MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài. Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá, các nhà máy công nghiệp, các khu công nghiệp tập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới. đang được xây dựng với tốc độ ngày càng lớn. Nền móng của các công trình xây dựng công trình chính, công trình phụ, đường sá, đê điều, đập chắn nước .trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như: sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn.
Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng và sông Mê Kông nói chung và đồng bằng sông Cửu long nói riêng. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu. Việc xử lý nền đất yếu là vấn đề bức thiết và quan trọng hàng đầu trong ngành Xây dựng hiện đại.
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất. đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Một số các phương pháp như: gia tải trước, tầng đệm cát, gia cố nền đường, bệ phản áp, sử dụng vật liệu nhẹ (sử dụng phụ gia để gia cố nền đất, nền đất bằng vật liệu nhẹ); thay bằng lớp đầm chặt, thả đá hộc (với chiều dày lớp bùn không sâu); thoát nước cố kết (bấc thấm, giếng bao cát, cọc cát, giếng cát, cọc đá dăm, dự ép chân không, chân không chất tải dự ép liên hợp); nền móng phức tạp (hạ cọc bê tông, hạ cọc bằng chấn động, cọc xi măng đất, cọc đất - vôi - xi măng, cọc bê tông có lẫn bột than); cọc cứng (cọc ống mỏng chế tạo tại chỗ); cọc cừ tràm hoặc cọc tre. Hiện nay có 2 phương pháp cố kết trước được dùng và phổ biến hơn cả đó là: Phương pháp gia tải trước truyền thống, Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm còn mới áp dụng kỹ thuật cao.
1 Từ những phân tích nêu trên, xuất phát từ nhu cầu thực tế, việc nghiên cứu giải pháp xử lý nền zone 1- Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 bằng bấc thấm kết hợp hút chân không và gia tải là cần thiết, đáp ứng được các yêu cầu của thực tế đặt ra. Mục đích của đề tài Tổng quan lại các giải pháp xử lý nền đất yếu truyền thống và giải pháp xử lý bằng bấc thấm áp dụng khoa học kỹ thuật hiện đại Nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp hút chân không và gia tải theo các tiêu chuẩn hiện hành, ưu nhược điểm của phương pháp; Đánh giá khả năng áp dụng giải pháp bấc thấm kết hợp hút chân không gia tải và để xử lý nền cho Zone 1, nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 Ứng dụng nghiên cứu cho Zone 1, nhà máy xử lý khí Sông Hậu 1. Nội dung nghiên cứu Tổng quan về các giải pháp xử lý nền. Cơ sở lý thuyết tính toán phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp hút chân không với gia tải trước.
Thiết kế xử lý nền chọn giải pháp cắm bấc thấm tối ưu kết hợp hút chân không với gia tải trước, ứng dụng cho zone 1 khu nhà máy chính, nhiệt điện Sông Hậu 1. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp khảo sát, thu thập số liệu thực tế tại một số công trình đã xây dựng ở trong nước; Tập hợp, phân tích ý kiến của các chuyên gia; Kế thừa các nghiên cứu trong và ngoài nước trong thiết kế xử lý nền đất yếu cho các công trình xây dựng; Phương pháp mô hình toán để phân tích giải pháp xử lý nền. Đối tượng nghiên cứu 2 Nghiên cứu lý thuyết trong thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải và hút chân không; 6. Kết quả đạt được Có được kết quả khảo sát địa chất và điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 cũng như các vấn đề phát sinh khi xây dựng công trình; Nắm vững lý thuyết, tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải và hút chân không, dùng excel tính toán chi tiết có thể áp dụng vào thực tiển cho các công trình khác.
So sánh các giải pháp xử lý nền từ đó lựa chọn để tìm được giải pháp xử lý nền phù hợp cho phạm vi dự kiến xây dựng nhà máy chính của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1; Sử dụng mô hình bằng phần mềm GEO LOPE để mô phỏng bài toán ổn định để đề tài thêm phong phú và thuyết phục. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH. Tổng quan về đất yếu 1. Khái niệm về đất yếu Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ vào khoảng 0,5 - 1,0 kg/cm2 ít khi lơn hơn, tính nén lún mạnh, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), mô đun biến dạng thấp (thường thì Eo < 50 kg/cm2) lực chống cắt nhỏ,.
Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được. Xét theo nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong điều kiện lục địa, vùng vịnh hoặc biển. Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích, sườn tích, bồi tích do gió, nước, lũ bùn đá, do con người gây ra. Nguồn gốc vũng, vịnh có thể ở cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh biển.
Đất yếu nguồn gốc biển được tạo thành ở khu vực nước nông (không quá 200m), khu vực thềm lục địa (200 - 3000m) hoặc khu vực biển sâu (trên 3000m). Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không gian, điều kiện vật lý và khí hậu,. mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, các hạt mịn, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa,. Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất sét yếu bão hòa nước.
Loại đất này có những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu cho các loại đất yếu nói chung. Nguồn gốc địa chất của đất sét yếu thuộc đời cận đại, vì chúng mới hình thành vào khoảng 20. Các hạt tạo thành đất sét được phong hóa từ đá mẹ, có tính chất thay đổi theo tính chất của đá mẹ, điều kiện khí hậu, sự vận chuyển và trầm lắng. Sau sự vận chuyển của sông ngòi, việc hình thành các hạt sét chỉ có thể xảy ra trong các môi trường trầm tích yên tĩnh.
Tùy theo môi trường trầm tích khác nhau mà có thể có các loại đất sét khác nhau. Các loại đất yếu thường gặp và đặc điểm của chúng Nói chung các loại đất yếu thường có những đặc điểm sau đây: 4 - Thường là đất sét có lẫn hữu cơ (nhiều hoặc ít). - Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ. - Độ thấm nước rất nhỏ.
- Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn. Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn và than bùn. Ngoài ra ở một số vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập như đất bazan ở Tây Nguyên và thỉnh thoảng còn gặp các loại cát chảy là những loại đất yếu có những đặc điểm riêng biệt. Đất sét mềm Theo quan điểm địa kỹ thuật thì không có sự phân biệt rõ ràng giữa đất sét mềm và bùn.
Tuy nhiên ở đây ta hiểu đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có cường độ cao so với bùn. Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt nhưng cũng có nhiều tính chất chung của các đất đá thuộc loại sét, đó là sản phẩm của giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất đá loại sét. Đất sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như thạch anh, felspar (phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn). Các khoáng vật sét này là các silicate alumin có thể chứa các ion Mg2+, K+, Ca, và Fe.
chia thành ba loại chính là ilite, kaolinite và montmorlonite. Đây là những khoáng vật làm cho đất sét có đặc tính riêng của nó. Ilite là một khoáng vật đại biểu của nhóm hydromica. Hydromica được thành tạo chủ yếu là ở môi trường kiềm (pH tới 9,5), trung bình và axit yếu, luôn chứa khá nhiều kali trong dung dịch.
Về cấu tạo mạng tinh thể, ilite chiếm vị trí trung gian giữa kaolinite và montmorilonite. Kaolinite được thành tạo do phong hóa đá magma, đá biến chất và đá trầm tích trong điều kiện khí hậu ẩm khác nhau. Đặc điểm của mạng tinh thể kaolinite là tương đối bền, ổn định. Montmorilonite phổ biến nhất là loại chứa oxit nhôm, cấu tạo mạng tinh thể gần giống như kaolinit nhưng kém bền vững, nước dễ xuyên vào gây trương nở mạnh.
5 Montmorilonite được thành tạo chủ yếu trong quá trình phong hóa đất magma trong điều kiện môi trường kiềm (pH= 7 – 8,5), khí hậu khô, ôn hòa và ẩm. Montmorilonite cũng có thể phát sinh ở biển trong điều kiện môi trường kiềm. Các khoáng vật sét là dấu hiệu biểu thị các điều kiện môi trường mà nó thành tạo và có ảnh hưởng quyết định đến các tính chất cơ – lý của đất sét. Vì vậy, khi đánh giá đất sét về mặt địa chất công trình cần nghiên cứu thành phần khoáng vật sét (phần phân tán mịn) của nó.
Trong trường hợp chung, đất sét là một hệ phân tán ba pha (hạt khoáng, nước lỗ rỗng và hơi), tuy nhiên do đất sét yếu thường bão hòa nước nên nó xem là một hệ hai pha cốt đất và nước lỗ rỗng. Các hạt sét và hoạt tính của chúng với nước trong đất làm cho đất sét mang những tính chất mà những loại đất khác không có: Tính dẻo và sự tồn tại của gradient ban đầu, khả năng hấp thụ, tính chất lưu biến,. từ đó mà đất sét có những đặc điểm riêng về cường độ, tính biến dạng. Một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét mềm là tính dẻo.