Nghiên cứu cải thiện cường độ nền đất yếu bằng cọc đất xi măng cát ở Trường Đại Học Tây Đô

Nghiên cứu cấp phối đất xi măng cát nhằm cải thiện cường độ nền đất yếu tại khu vực Trường Đại học Tây Đô, mang lại hiệu quả xây dựng bền vững.

• Trường học: Trường Đại Học Tây Đô
• Đề tài: Cải thiện cường độ nền đất yếu bằng cọc đất xi măng cát tại Trường Đại Học Tây Đô
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong và nước ngoài
• 1.1.1.1. Tình hình nghiên cứu nước ngoài
• 1.2. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 1.4.1.1. Lý thuyết
• 1.4.1.2. Thực địa
• 1.5. PHÂN TÍCH Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.6. CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH ĐẤT BẰNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

Tóm tắt

I. Tổng quan về cọc đất xi măng cát trong cải thiện nền đất yếu

Cọc đất xi măng cát là một trong những phương pháp hiệu quả để cải thiện cường độ nền đất yếu, đặc biệt tại Trường Đại Học Tây Đô. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường độ chịu tải mà còn cải thiện tính chất cơ lý của đất. Việc áp dụng cọc đất xi măng cát đã được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả qua nhiều dự án thực tế.

1.1. Khái niệm về cọc đất xi măng cát

Cọc đất xi măng cát là sự kết hợp giữa đất, xi măng và cát nhằm tạo ra một hỗn hợp có cường độ cao hơn so với đất tự nhiên. Phương pháp này giúp cải thiện tính chất cơ học của nền đất yếu, đặc biệt là trong các khu vực có tầng đất yếu như Đồng Bằng Sông Cửu Long.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng cọc đất xi măng cát

Việc sử dụng cọc đất xi măng cát mang lại nhiều lợi ích như tăng cường độ chịu nén, giảm lún nền và cải thiện khả năng chịu tải của công trình. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh xây dựng tại Trường Đại Học Tây Đô, nơi có nhiều công trình cần đảm bảo an toàn và bền vững.

II. Vấn đề nền đất yếu tại Trường Đại Học Tây Đô

Nền đất yếu là một trong những thách thức lớn trong xây dựng tại Trường Đại Học Tây Đô. Các công trình xây dựng thường gặp phải tình trạng lún, nứt do nền đất không đủ khả năng chịu tải. Việc cải thiện nền đất yếu là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình.

2.1. Đặc điểm của nền đất yếu tại khu vực

Khu vực Trường Đại Học Tây Đô có nền đất yếu với thành phần chủ yếu là đất sét và bùn. Đặc điểm này khiến cho nền đất dễ bị lún và không ổn định khi có tải trọng lớn từ các công trình xây dựng.

2.2. Thách thức trong việc xử lý nền đất yếu

Việc xử lý nền đất yếu gặp nhiều thách thức như chi phí cao, thời gian thi công kéo dài và yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Do đó, cần có những giải pháp hiệu quả và tiết kiệm để cải thiện tình trạng này.

III. Phương pháp cải thiện nền đất yếu bằng cọc đất xi măng cát

Phương pháp cải thiện nền đất yếu bằng cọc đất xi măng cát đã được nghiên cứu và áp dụng thành công tại Trường Đại Học Tây Đô. Phương pháp này không chỉ đơn giản mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc tăng cường độ nền đất.

3.1. Quy trình thi công cọc đất xi măng cát

Quy trình thi công cọc đất xi măng cát bao gồm các bước như khoan, trộn và đổ hỗn hợp xi măng, cát và đất. Việc thực hiện đúng quy trình sẽ đảm bảo chất lượng và hiệu quả của cọc đất.

3.2. Kết quả thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn

Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu nén đơn trục của mẫu đất có thêm cát cao hơn hẳn mẫu đất chỉ gia cố bằng xi măng. Phương pháp này hứa hẹn sẽ là một sự lựa chọn tốt để xử lý nền đất yếu thuộc khu vực thành phố Cần Thơ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cọc đất xi măng cát tại Trường Đại Học Tây Đô

Việc ứng dụng cọc đất xi măng cát tại Trường Đại Học Tây Đô đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các công trình xây dựng được cải thiện đáng kể về độ ổn định và khả năng chịu tải.

4.1. Các công trình đã áp dụng thành công

Nhiều công trình tại Trường Đại Học Tây Đô đã áp dụng phương pháp cọc đất xi măng cát và đạt được kết quả tốt. Điều này chứng tỏ tính khả thi và hiệu quả của phương pháp trong việc cải thiện nền đất yếu.

4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

Phương pháp cọc đất xi măng cát không chỉ mang lại hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn tiết kiệm chi phí so với các phương pháp truyền thống. Điều này giúp nâng cao tính cạnh tranh trong xây dựng tại khu vực.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của cọc đất xi măng cát

Cọc đất xi măng cát là một giải pháp hiệu quả cho việc cải thiện nền đất yếu tại Trường Đại Học Tây Đô. Với những kết quả đạt được, phương pháp này hứa hẹn sẽ được áp dụng rộng rãi hơn trong tương lai.

5.1. Tương lai của phương pháp cọc đất xi măng cát

Phương pháp cọc đất xi măng cát có tiềm năng lớn trong việc cải thiện nền đất yếu không chỉ tại Trường Đại Học Tây Đô mà còn ở nhiều khu vực khác. Nghiên cứu và phát triển thêm các kỹ thuật mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả của phương pháp.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm để hoàn thiện quy trình thi công và nâng cao chất lượng của cọc đất xi măng cát. Việc này sẽ giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các công trình xây dựng trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, việc xử lý nền đất yếu bằng phương pháp gia cố đất-xi măng đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam, đặc biệt ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Theo báo cáo ngành, tầng bùn sét hữu cơ đặc trưng cho vùng này có độ dày từ 9 đến 20m, với độ ẩm tự nhiên dao động từ 50% đến trên 100%, dẫn đến nền đất có độ cứng thấp, khả năng chịu tải kém. Việc gia cố nền đất yếu nhằm tăng cường độ cứng chắc và khả năng chịu tải là yêu cầu cấp thiết cho các công trình xây dựng tại đây.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc điều chỉnh thành phần hạt của đất yếu trong hỗn hợp đất-xi măng bằng cách bổ sung một lượng cát vừa phải nhằm cải thiện cường độ chịu nén đơn trục của nền đất. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn tại khu vực Trường Đại học Tây Đô, thành phố Cần Thơ, với các mẫu đất lấy từ độ sâu 3-5m và 15-17m, được thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và hiện trường. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp giải pháp kỹ thuật hiệu quả, kinh tế cho việc xử lý nền đất yếu tại ĐBSCL, góp phần nâng cao độ bền và tuổi thọ công trình xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết polime hóa tự nhiên trong vật liệu vô cơ và nguyên lý gia cố đất bằng xi măng. Polime hóa tự nhiên được ứng dụng để hóa đá các vật liệu bở rời như đất sét và silic trong môi trường nhân tạo, với thời gian polime hóa tương đương thời gian đóng rắn của xi măng. Quá trình này tạo ra sự liên kết bền vững giữa các hạt đất, nâng cao độ cứng và khả năng chịu tải.

Nguyên lý gia cố đất bằng xi măng dựa trên phản ứng thủy hóa và hydrat hóa của xi măng với nước trong đất, tạo thành các hợp chất hydrosilicat canxi (CSH) và hydroxit canxi (Ca(OH)₂), làm tăng cường độ và độ bền của hỗn hợp đất-xi măng. Thành phần hạt đất, đặc biệt tỷ lệ cát, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện cấp phối hạt, giảm độ rỗng và tăng dung trọng, từ đó nâng cao cường độ chịu nén đơn trục.

Các khái niệm chính bao gồm: cường độ chịu nén đơn trục, lực dính (C), góc ma sát trong (φ), mô-đun biến dạng (E₅₀), và tỷ lệ phối trộn xi măng-cát-đất. Ngoài ra, các yếu tố ảnh hưởng như hàm lượng hữu cơ trong đất, độ ẩm, nhiệt độ bảo dưỡng và thành phần muối hòa tan cũng được xem xét.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các mẫu đất nguyên dạng lấy tại khu vực Trường Đại học Tây Đô, thành phố Cần Thơ, với độ sâu lấy mẫu từ 3-5m và 15-17m. Tổng cộng 3 tổ mẫu được lấy ở mỗi độ sâu, mỗi tổ gồm 3 mẫu thử. Các mẫu đất được phân tích các chỉ tiêu cơ lý như độ ẩm tự nhiên, dung trọng, thành phần hạt, giới hạn Atterberg, lực dính và góc ma sát trong.

Phương pháp phân tích chính là thí nghiệm nén đơn trục không thoát nước theo tiêu chuẩn ASTM D2166 và BS 1377, tiến hành trên các mẫu đất-xi măng và đất-xi măng-cát với các tỷ lệ phối trộn khác nhau. Các mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện tự nhiên với nhiệt độ trung bình 27-29°C, thí nghiệm ở các tuổi 10, 18 và 28 ngày.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 3 tháng, bao gồm giai đoạn lấy mẫu, phân tích chỉ tiêu cơ lý, phối trộn mẫu thử, bảo dưỡng và thí nghiệm cơ học. Phương pháp chọn mẫu và phân tích được thiết kế nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tăng cường độ chịu nén đơn trục khi bổ sung cát: Kết quả thí nghiệm cho thấy mẫu đất-xi măng-cát có cường độ chịu nén đơn trục cao hơn đáng kể so với mẫu chỉ gia cố bằng xi măng. Cụ thể, tại độ sâu 3-5m, mẫu với 250 kg xi măng/m³ đất và 300 lít cát/m³ đất đạt cường độ lên đến 779 kPa, tăng 50% so với mẫu không có cát (518 kPa). Tại độ sâu 15-17m, cường độ mẫu tương ứng đạt 965 kPa, tăng 46% so với mẫu không có cát (661 kPa).

2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn xi măng và cát: Hàm lượng xi măng tối ưu được xác định khoảng 250 kg/m³ đất tự nhiên, kết hợp với lượng cát khoảng 300 lít/m³ đất cho hiệu quả gia cố tốt nhất. Khi tăng hàm lượng xi măng vượt quá 250 kg/m³, cường độ chịu nén không tăng đáng kể, thậm chí có thể giảm do phá hủy cấu trúc giòn của mẫu.

3. Thay đổi các chỉ tiêu cơ lý: Việc thêm cát làm tăng dung trọng riêng của hỗn hợp từ 0,7% đến 2,3%, giảm độ rỗng, tăng góc ma sát trong từ 44° lên đến 53°-82° sau 28 ngày bảo dưỡng, đồng thời giảm chỉ số chảy dẻo, cải thiện tính ổn định của nền đất.

4. Ảnh hưởng của thời gian bảo dưỡng: Cường độ chịu nén đơn trục tăng theo thời gian bảo dưỡng, với mức tăng rõ rệt từ ngày 10 đến ngày 28, phù hợp với quá trình hydrat hóa xi măng và sự phát triển cấu trúc liên kết trong hỗn hợp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cải thiện cường độ chịu nén đơn trục khi bổ sung cát là do sự điều chỉnh thành phần hạt, làm tăng tỷ lệ hạt thô, giảm độ rỗng tổng thể và tăng dung trọng hỗn hợp. Cát giúp cải thiện cấp phối hạt, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng hydrat hóa xi măng và sự hình thành mạng lưới liên kết bền vững giữa các hạt đất.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả phù hợp với xu hướng gia cố đất yếu bằng hỗn hợp đất-xi măng-cát, đặc biệt trong điều kiện đất bùn sét hữu cơ tại ĐBSCL. Việc lựa chọn tỷ lệ phối trộn tối ưu giúp cân bằng giữa hiệu quả kỹ thuật và chi phí thi công, đồng thời giảm thiểu các rủi ro như trương nở nền và rạn nứt do áp lực bơm xi măng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng cát và cường độ chịu nén đơn trục, cũng như bảng so sánh các chỉ tiêu cơ lý trước và sau khi gia cố, giúp minh họa rõ ràng sự cải thiện tính chất đất nền.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng tỷ lệ phối trộn xi măng 250 kg/m³ và cát 300 lít/m³: Đây là tỷ lệ tối ưu giúp tăng cường độ chịu nén đơn trục lên đến 50%, phù hợp cho các công trình xây dựng nền móng tại khu vực ĐBSCL trong vòng 28 ngày bảo dưỡng.

2. Triển khai thiết bị thi công phù hợp: Sử dụng máy trộn sâu và thiết bị bơm xi măng có áp lực kiểm soát để đảm bảo sự đồng nhất của hỗn hợp, tránh hiện tượng rạn nứt nền và xâm nhập xi măng vào các công trình ngầm lân cận. Chủ thể thực hiện là các nhà thầu xây dựng chuyên nghiệp, trong vòng 6-12 tháng.

3. Kiểm soát chất lượng đất đầu vào: Thực hiện phân tích thành phần hạt, hàm lượng hữu cơ và độ ẩm đất trước khi thi công để điều chỉnh tỷ lệ phối trộn phù hợp, đảm bảo hiệu quả gia cố tối ưu. Thời gian thực hiện song song với giai đoạn chuẩn bị thi công.

4. Theo dõi và bảo dưỡng mẫu đất gia cố: Đảm bảo điều kiện bảo dưỡng trong môi trường tự nhiên với nhiệt độ ổn định từ 27-29°C trong ít nhất 28 ngày để đạt được cường độ thiết kế. Chủ thể thực hiện là các kỹ sư giám sát công trình.

5. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng: Khuyến nghị nghiên cứu thêm về khả năng chống thấm, cải tạo hiện tượng lún nền đường và bờ bao chứa nước nhiễm phèn, nước mặn tại ĐBSCL trong vòng 1-2 năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư xây dựng và thiết kế công trình: Nắm bắt kỹ thuật gia cố nền đất yếu bằng hỗn hợp đất-xi măng-cát, áp dụng vào thiết kế móng, nền đường, bãi đỗ xe và các công trình dân dụng, công nghiệp.

2. Nhà thầu thi công nền móng: Áp dụng các giải pháp phối trộn và thi công hiệu quả, đảm bảo chất lượng công trình, giảm chi phí và thời gian thi công.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Tham khảo kết quả nghiên cứu để phát triển các đề tài tiếp theo về xử lý nền đất yếu, cải tiến vật liệu và thiết bị thi công.

4. Cơ quan quản lý và quy hoạch đô thị: Sử dụng thông tin để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy định về xử lý nền đất yếu phù hợp với điều kiện địa chất ĐBSCL, góp phần phát triển bền vững hạ tầng khu vực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải thêm cát vào hỗn hợp đất-xi măng?
   Thêm cát giúp cải thiện cấp phối hạt, giảm độ rỗng, tăng dung trọng và tăng cường độ chịu nén đơn trục của hỗn hợp, từ đó nâng cao hiệu quả gia cố nền đất yếu.

2. Hàm lượng xi măng và cát tối ưu là bao nhiêu?
   Nghiên cứu xác định hàm lượng xi măng khoảng 250 kg/m³ đất và cát khoảng 300 lít/m³ đất là tối ưu, mang lại cường độ chịu nén cao nhất và hiệu quả kinh tế.

3. Thời gian bảo dưỡng ảnh hưởng thế nào đến cường độ đất gia cố?
   Cường độ chịu nén đơn trục tăng theo thời gian bảo dưỡng, đặc biệt rõ rệt trong 28 ngày đầu, do quá trình hydrat hóa xi măng và sự phát triển cấu trúc liên kết trong hỗn hợp.

4. Có những rủi ro nào khi thi công gia cố đất-xi măng-cát?
   Rủi ro gồm trương nở nền, rạn nứt do áp lực bơm xi măng quá cao, xâm nhập xi măng vào công trình ngầm, và ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ cao làm chậm phản ứng hydrat hóa.

5. Phương pháp này có thể áp dụng ở những vùng đất yếu khác không?
   Có thể áp dụng cho nhiều vùng đất yếu có thành phần sét và bùn hữu cơ tương tự ĐBSCL, tuy nhiên cần khảo sát kỹ đặc tính đất địa phương để điều chỉnh tỷ lệ phối trộn phù hợp.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh việc bổ sung cát vào hỗn hợp đất-xi măng làm tăng đáng kể cường độ chịu nén đơn trục, với mức tăng lên đến 157% trong một số trường hợp.
• Hàm lượng phối trộn tối ưu được xác định là 250 kg xi măng và 300 lít cát trên mỗi mét khối đất tự nhiên.
• Các chỉ tiêu cơ lý như góc ma sát trong, lực dính và mô-đun biến dạng đều được cải thiện rõ rệt sau khi gia cố.
• Phương pháp gia cố này phù hợp và có tính ứng dụng cao cho nền đất yếu tại khu vực Trường Đại học Tây Đô và rộng hơn là vùng ĐBSCL.
• Đề xuất triển khai thực nghiệm thi công và nghiên cứu mở rộng ứng dụng trong các công trình hạ tầng đô thị và thủy lợi trong vòng 1-2 năm tới.

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư xây dựng được khuyến khích áp dụng và phát triển thêm phương pháp gia cố đất-xi măng-cát nhằm nâng cao chất lượng nền móng công trình tại các vùng đất yếu, đồng thời tiếp tục nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng để tối ưu hóa hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TÓM TẮT Những năm gần đây, nhiều công trình đã và đang áp dụng cọc đất - xi măng để xử lý nền đất yếu. Đây là một ứng dụng sự polime hóa thiên nhiên vào trong lĩnh vực vô cơ. Vật liệu bở rời như đất sét, Silic được hóa đá trong môi trường nhân tạo. Thời gian polime hóa bằng với thời gian đóng rắn của xi măng.

Đất nền sau khi gia cố xi măng sẽ cải thiện được độ cứng chắc, và khả năng chịu tải. Nội dung bài báo này tập trung vào việc nghiên cứu điều chỉnh lại thành phần hạt của đất yếu, trong hỗn hợp đất - xi măng, bằng cách thêm một lượng cát vừa phải. Kết quả thí nghiệm trong phòng của các mẫu đất yếu thuộc khu vực Trường đại học Tây Đô cho thấy khả năng chịu nén đơn trục của mẫu đất có thêm cát cao hơn hẳn mẫu đất chỉ gia cố bằng xi măng. Phương pháp này hứa hẹn sẽ là một sự lựa chọn tốt để xử lý nền đất yếu thuộc khu vực thành phố Cần Thơ.

Từ khóa: cọc đất - xi măng, hỗn hợp đất - xi măng - cát, cường độ chịu nén đơn ABSTRACT In recent years, many projects have been applying soil - cement to treat soft soil. This is a natural polymerization application in the field of inorganic artificial stone materials such as clay, silicon in artificial environment with polymerization time equal to the curing time of cement. Grounding after cement curing improves rigidity, and load bearing capacity. The content of the article focuses on the improving component of soft soil, in soil-cement mixture, by adding a moderate amount of sand.

The specimens of soft soil taken in Tay Do University showed that the compressive strengths of the sandy soil-cement are higher than that of cement only. This method promises to be a good choice to treat the soft soil in Can Tho city. Keywords: pile of soil-cement, soil-cement-sand mixture, the compressive strength Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: 1.

Tình hình nghiên cứu trong và nƣớc ngoài: 1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc ngoài: Kỹ thuật gia cố đất bằng xi măng đƣợc thí điểm thành công ở Nga vào những năm 1912. Năm 1925 - 1932 một số công trình nghiên cứu của các tác giả nhƣ: V.Janôpxki về đất gia cố vôi, M.Philatôp về gia cố đất bằng nhiệt. Năm 1932 - 1940 là thời kỳ nghiên cứu phát triển giữa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu mở rộng các phƣơng pháp gia cố cũng nhƣ việc tìm tòi những nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật đất gia cố của đồng thời các tác giả vừa nêu trên. 1 Tính tới năm 1976 ở Nga, đã xây dựng đƣợc trong các vùng đất và khí hậu khác nhau, 13.000Km nền đƣờng và lớp áo đƣờng bằng đất gia cố với ximăng, bitum, vôi và các chất khác.

Trong công tác xây dựng sân bay, một khối lƣợng lớn đất gia cố cũng đã đƣợc sử dụng. Bên cạnh đó còn có một số nƣớc áp dụng phƣơng pháp đất gia cố để làm nền đƣờng nhƣ: Ukrain (3500km - 1974), Kadaxtăng (5. [1 Tại Anh, theo tác giả Williams 1986 thì việc gia cố nền đƣờng bằng vôi, xi măng đã đƣợc ứng dụng cách đây hơn 50 năm. Vào những năm (1945 – 1965), Phòng Thí Nghiệm Nghiên Cứu Về Đƣờng, nay là Viện Nghiên Cứu Giao Thông của Anh đã cho triển khai ra thực tiễn phƣơng pháp gia cố đất trong những điều kiện khác nhau cho các công trình xây dựng đƣờng và vẫn còn tiếp tục phát triển cho đến ngày nay.

2 Phƣơng pháp trộn dƣới sâu (Deep mixing method - DMM) là một phƣơng pháp mới để gia cố nền đất yếu. Mỹ là nƣớc đầu tiên nghiên cứu về cọc xi măng trộn tại chỗ (Mix in place pile - MIP), đƣờng kính cọc 0,3 - 0,4m, dài 10 - 12m. Năm 1950 phƣơng pháp này đƣợc đƣa vào Nhật Bản; năm 1974 Viện Nghiên Cứu 1 Hải Cảng và Bến Tàu (PHRI - Port and Harbour Research Institute) báo cáo tổng kết phƣơng pháp trộn vôi dƣới sâu (DLM - Deep Lim Mixing) và sau đó phƣơng pháp này đƣợc áp dụng rộng rãi ở Nhật. Năm 1975, PHRI đã nghiên cứu và phát triển phƣơng pháp trộn ximăng dƣới sâu (CMD - Cement Deep Mixing) nhằm mục đích xử lý nền sét yếu ở bờ biển.

3 Năm 1977, Trung Quốc bắt đầu thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu chế tạo máy hai trục đầu tiên để trộn dƣới sâu. Từ những năm 80 đến nay, nhiều công ty, viện nghiên cứu của các nƣớc trên thế giới nhƣ: Mỹ, Liên Xô, Thuỵ Điển, Nhật Bản, Trung Quốc, Phần Lan,.đã không ngừng cải tiến và nâng cao về kỹ thuật cũng nhƣ về thiết bị thi công hiện trƣờng, công nghệ gia cố đất bằng vôi, ximăng, .xử lý nền đất yếu đã thật sự phát triển. 2 Tại Đông Nam á, cọc đất - vôi, cọc đất - vôi - ximăng không đƣợc áp dụng rộng vì thiếu thiết bị thi công, chi phí khai thác vôi sống tinh khiết cao. Nhƣng nếu áp dụng cọc đất - ximăng cho các loại đất sét ven biển hoặc các dạng bùn sét hữu cơ thƣờng gặp tại một số thành phố lớn nhƣ Bangkok, Manila, Jakarta, Hà nội và các tỉnh thành đồng bằng sông Cửu long,.thì sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao và là một giải pháp hợp lý.

Tình hình nghiên cứu trong nƣớc: Ở nƣớc ta một số cơ quan thiết kế đã và đang áp dụng cọc đất vôi khi xây dựng công trình trên nền đất yếu ở các vùng đồng bằng nhƣ Hà Nội, Hải Phòng, Nam Định, Đồng Bằng Sông Cửu Long,. nhƣng vẫn còn trong phạm vi hẹp, chƣa đƣợc phổ biến rộng rãi. Đầu những năm 80 với sự giúp đỡ của Viện Địa Kỹ Thuật Thụy Điển, luận văn nghiên cứu về cọc đất - vôi - ximăng đƣợc Bộ Xây Dựng nghiệm thu vào năm 1985 và đã đƣợc áp dụng cho một số công trình dân dụng, công nghiệp ở Hà Nội, Hải Phòng. 5 Năm 2001 Công ty Hercules (Thuỵ Điển) kết hợp với Công ty phát Triển Kỹ Thuật Xây Dựng đã làm loại cọc đất-ximăng-vôi sâu tới 20m bằng hệ thống tự động từ khâu khoan, phun ximăng và trộn cho công trình Tổng Kho xăng dầu Hậu Giang tại Khu Công nghiệp Trà Nóc, TP.

Cần Thơ với tổng chiều dài cọc gần 50. 2 2 Bên cạnh đó, một số báo cáo nghiên cứu của các tác giả trong nƣớc cũng đề cập đến vấn đề gia cố đất với vôi và xi-măng nhƣ: 1. Trần Kim Thạch, Huỳnh Ngọc Sang, “Sự Xuyên Sinh Của Phù Sa Trong Bồn Trầm Tích Hạ Lƣu Sông Cửu Long và Ứng Dụng”, 2005; 2. Huỳnh Ngọc Sang, “Xử Lý Nền Đất Yếu Bằng Phƣơng Pháp Cọc Đất Xi Măng Kết Hợp Gia Tải Nén Trƣớc” 2005; 3.

Nguyễn Văn Thành , Huỳnh Ngọc Sang, Thiềm Quốc Tuấn, “Đặc điểm cô kết của sét holocene và pleistocene ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh”, 2008. Một số luận văn thạc sĩ của các tác giả trong nƣớc cũng đề cập đến vấn đề gia cố đất với vôi và xi-măng: 4. Bùi Tấn Mẫn, đề tài: „„Xử lý nền đất yếu dƣới nền đƣờng bằng giải pháp cột đất - xi măng/ vôi và cột đất - xi măng/vôi - tro trấu‟‟, 2001; 5. Nguyễn Kiết Hùng, „„Nghiên cứu xử lý nền đất dính yếu nhiễm mặn, nhiễm phèn khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh và vùng phụ cận dƣới nền đƣờng đê đập bồn chứa bằng giải pháp cột đất - vôi và cột đất – ximăng‟‟2002; 6.

Trần Hải Đăng, „„Nghiên cứu xử lý nền đất yếu dƣới móng công trình chịu tải phân bố đều bằng giải pháp cọc xi măng đất sợi xơ dừa‟‟2003; 7. Hà Quốc Đông, „„Các đặc trƣng cơ học của đất bùn sét khu vực Tp. Cần thơ khi gia cố bằng phƣơng pháp trộn xi măng‟‟2005. Các công trình cọc xi măng đất thực tế tại Đồng Bằng Sông Cửu Long: 1.

Công trình: cống SD6 - SD7 – huyện Trần Văn Thời – tỉnh Cà Mau 2. Dự án: Đầu tƣ Xây dựng hệ thống thủy lợi Tiểu vùng II - Nam Cà Mau 3. Dự án nhà máy điện Ô Môn 4. Dự án Thủy lợi Xã Nhơn Nghĩa A, Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang 5.

Kho cảng Cái Cui tỉnh Hậu Giang 6. ĐẾ TÀI SỐ 306/HĐ-NCKH: „„Nghiên cứu ứng dụng giải pháp xử lý nền móng công trình Thuỷ Lợi trên vùng đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long bằng cột Đất – Ximăng khoan trộn sâu”. Dự án Đƣờng cao tốc Cần Thơ sân bay Trà Nóc. 3 Đây là một ứng dụng sự polime hóa thiên nhiên vào trong lĩnh vực vô cơ.

Vật liệu bở rời nhƣ đất sét, Silic đƣợc hóa đá trong môi trƣờng nhân tạo. Thời gian polime hóa bằng với thời gian đóng rắn của xi măng. Đất nền sau khi gia cố xi măng sẽ cải thiện đƣợc độ cứng chắc, và khả năng chịu tải. Khả năng triển khai ứng dụng: Nhƣ chúng ta đã biết tầng bùn sét hữu cơ là tầng đất yếu đặc trƣng cho khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long, nằm ở độ sâu từ 1-1,5m, dày 9 - 20m.

6 Thông thƣờng móng các công trình xây dựng không thể đặt trực tiếp lên tầng đất yếu này mà không qua một biện pháp xử lý nào. Các công trình xây dựng tại khu vực này thƣờng sử dụng cọc cừ tràm cho các công trình có tải trọng nhỏ; Các công trình có tải trọng lớn thì áp dụng cọc ép bê tông cốt thép, cọc khoan nhồi đƣờng kính lớn D>600cm (ít đƣợc áp dụng vì chi phí cao) 7,8,9 , cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ D<600cm (đang đƣợc áp dụng nhiều nhƣng chƣa có nhiều các nghiên cứu và các biện pháp kiểm tra chất lƣợng). Biện pháp gia cố nền đƣờng và các công trình dân dụng dùng hỗn hợp đất- xi măng bằng phƣơng pháp khoan phụt đã chứng tỏ đƣợc tính hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật 1,2,3,4. Phƣơng pháp cọc đất-xi măng đòi hỏi ngƣời cán bộ kỹ thuật ngoài công trƣờng không chỉ am hiểu về đặc tính của hỗn hợp đất gia cố, mà còn phải nắm rỏ điều kiện tự nhiên của khu vực áp dụng, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, đặt tính cơ, hóa, lý của cả đất và nguồn nƣớc.

Bởi vì các yếu tố này là những yếu tố quan trọng liên quan đến cƣờng độ của hỗn hợp đất gia cố. Trong đó, thành phần hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định cƣờng độ của hỗn hợp đất gia cố. Hơn nữa, một số sự cố có thể xảy ra trong quá trình thi công. Phƣơng pháp cọc đất-xi măng có thể gây ra trƣơng nở nền, gây ra các chuyển vị quá giới hạn trong lòng đất do quá trình ninh kết đóng rắn của xi măng.

1 Áp lực siêu cao do máy bơm cũng có khả năng gây nên rạn nứt nền đất lân cận. Tia vữa có thể lọt vào các công trình ngầm sẵn có nhƣ hố ga, tầng hầm lân cận.