nền các công trình thủy TCVN 4253-2012 Tuy nhiên, trong quá trình các đơn vị tư vấn thiết kế vận dụng tiêu chuẩn và quy trình trên để thực hiện, mặc dù đã đạt được một số những yêu cầu nhất định, vẫn còn tồn tại những vấn đề cần phải trao đổi, rút kinh nghiệm trong các trường hợp xử lý đất yếu sẽ gặp sau này

Hiện nay, trên địa bàn huyện Hòa Vang có rất nhiều khu vực có địa chất yếu (ao hồ, đầm lầy, ven sông ) đang được quy hoạch thành những khu đô thị và tái định

cư mới như Hòa Liên, Hòa Phong, Hòa Châu Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý

để xử lý nền đất yếu trên địa bàn huyện Hòa Vang là cơ sở cho việc tiếp tục khai thác những khu vực có địa chất yếu trong việc xây dựng các công trình dân dụng trên địa bàn huyện Hòa Vang, đồng thời giúp cho các cơ quan quản lý có những định hướng cho công tác quản lý, khai thác các công trình được xây dựng trên nền đất yếu là đề tài

có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Rà soát lại các biện pháp xử lý nền đất yếu để lựa chọn giái pháp phù hợp nhất với điều kiện địa chất tại huyện Hòa Vang

DUT.LRCC

- Đề xuất lựa chọn giải pháp hợp lý để xử lý nền đất yếu trên địa bàn huyện Hòa vang, đảm bảo an toàn, hiệu quả ứng với m i loại địa tầng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Nền đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu

- Phạm vi nghiên cứu: Nền đất yếu thuộc khu vực huyện Hòa Vang, thành phố

Đà Nẵng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thực hiện thống kê, tổng hợp tài liệu khảo sát địa chất

công trình, phương pháp xử lý đất yếu

- Phương pháp tổng hợp: Căn cứ vào kết quả của phương pháp thống kê, tổng hợp các số liệu, kết hợp với kiến thức khoa học, tiêu chuẩn hiện hành để tính toán, phân tích đánh giá, kết luận và đề xuất giải pháp hợp lý xử lý nền đất yếu thuộc địa bàn huyện Hòa Vang

5 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về địa chất khu vực huyện Hòa Vang, Đà Nẵng

- Các biện pháp xử lý nền đất yếu đã thực hiện

- Cơ sở khoa học các phương pháp xử lý nền đất yếu

- Đề xuất giải pháp hợp lý xử lý nền đất yếu tại khu vực huyện Hòa Vang, Đà Nẵng

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài tổng quan và đề xuất các giải pháp xử lý phù hợp với từng loại đặc điểm địa hình - địa chất nền đất yếu trên địa bàn huyện Hòa Vang

- Ý nghĩa thực tiễn: Áp dụng các tiêu chuẩn để tính toán khả năng chịu lực, độ lún dự báo nhằm giúp cho các chủ đầu tư, các đơn vị tư vấn thiết kế rút ngắn thời gian tính toán ở giai đoạn chuẩn bị đầu tư các công trình xây dựng trên nền đất yếu

7 Cấu trúc luận văn

- Chương 1: Tổng quan điều kiện địa chất và đặc điểm khai thác của các công trình dân dụng đã và sẽ được xây dựng trên khu vực huyện Hòa Vang

- Chương 2: Cơ sở khoa học các giải pháp nền đất yếu

- Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu ở khu vực huyện Hòa Vang – thành phố Đà Nẵng

- Kết luận và kiến nghị

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG

TRÊN KHU VỰC HUYỆN HÒA VANG

1.1 Quy hoạch của khu vực huyện hòa vang đến năm 2020

Hiện này, trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đang quy hoạch 7 phân khu, trong đó

có 5 phân khu thuộc huyện Hòa Vang Trong công tác quy hoạch, cần được ưa tiên phân khu và quy hoạch tổng thể Sau đó mới có cơ sở để quy hoạch chi tiết để tạo sự đồng bộ

Huyện Hòa Vang có diện tích đất rất lớn nên cần phải quan tâm đúng mức, nghiêm túc và bài bản khi thực hiện quy hoạch lâu dài Về lâu dài, huyện Hòa Vang phải trở thành đô thị xanh Cần quan tâm chú trọng phát triển độ thị hóa, công nghiệp công nghệ cao và phát triển công nghệ sinh học

H 1 1 B ồ ạ ể Hò V 2020

Triển khai quy hoạch khu công nghiệp Hòa Nhơn

Sau khi được chính phủ phê duyệt, lãnh đạo thành phố Đà Nẵng đã đưa ra quyết định triển khai quy hoạch khu công nghiệp Hòa Nhơn thành 3 phân khu Phân khu thứ

1 có diện tích 100ha, được sử dụng đê xây dựng khu công nghiệp tập trung Phân khu thứ 2 được bố trí cho các hoạt động sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp có vốn đầu

DUT.LRCC

tư nước ngoài Phân khu cuối cùng sẽ được sử dụng phục vụ các hoạt động sản xuất, công nghiệp phụ trợ Nhằm thuận tiện cho các nhà đầu tư, m i phân khu đều được giải thửa theo diện tích 5 ha

Quy hoạch trung tâm xã Hòa Phong

Ủy ban nhân dân thành phố yêu cầu Sở xây dựng kiểm tra quy mô diện tích đất trồng lúa trong dự án Trong đó phải bố trí chia lô sao cho phù hợp với quy hoạch tổng thể của huyện Hòa Vang và thành phố Đà Nẵng Đảm bảo trung tâm xã Hòa Phong được quy hoạch gồm đầy đủ trạm y tế, nhà văn hóa, trường học, ủy ban nhân dân xã, quỹ đất cây xanh và hệ thống khớp nối giao thông

Triễn khai quy hoạch các khu đô thị tại các xã Hòa Châu, Hòa Tiến, Hòa Phước, Hòa Liên

Các dự án khu đô thị được quy hoạch bao gồm: các trục đường, cây xanh, hạ tầng điện nước, khu tái định cư, xây dựng diện tích có khu vui chơi, gần các tiện ích như: Chợ, trường học, trụ sở làm việc

H 1 2 D ạ ị P N ạ ã Hò

DUT.LRCC

Số lượng mẫu đất thu thập được số liệu: 104 mẫu

- Sé ở ạ dẻ ề :

Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Tổng cộng có 07 công trình có

địa chất là loại đất này

Số lượng mẫu đất thu thập được số liệu: 25 mẫu

1.2.2 Phân bố của các lớp đất yếu

Qua hồ sơ địa chất [2] các công trình đã và đang triển khai trên địa bàn thành phố Đà Nẵng thu thập được đồng thời tham khảo các tài liệu địa chất [2] khu vực nhận thấy địa hình khu vực nghiên cứu có các dạng sau: địa hình bóc mòn tổng hợp, địa hình tích tụ do h n hợp sông - biển, địa hình tích tụ do h n hợp biển đầm lầy, địa hình tích tụ do biển, địa hình tái tích tụ do gió Với sự đa dạng của các dạng địa hình như vậy thì cấu trúc địa chất khu vực cũng khá đa dạng về nguồn gốc cũng như loại đất đá cấu tạo nên bề mặt địa hình Đặc biệt với sự xuất hiện của các lớp đất yếu có thành phần khác nhau như sét, sét pha, cát pha, bùn sét pha, bùn cát pha chứa hữu cơ, cát mịn bão hòa có trạng thái từ chảy đến d o mềm,… trong đó chủ yếu là loại sét pha d o mềm, các loại bùn hầu hết chỉ phân bố trên tầng mặt hoặc đôi ch nằm bên dưới lớp cát mỏng

Có thể nhận thấy sự đa dạng các yếu tố địa hình khu vực có ảnh hưởng rất lớn đến phân bố cả lớp đất yếu Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, thông thường các khu vực có địa chất đất yếu thường nằm ở các vị trí ruộng trũng, đầm lầy ao hồ, bãi bồi ven sông, vịnh biển Cụ thể, đất yếu đã phân bố trải rộng ở các địa bàn sau đây:

- Q H : Tập trung ở khu vực Tây Nam Hòa Cường, lân cận các hồ ở

trung tâm thành phố như: hồ Thạc Gián, đầm Rong, đường Bạch Đằng và khu vực Tuyên Sơn ở ven bờ Tây sông Hàn

- Q N ũ H Sơ : Chủ yếu là ở các vùng dọc theo lưu vực sông Vĩnh

Điện

- Q Sơ T : Tập trung nhiều ở khu vực Vịnh Mân Quang, đường Trần

Hưng Đạo (dọc theo bờ Đông sông Hàn)

- Q L ể : Tập trung chủ yếu là ở các khu đầm lầy, ao hồ khu đô thị

mới Tây Bắc, khu vực KCN Hòa Khánh mở rộng và dọc sông Cu Đê

- Q T K : Khu vực khu dân cư Thạc Gián - Vĩnh Trung, khu vực sông

Phú Lộc

- Q ẩ L : Khu vực phường Khuê Trung, phường Hòa Xuân, Hòa Thọ,

ven sông Cẩm Lệ

- H Hò V : Các khu vực xã Hòa Châu, Hòa Phước, Hòa Tiến, Hòa

Nhơn, dọc hai bên hạ lưu sông Yên, sông Cu Đê

DUT.LRCC

Tùy theo cao trình xuất hiện lớp đất yếu, có thể phân chia khu vực đất yếu thành 02 loại:

- L ạ ề ặ ( é ớ ắ ồ

ù ữ ơ …): Loại này phân bổ dọc theo các thung lũng hẹp của các sông, suối, hồ,

đầm lầy những nơi có địa hình trũng thấp như lưu vực các sông Yên, sông túy Loan, Vĩnh Điện (sông Cái), sông Cu Đê, sông Phú Lộc, phạm vi các hồ Bàu Tràm, Đầm Rong, Bàu Sấu Diện phân bố của loại này thường không rộng, kéo dài theo hướng dòng chảy Địa chất khu vực này thường có mặt các lớp bùn sét pha lẫn hữu có, sét pha, cát pha ở trạng thái d o chảy của địa tầng mbQII và amQI3 Chiều dày địa chất đất yếu loại này thường từ 4m đến trên 10m nhưng không quá 20m

- L ạ d ớ : Loại này thường nhiều loại địa chất xen kẽ lẫn nhau

rất phức tạp, phân bố ven thung lũng của các sông cách bờ sông hiện trạng từ 2-5km, sát nên gồm nhiều trầm tích có nguồn gốc h n hợp, không phản ánh rõ quy luật phân

bố Tại những khu vực này, đất yếu thường gặp là bùn sét pha, sét pha, sét ở trạng thái

d o mềm, d o chảy kẹp với các lớp đất dính, chiều dày trung bình từ 3m - 5m

1.2.3 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất yếu trong khu vực

Đất yếu phân bố ở khu vực thành phố Đà Nẵng có thể được chia thành ba nhóm chính sau:

- Đất sét, sét pha, cát pha d o mềm đến chảy

- Đất bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha trạng thái d o mềm đến chảy

- Đất cát mịn, cát bụi trạng thái d o đến chảy

Nói chung, đất mềm dính (sét, sét pha cát, cát pha sét) thường đặc trưng bằng

hệ số r ng, độ sệt, hệ số nén lún, hệ số thấm tương đối thấp Ngược lại, khối lượng tự nhiên, khối lượng thể tích khô, góc ma sát trong, lực dính kết, sức chịu tải, mô đun biến dạng… tương đối cao Nếu như thành tạo trầm tích loại sét, sét pha, thuộc nhóm đất mềm dính có các đặc trưng cơ lý biến đổi có quy luật nói trên thì bùn sét, bùn sét pha cát, bùn cát pha, than bùn của nhóm đất có thành phần, trạng thái, tính chất đặc biệt ở độ sâu lớn hơn lại có những tính chất cơ lý biến đổi theo quy luật ngược lại Một điểm đáng lưu ý nữa là trong loại đất này thường có một lượng vật chất hữu cơ cao

Do đó, bùn sét, bùn sét pha thường có giới hạn chảy và giới hạn d o cao hơn so với các giới hạn đó của đất loại sét, sét pha Tuy vậy, chỉ số d o lại không khác nhau là mấy giữa hai loại đất này Mặt khác ở bùn sét, bùn sét pha các loại có hệ số r ng lớn nhưng hệ số thấm gần như tương đương với giá trị hệ số thấm của đất loại sét, sét pha các loại

Trình tự độ nén chặt cao hơn của đất loại đất sét, sét pha cát, cát pha sét nằm trên so với thành tạo đất bùn, bùn sét pha, bùn cát pha, than bùn nằm bên dưới cũng quan sát thấy rõ Trong điều kiện địa hình cao, mực nước ngầm nằm sâu, khả năng thoát nước từ trong ra thuận lợi… thì tại những nơi phân bố bùn cát pha, cát pha, sét pha có các chỉ tiêu cơ lý không khác nhau là mấy so với giá trị tương ứng của các loại đất sét, sét pha có cùng thành phần thạch học

DUT.LRCC

Do vậy, để đạt đến khả năng phù hợp với mọi tính năng xây dựng công trình thì cần phải có biện pháp xử lý nền đất yếu cho phù hợp đồng thời phải có thời gian quan trắc xem xét từng phương pháp xử lý để đi đến thống nhất các giải pháp hợp lý ứng với từng loại đất yếu khác nhau

1.3 Đặc điểm và phân vùng địa chất ở khu vực huyện hòa vang

1.3.1 Đặc điểm địa chất ở khu vực huyện Hòa Vang

1 3 1 1 Lớ 1

Lớp Bùn sét lẫn hữu cơ này có bề dày lớp thay đổi từ 2m đến 12m Lớp bùn sét

thường có màu xám xanh – xám đen, hàm lượng hạt sét chiếm 30-65%, giá trị SPT thay đổi 1-4 búa/30cm

1 3 1 2 Lớ 2

Lớp Sét pha trạng thái d o mềm này có bề dày lớp thay đổi từ 1.5m đến 5m Lớp sét pha thường có màu xám xanh – xám vàng, giá trị SPT thay đổi 10-24 búa/30cm

1 3 1 3 Lớ 3

Lớp sét, trạng thái d o cứng, có bề dày lớp thay đổi từ 3,6m đến 6m Lớp này thường có màu xám xanh – xám trắng – nâu đỏ

1 3 1 4 Lớ 4

Lớp Cát sét, hạt trung, lẫn ít sỏi sạn, màu xám trắng đốm xam xanh hay vàng,

có chiều dày từ 3m đến 5m từ trạng thái d o cứng đôi ch d o mềm, màu xám xanh - xám vàng

1,9 – 2,2 g/cm3

1,7 – 1,95 g/cm3

1,8 – 2,4 g/cm3-Dung trọng khô

(g/cm3)

0,7 – 0,98 g/cm3

1,6 – 1,8 g/cm3

1.15 – 1.60 g/cm3

1,35 – 1,70 g/cm3

1.3.2 Phân vùng địa chất đất yếu công trình

Đề tài tiến hành phân vùng đất yếu phân chia khu vực huyện Hòa Vang ra các khu vực có đặc điểm tương đồng về loại đất yếu Nguyên tắc phân chia dựa trên sự đồng nhất của đơn vị địa mạo theo nguyên tắc nguồn gốc hình thái (vùng địa chất) cũng như sự đồng nhất về thạch học, và trật tự cấu trúc của các phức hệ thạch học (khu địa chất) và các số liệu thu thập được từ các l khoan địa chất

Địa chất huyện Hòa Vang có thể chia làm 3 vùng đất yếu điển hình khi xây dựng các công trình dân dụng:

- Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ

- Lớp 3: Sét trạng thái d o cứng

- Lớp 5: Cát, hạt nhỏ - trung

3m -:- 11m 3m -:- 8m 18m (lớp dưới cùng) DUT.LRCC

Hình 1.4 Bản đồ phân vùng địa chất

DUT.LRCC

H 1 5 Mặ ắ ị 3 ù

DUT.LRCC

1.4 Đặc điểm khai thác các công trình dân dụng đã và sẽ được xây dựng trên khu vực huyện hòa vang

1.4.1 Đặc điểm khai thác các công trình dân dụng đã được xây dựng trên khu vực huyện Hòa Vang

- Vùng địa chất 1:

Tên công trình: Trường mầm non Hòa Liên, THCS Nguyễn Tri Phương, trung tâm y tế xã Hòa Bắc, khu tái định cư Hòa Liên, mầm non số 2 Hòa Liên, THCS Nguyễn Bá Phát

- Vùng địa chất 3:

Tên công trình: Trường mầm non Hòa Phước, tiều học số 2 Hòa Phước, trụ sở làm việc xã Hòa Châu, THCS Nguyễn Văn Linh, tiểu học số 1 Hòa Châu, mầm non Hòa Tiến 1, THCS Hòa Phước

- Vùng địa chất 2:

Tên công trình: UBND xã Hòa Nhơn, tiểu học An Phước, THCS Trần Quốc Tuấn, THCS Đ Thúc Tịnh, Hội đồng nhân dân huyện Hòa Vang, Kho bạc huyện Hòa Vang,

- Vùng địa chất 3:

Tên công trình: Trường tiểu học Lê Kim Lăng, tiểu học số 1 Hòa Tiến, mầm non Hòa Châu 2, khu đô thị Phong Nam Hòa Châu, THCS cơ sở Nguyễn Hồng Ánh, THCS Nguyễn Phú Hường, trụ sở làm việc xã Hòa Tiến

1.5 Một số công trình đã áp dụng biện pháp xử lý đất yếu ở địa bàn huyện hòa vang

Tên công trình: Trường mầm non Hòa Tiến thôn La Bông, trường mà non Hòa Châu, Nhà văn hóa xã Hòa Liên, trụ sở ban chỉ huy quân sự xã Hòa Liên

DUT.LRCC

Các công trình đã áp dụng biện pháp đóng cọc tre (xem hình 1.6), đóng cọc tràm (xem hình 1.7), có chiều dài 2.5 mét, 25 cọc/1m2, gia cố nền đất yếu bằng đệm cát (xem hình 1.8)

H 1 9 T ó ọ e ử ý ề

H 1 10 T ó ọ ử ý ề

DUT.LRCC

Chọn vùng địa chất 1 có mặt cắt địa chất thường xuyên xuất hiện trong các khu quy hoạch để đưa vào nghiên cứu tính toán:

- Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ dày 8m

H 1 15 T ử ý ề ằ ọ e

DUT.LRCC

- Đối với nền đất yếu có chiều dày 3m trở lên: Giải phóng lựa chọn cấu tạo móng đặt trên lớp đất cứng xuyên qua tầng lớp đất yếu ( như cọc bê tông cốt thép) mà không đề xuất phương án xử lý đất yếu trước khi đặt móng dẫn đến lãnh phí kinh tế và kéo dài tiến độ thi công

H 1 16 L ọ ó ặ ề ớ

Để rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí trong xây dựng Tác giả kiến nghị đi vào nghiên cứu tổng hợp và đề xuất các biện pháp cải tạo nền đất yếu phù hợp với vùng địa chất điển hình có tầng lớp đất yếu thường xuyên xuất hiện và nằm trong

khu quy hoạch xây dựng các công trình dân dụng

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ KHOA HỌC CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

2.1 Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng

Đây là các giải pháp thường được sử dụng Khi áp dụng các biện pháp này phải nhằm đạt được hai mục tiêu:

Đảm bảo khả năng chịu lực (cường độ)của nền đất trong khi chịu tải trọng Đáp ứng độ lún cho phép phù hợp với thời gian thi công

Khi áp dụng các biện pháp này thì yêu cầu lớp trên nền đất yếu phải tiếp xúc với một lớp vật liệu thấm nước tốt Nếu vật liệu nền là đất dính thì phải làm một lớp đệm cát có chiều dày từ 0,5m đến 1m để tăng nhanh thời gian cố kết

Đắp nền theo từng giai đoạn

H 2 1 G ắ ề e ạ

Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đất ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp đất từng lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu tải tăng lên, có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo

Đắp trực tiếp trên đất yếu chỉ đảm bảo ổn định khi chiều cao đất đắp (bao gồm

cả phần đắp dự phòng lún)  chiều cao đắp giới hạn: Hgh Do vậy để áp dụng được giải pháp này phải tính dự báo độ lún tổng cộng và phải xác định được Hgh tuỳ thuộc vào sức chống cắt ban đầu và bề dày tầng đất yếu

Để xác định Hgh một cách nhanh chóng ngoài việc sử dụng các chương trình tính toán ổn định đã được lập sẵn, rất nhiều các tác giả đã tính và lập sẵn các toán đồ tiện dụng để tra Hgh tuỳ theo các yếu tố nói trên Rõ ràng khi chiều cao đất đắp cao và

độ lún lớn thì không thể đắp trực tiếp được

DUT.LRCC

Đắp dần theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) là lợi dụng tối đa thời gian thi công cho phép để tăng chiều cao đất đắp trực tiếp lên trị số Hgh Theo cách này đất đắp đến

Hgh gọi là giai đoạn I, tiếp đó duy trì tải trọng đắp trong một thời gian nhất định để chờ đất yếu phía dưới cố kết (tức là chờ cho sức chống cắt của đất yếu tăng thêm theo mức

độ cố kết đạt được trong thời gian) nhờ đó có thể tăng chiều cao đắp lên đến HghII (chiều cao đắp giới hạn sau khi đắp đến Hgh và chờ một thời gian) Đến đây lại có thể chờ để đắp giai đoạn III lên HghIII Trong quá trình đắp để tăng độ an toàn thi công nhiều tư vấn nước ngoài đã khống chế tốc độ đắp trung bình là 5cm/ngày

Giải pháp này rõ ràng bị khống chế bởi thời gian chờ cho phép phụ thuộc vào cách tính toán dự báo cố kết U=f(t))

2.1.1 Đắp bệ phản áp

H 2 2 G ắ 1

Bệ phản áp dùng khi đắp đất nền trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức

độ ổn định chống trượt trồi cho nền để đạt các yêu cầu về ổn định Bệ phản áp có vai trò như một đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền với các chiều cao lớn hơn,

do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn hơn Bệ phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chấm thấm nước So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp

bệ phản áp với một khối lượng đất đắp bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được momen của các lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy

Chiều cao bệ phản áp phải nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao đắp trực tiếp giới hạn Hgh và nên từ 1/3  1/2 chiều cao nền đắp chính Để tiết kiệm đất, chiều rộng bệ phản

áp L có thể rút xuống bằng (2/3  3/4) chiều dài chồi đất ứng với cung trượt nguy hiểm nhất (theo kinh nghiệm của một số nước chiều rộng L không cần phải chùm kín hết chiều dài chồi đất này)

DUT.LRCC

Bệ phản áp là giải pháp tăng độ ổn định của nền đắp chính nhưng cũng có thêm tác dụng là hạn chế thành phần lún do đất yếu bị đẩy ngang sang hai bên dưới tác dụng của tải trọng đắp chính Phải đắp bệ phản áp cùng một lúc với nền đắp chính, tuy nhiên đắp không cần đầm nén chặt

2.1.2 Gia tải tạm thời

Hình 2.3 Gi ề ắ ề

Phương pháp gồm có việc đặt một gia tải (thường là 2m-3m nền đắp bổ sung) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm t mà ở đó nền đắp sẽ đạt được độ lún cuối cùng dự kiến như trường hợp với nền đắp không gia tải Nói cách khác đây là phương pháp cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong một thời gian ngắn hơn

Để có hiệu quả thì theo kinh nghiệm các nước, chiều cao đắp thêm không được nhỏ quá (thường từ 2  3m) và thời gian duy trì tải trọng đắp thêm này ít nhất là 6 tháng Phần đắp gia tải trước không cần đầm nén và có thể dùng cả đất xấu lẫn hữu cơ Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểm toán sự ổn định của nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước và theo dõi khống chế tốc độ đắp phần đắp gia tải trước, nếu không rất dễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp gia tải trước khi chiều cao đắp tổng cộng vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường được kết hợp với giải pháp bệ phản áp

Gia tải phải phù hợp với điều kiện ổn định của nền đắp Phương pháp này chỉ nên dùng khi chiều cao tới hạn cao hơn nhiều so với chiều cao thiết kế

2.1.3 Nền đắp nhẹ

Nền đắp nhẹ là giải pháp giảm trọng lượng nền đắp tác dụng lên đất yếu Có thể

sử dụng hai cách sau đây:

Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện địa chất thủy văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đắp cũng như chiều cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm)

DUT.LRCC

Dùng vật liệu nhẹ để đắp nền: sử dụng các vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ thì có thể loại trừ các yếu tố bất lợi ản hưởng đến sự ổn định của nền đắp cũng như giảm nhỏ độ lún

Hiện nay ở các nước thường dùng:

Tro bay của nhà máy nhiệt điện để đắp nền trên đất yếu Để dễ đầm nén nên ung loại tro bay cỡ hạt từ 0,001  2mm, trong đó lượng hạt < 0,074mm nên chiếm dưới 45% và phải có lượng tổn thất khi nung là dưới 12%, loại này thường có dung trọng khô là 0,9  1,2T/m3 (tỉ trọng 2,1  2,2T/m3); lực dính và góc nội ma sát theo kết quả cắt phẳng tương ứng độ chặt 95% ở trạng thái bão hòa là C = 6  20kPa và  =

14  33o Trị số môđun đàn hồi có thể lấy từ 25  30Mpa Với tro bay có thể xây dựng theo hai cách:

+ Đắp nền toàn bằng tro bay và dùng loại đất có chỉ số d o  6, bọc cả phần đáy nền và cả 2 bên taluy như kiểu đắp cát

+ Đắp xen kẽ cứ hai lớp tro bay (m i lớp dày 15  20cm) lại đắp một lớp đất thường, hai bên m i lớp đều đắp đất bao loại có tính dính

Dùng các miếng polistiren có kích thước 0,61,250,5m xếp thành nền đường, trên đỉnh nền nên rải một lớp bê tông cốt thép dày 10cm để làm tầng bảo vệ và phân bố đều

áp lực Các lớp móng áo đặt trên lớp bê tông cốt thép này

2.1.4 Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật

H 2 4 Sử dụ ị ỹ ể ờ ộ ị

Nguyên lý của giải pháp này là dùng vải, lưới địa kỹ thuật làm cốt tăng cường ở đáy nền đắp, khu vực tiếp xúc giữa nền đắp và đất yếu Do bố trí cốt như vậy khối trượt của nền đắp nếu xảy ra sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng thêm mức độ ổn

O ( tâm trượt nguy hiểm nhất)

định cho nền đắp Tùy theo lực kéo tạo ra lớn hay nhỏ chiều cao đắp an toàn có thể vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh nhiều hay ít

Tăng cường ổn định bằng giải pháp này thi công rất đơn giản nhưng chú ý rằng giải pháp này không có tác dụng giảm lún và do vậy nó chỉ có thể sử dụng một mình khi độ lún trong phạm vi cho phép

Xu thế phát triển của giải pháp này là sử dụng các loại lưới vải địa kỹ thuật để tăng ma sát giữa đất yếu và lưới (có lợi cho việc tạo ra lực kéo), thậm chí người ta đã

sử dụng cả tầng đệm đáy bằng một lớp lồng cao 1m, các lồng này bằng lưới địa kỹ thuật kết cấu mạng tổ ong hoặc bằng lưới ô vuông polime móc chặt vào nhau sau đó

đổ chặt sỏi cuội, đá vào trong các lồng đó Khi đắp nền đắp cả khối lồng đá này chìm vào trong đất yếu tạo ra tác dụng chống lại sự phá hoại trượt trồi

Việc đặt một hoặc nhiều lớp thảm bằng vải địa kỹ thuật hoặc lưới địa kỹ thuật ở đáy của nền đắp sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ ổn định của nền chống lại sự trượt tròn Như vậy có thể tăng chiều cao nền đắp đất của từng giai đoạn không phụ thuộc vào sự lún trồi của đất Vải địa kỹ thuật còn có tác dụng phụ làm cho độ lún của đất dưới nền đắp được đồng đều hơn

2.1.5 Sử dụng hệ móng cọc

H 2 5 Sử dụ ó ọ e ị ỹ

Sử dụng giải pháp này tải trọng của nền đắp được truyền xuống nền cứng thông qua các cọc đóng hoặc cọc khoan, trên m i cọc gắn một tấm nhỏ nhằm truyền một phần tải trọng của nền đắp lên cọc Kỹ thuật này cho phép cải thiện độ ổn định và giảm

DUT.LRCC

độ lún Biện pháp này thường được sử dụng ở nền đắp của công trình có móng cọc, các khu vực cục bộ cần phải khống chế chặt chẽ độ lún đến vài centimet

Có thể sử dụng tất cả các loại cọc quen thuộc kể cả các cọc nhỏ như cọc tre, cọc

cừ tràm Việc chọn cọc phụ thuộc vào tính chất của đất yếu phải vượt qua Các cọc thường được gắn các tấm nhỏ bê tông cốt thép cách rời nhau để thu nhận tải trọng của nền đắp Đôi khi cũng làm một mũ móng liên tục trên các cọc Có thể rải một lớp thảm vải địa kỹ thuật trên các tấm nhỏ bê tông cố thép làm thành một cột đệm phân bố tải trọng trên các cọc Trên thực tế hiện nay thường sử dụng hai giải pháp là sàn bê tông cốt thép tựa trên hệ móng cọc (sàn cứng, ngoài ra có thể gọi là sàn truyền tải) và sử dụng lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (sàn mềm)

2.1.6 Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp trên móng cứng)

H 2 6 Sử dụ ữ ớ ị ỹ ó ọ

Dựa trên tính năng làm việc của vải địa kỹ thuật cường độ cao hay lưới địa kỹ thuật, sự kết hợp giữa các lớp vật liệu tăng cường địa kỹ thuật này với hệ móng cọc phía bên dưới Tải trọng nền đất đắp và các tải trọng chất thêm trên công trình sẽ được truyền lên hệ móng cọc thông qua hiệu ứng vòm trong đất và sự truyền tải của lớp lưới địa kỹ thuật

Giải pháp sử dụng lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc này tạo ra kết cấu nối tiếp giống như sàn truyền tải Hiệu quả của nó mang lại cao do giải quyết được độ lún tổng thể, hệ thống kết hợp này còn khắp phục tốt vấn đề chênh lệch lún, lưới địa

kỹ thuật còn tăng cường khả năng chịu cắt cho nền đất, nâng cao độ ổn định của nền đắp Chi phí xây lắp thấp hơn so với giải pháp sử dụng sàn bê tông cốt thép trên hệ móng cọc

DUT.LRCC

H 2 7 ơ ề ớ ị ỹ ó ọ

Trong quá trình xây dựng, hệ thống móng cọc sẽ được thi công trước, sau đó lưới địa kỹ thuật sẽ được đặt ở vị trí đầu các cọc Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, chiều cao đất đắp nền mà chọn số lớp lưới địa kỹ thuật cho hợp lý, thông thường số lớp lưới địa kỹ thuật lớn hơn một Khi sử dụng giải pháp này sẽ có sự phân bố lại ứng suất ở phần nền đắp, cơ chế truyền tải trọng cũng thay đổi, quá trình ứng xử khác hẳn

so với các trường hợp khác Với một chiều cao đất đắp hợp lý, vòm đất sẽ suất hiện trong nền đường đắp, toàn bộ tải trọng phía bên trên thông qua vòm đất sẽ được chuyển xuống đầu cọc rồi truyền xuống tầng đất tốt Lớp lưới địa kỹ thuật sẽ chịu phần tải trọng còn lại (dưới vòm đất) từ đó truyền lên đầu cọc

Qua thực tế về tình hình sử dụng giải pháp kết hợp giữa lưới địa kỹ thuật và hệ móng cọc ở Hoa kỳ, hiệu quả mang lại rất cao So với phương pháp chỉ sử dụng hệ móng cọc có mũ ở đầu, để thoả mãn yêu cầu đảm bảo an toàn kỹ thuật về độ lún thì tỉ

lệ phủ diện tích bề mặt thông qua mũ cọc thường là 60%-70%, nếu sử dụng phương pháp kết hợp nói trên, tỉ lệ này yêu cầu khoảng 10%-20% Bên cạnh đó, nếu so sánh với giải pháp sàn bê tông cốt thép trên hệ móng cọc thì giải pháp này có chi phí xây dựng thấp hơn

2.2 Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng

2.2.1 Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu (phương pháp thay đất)

Giải pháp này thích hợp lớp đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của tải trọng đắp Việc thay đất là đào bỏ lớp đất xấu để thay bằng đất tốt và đầm chặt Việc thay đất này sẽ khó khăn hơn khi thi công dưới nước (trường hợp thường gặp với than bùn) và thực tế chỉ giới hạn với các chiều sâu đến vài mét Mặt khác việc thay đất cũng thường ảnh hưởng đến môi trường (phải tìm các ch lấy đất và các ch đổ đất)

DUT.LRCC

H 2 8 G ớ

Việc thay thế toàn bộ hoặc một phần đất yếu bằng vật liệu có cường độ cao hơn

và ít biến dạng hơn sẽ khắc phục được toàn bộ hoặc một phần các vấn đề về lún và ổn định Có thể dùng cọc tre với mật độ 25cây/m² ( hoặc cọc tràm với mật độ 16cây/m² ) thay thế việc đào bớt lớp đất yếu trong phạm vi bằng chiều dài cọc đóng

2.2.2 Thoát nước cố kết theo biện pháp bấc thấm

Xử lý nền bằng bấc thấm là phương pháp thoát nước thẳng đứng sử dụng vật liệu chế tạo sẳn là bấc thấm Bấc thấm có chất dẽo được bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp với tính chất đặc trưng như sau:

Cho nước thấm qua lớp bọc ngoài

Lõi chính là đường tập trung nước và dẫn nước thoát ra ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa Lớp vải địa bọc ngoài có tính năng ngăn cách phần đường dẫn và môi trường đất bên ngoài, ngăn không cho các hạt đất len vào trong làm tắc nghẽn

Nguyên tắc cấu tạo xử lí nền bằng bấc thấm

Nền đắp

Thay lớp đất tốt

Nền đất tốt

Đất

DUT.LRCC

H 2 9 ạ ử ý ằ

H 2 10 T ề ằ

DUT.LRCC

Giải pháp xử lý đất yếu bằng bấc thấm chỉ phát huy hiệu quả cao ở những khu vực có bề dày không lớn (thường < 15m) Đối với giải pháp này cần thiết áp lực đất đắp hoặc đất yếu đủ lớn để nước trong đất yếu thoát ra ngoài, làm tăng tốc độ cố kết và cường độ đất nền Giải pháp này có ưu điểm là không cần cát lớn trong xử lý Nếu áp dụng giải pháp này cần có điều tra nghiên cứu chi tiết về đất yếu như hàm lượng hữu

cơ, thành phần khoáng hóa của đất vì nếu như đất có chưa hàm lượng hữu cơ lớn thì khả năng thoát nước từ đất yếu của bấc thấm rất khó khăn và hiệu quả không cao Mặt khác thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm cần có thời gian lưu tải tương đối dài để cố kết thấm cũng như phải khống chế tiến trình đắp

Ưu điểm:

- Máy thi công nhẹ và có thể thi công liên tục

- Không rung và ồn khi thi công

H 2 11 Xử ý ề ằ ú

DUT.LRCC

Giải pháp được thực hiện bằng cách đặt một màng mỏng kín trên mặt đất và bơm hút chân không Các bơm này được nối với mạng lưới thoát nước ngang và một mạng lưới đường thấm thẳng đứng Áp lực nước l r ng giảm dần và ứng suất trong đất tăng bằng ứng suất tổng Việc tạo chân không này tối đa tương đương với 4 mét đất đắp lại, giảm được thời gian cố kết và không sợ mất ổn định của đất dưới tác dụng của tải trọng

Ưu điểm:

Giảm thời gian gia tải

Máy thi công nhẹ và có thể thi công liên tục

Không rung và ồn khi thi công

Chất lượng vật liệu thoát nước ổn định

Nhược điểm:

Ít kinh nghiệm cho diện gia tải lớn và chiều dài thoát nước lớn

Ít kinh nghiệm thi công ở Việt Nam hay gặp rủi ro, tốn kém

2.2.4 Thoát nước cố kết theo biện pháp cọc cát

2 2 4 1 N ữ ý ờ ẳ

Đường thấm thẳng đứng gồm một cột vật liệu thấm nước và thoát nước tự do nằm trong một vạch thẳng đứng được tạo thành trong đất yếu và một lớp cát đệm rải trên nền thiên nhiên Chức năng của đường thấm thẳng đứng là làm thành một tuyến thoát nước nhân tạo để tăng nhanh tốc độ cố kết cho đất yếu nằm dưới nền đất đắp

Khi chất tải lên lớp đất yếu nước l r ng chịu một áp lực, sinh ra một gradien thủy lực và bị đẩy ra đường giới hạn của lớp đất yếu Nếu không có đường thấm thẳng đứng thì thời gian nước thấm từ l r ng chứa nước tới bề mặt thấm nước sẽ chậm hơn thời gian yêu cầu để đạt một độ cố kết cho trước

Đường thấm thẳng đứng tạo thành một đường thoát nước nhân tạo gần nhất của nước l r ng để tăng nhanh độ cố kết Để đạt được mục tiêu này phải bố trí khoảng cách của các đường thấm thẳng đứng thích hợp nhằm cho việc thoát nước và cố kết tăng nhanh và cho phép đạt được độ cố kết mong muốn trong thời gian quy định

Với một đồ án thiết kế kinh tế và tối ưu thì mối tương quan giữa chiều dày của lớp đất yếu, độ thấm thẳng đứng và nằm ngang của nó, khoảng cách và đường kính giếng cát phải thật rõ ràng Vì vậy mục đích của bản thuyết minh tính toán là phải thỏa mãn các mối tương quan này bằng cách giải thích giếng cát thiết kế thoát nước ra như thế nào

Cũng cần lưu ý là việc tác dụng tải trọng gia tải phải gây ra một áp lực lớn hơn

áp lực nước l r ng, áp lực chủ động cần thiết để đẩy nhanh việc thoát nước l r ng để tăng hiệu suất của đường thấm thẳng đứng

DUT.LRCC

Bố trí các phương tiện thoát nước theo phương thẳng đứng (giếng cát, bấc thấm) nước cố kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụng của tải trọng đắp sẽ có điều kiện thoát nước nhanh (thoát nước theo phương nằm ngang ra giếng cát hoặc bấc thấm rồi theo chúng thoát ra mặt đất tự nhiên) Phương pháp này thường được áp dụng khi tầng đất yếu có bề dày lớn.Tuy nhiên để đảm bảo phát huy được hiệu quả thoát nước này thì chiều cao đắp tối thiểu nên là 4m

ọ

K

Một cột cát liên tục có tiết diện ngang hình tròn, đường kính không đổi được hình thành sau quá trình đưa một lượng cát chọn lọc vào trong tầng đất yếu qua ống vách bằng phương pháp ấn và rút ống vách Cọc cát được dùng để dẫn nước từ dưới nền đất yếu lên tầng đệm cát phía trên và thoát ra ngoài, nhờ đó tăng tốc độ cố kết, tăng nhanh sức chịu tải do thay đổi một số chỉ tiêu cơ lý cơ học về sức kháng cắt của bản thân đất yếu

Xử lý nền bằng cọc cát: Làm các đường thấm bằng vật liệu cát đóng xuống bên dưới nền có tác dụng thoát nước cho nền Biện pháp thoát nước thẳng đứng bằng cọc cát được áp dụng phổ biến để xử lý đất yếu có bề dày lớn Cọc cát được dùng bằng cát hạt trung hoặc thô[4][5] Áp dụng biện pháp xử lý bằng cọc cát đạt được hai mục đích chính sau:

- Tăng nhanh độ cố kết của nền đất do đó giảm được thời gian lưu tải

Tăng cường độ của đất nền, đảm bảo độ lún của nền đất yếu

Nhiệm vụ đặt ra là làm thế nào để rút ngắn thời gian lún để đảm bảo tiến độ xây dựng, đảm bảo độ lún còn lại sau khi đưa công trình vào sử dụng không vượt quá độ lún cho phép Thông thường người ta dùng cọc cát có đường kính = 30 ÷ 40cm, được đóng vào nền đất bão hoà nước đến độ sâu thiết kế để làm chức năng như những đường thoát nước ngắn nhất, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết nền đất yếu đó Do đó, phương pháp này luôn luôn được kèm thêm đệm cát hay tải trọng ngoài chất lên trên

bề mặt của tầng đất cần gia cố (gọi là gia tải trước) Lớp đất yếu bão hoà nước càng dày, phương pháp sử dụng càng hiệu quả về độ lún

Tác dụng cọc cát trong xử lý nền:

Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm cho công trình xây dựng ở trên nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều

Tăng độ ổn định về cường độ của nền đất yếu dưới nền do nền thoát nước nhanh, cố kết nhanh Vì vậy đẩy nhanh tiến độ thi công, đảm bảo an toàn trong khai thác sử dụng

DUT.LRCC

H 2 12 Sơ ồ ý ớ ẳ ằ

Cần lưu ý rằng khi sử dụng cọc cát gia cố nền đất yếu cần đảm bảo đạt được độ đồng đều của cát trong suốt chiều dài cọc cát, tránh hiện tượng đứt đầu cọc cát dưới tác dụng các loại tải trọng Xử lý nền đất yếu bằng cọc cát sẽ phát huy hiệu quả cao nếu đất yếu có hàm lượng hữu cơ không lớn (thường <10%) và tải trọng đắp lớn hơn

áp lực tiền cố kết của đất yếu

T ọ [5]

Trình tự thi công gia cố nền đất bằng cọc cát được thực hiện theo các bước sau:

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng thi công

- Bước 2: Thi công lớp vải kỹ thuật ngăn cách

- Bước 3: Thi công lớp đệm cát thoát nước ngang và hệ thống thoát nước bề mặt

- Bước 4: Thi công cọc cát (thi công thí điểm; thi công đại trà)

- Bước 5: Thi công hệ thống quan trắc

- Bước 6: Đắp vật liệu gia tải và dỡ tải

DUT.LRCC

H 2 13 Xử ý ề ằ

P ơ ể [6]

Nền sau khi gia cố bằng cọc cát được tính toán kiểm tra theo TCVN 9362-2012

về tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình:

- Trạng thái giới hạn thứ nhất dựa vào sức chịu tải (cường độ)

max

II gh z

at

P k

max : Ứng suất lớn nhất theo phương đứng tại đáy móng

P II gh : Tải trọng giới hạn thứ II của nền (tính theo Cơ học đất)

kat : Hệ số an toàn thường chọn từ 1,5  2

ng

max : Ứng suất lớn nhất tác dụng theo phương ngang tại mặt bên của móng

Rng : Sức chịu tải theo phương ngang của nền

- Trạng thái giới hạn thứ hai dựa vào biến dạng (độ lún)

gh

Trong đó:

S : Tổng độ lún của công trình được tính theo phương pháp cộng từng lớp

Sgh: Độ lún cho phép đối với công trình dân dụng

DUT.LRCC