CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP VỚI BẤC THẤM 1.1 Khái niệm về đất yếu Theo nguồn gốc hình thành đất yếu được phân ra thành 2 loại: *) Nguồn gốc khoáng vật: - Vùng ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu là bùn sét, bùn á sét. Khi lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích thường có màu đen, xám đen, có mùi. - Vùng thung lũng thường hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn. - Các đặc trưng cơ lý: 0,75 < B ≤ 1 là đất yếu dẻo chảy.
Độ sệt B (I1) > 1 là đất bùn Hệ số rỗng: Bùn sét e ≥ 1,5; Bùn á sét e ≥ 1,0; Bùn á cát e ≥ 1,0 Lực dính thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước Cuu ≤ 0,15 daN/cm2. Lực dính thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trường C ≤ 0,35 daN/cm2. Góc ma sát thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước φuu từ 0 – 100. *) Nguồn gốc hữu cơ: Thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy tạo ra thành phần hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật.
Tùy vào hàm lượng hữu cơ được phân thành các tên đất sau: - Lượng hữu cơ có từ 20-30%: Đất nhiễm than bùn - Lượng hữu cơ có từ 30-60%: Đất than bùn HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH - Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn Ngoài thỏa mãn các đặc trưng cơ lý của đất có nguồn gốc khoáng vật đất có nguồn gốc hữu cơ còn phân trạng thái thành 03 loại: - Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng sâu 1m trong chúng vẫn duy trì được ổn định trong 1-2 ngày; - Loại II: Loại có độ sệt không ổn định; loại này không đạt tiêu chuẩn loại I nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy; - Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.2 Một số phương pháp xử lý nền đất yếu: Hiện nay để xử lý nền đất yếu thường dùng một số biện pháp sau: Stt Phương pháp Nội dung Tác dụng Phạm vi áp dụng 1 Phương pháp xử Đào bỏ lớp đất Tăng khả năng Lớp đất yếu có lý nền bằng đệm yếu, thay thế bằng chịu tải của nền, chiều dày <3m, cát lớp cát hạt trung, tăng ổn định của không sử dụng khi hạt thô và đầm công trình, giảm đất có mực nước chặt. chiều sâu chôn ngầm cao vì đệm móng nên giảm cát kém ổn định, khối lượng vật liệu hạ MNN tốn kém. 2 Phương pháp đầm Đầm chặt các lớp Tăng cường độ, Đất có lỗ rỗng lớn, chặt đất (cố kết mặt bằng đầm sức chịu tải, giảm cát tơi, đất chưa động) rung hoặc bằng tính nén lún của nén chặt. các khối nặng 10- đất nền.
3 Phương pháp gia Chất tải trọng Tăng sức chịu tải Cát pha bão hòa tải nén trước (gạch, đá, cát, sỏi) của đất nền, tăng nước, sét pha, bùn HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH bằng hoặc lớn hơn nhanh cố kết và ổn sét, than bùn tải trọng thiết kế. định lún 4 Phương pháp xử Cọc cát đường Thoát nước, tăng Nền đất yếu dày lý nền bằng cọc kính 30-40cm nhanh cố kết, tăng hơn 3m, không cát được đóng bằng cường độ của nền dùng khi đất quá công nghệ rung cọc cát (cọc cát và nhão ống chống để đất giữa các cọc) chiếm đất, đổ đầy cát và rung để đầm chặt 5 Phương pháp xử Cho nước trong lỗ Tăng tốc độ cố Chiều dày của lớp lý nền bằng bấc rỗng của đất thấm kết, giảm độ rỗng, đất yếu lớn, độ thấm qua lớp vải địa kỹ tăng dung trọng, thấm của nền đất thuật vào lõi chất tăng sức chịu tải nhỏ dẻo, lõi này là đường tập trung và dẫn nước thoát ra khỏi nền đất yếu 6 Phương pháp gia Cọc tre, cọc tràm Tăng khả năng Nền đất luôn ở cố nền đất yếu dài từ 2,5-6m được chịu tải và giảm trạng thái ẩm ướt, bằng cọc tre, cọc đóng với mật độ độ lún của đất nền công trình có tải tràm 16-25 cọc/m2 trọng không lớn, không dùng cho đất cát 7 Phương pháp cố Dùng công nghệ Tăng tốc độ cố Nền đất sét yếu kết bằng hút chân hút chân không để kết, tăng sức chịu không hút nước trong đất tải, giảm tính nén HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH làm cho đất cố kết lún nhanh 8 Phương pháp xử Trộn vôi hoặc Giảm độ ẩm 5- Đất sét và sét pha lý nền bằng cọc phun xi măng – 8%, tăng lực dính dẻo nhão, bùn vôi và cọc xi đất vào lỗ khoan (1,5-3 lần), tăng măng đất với tỷ lện định cường độ chịu tải. trước Bảng 1. Một số phương pháp xử lý nền đất yếu 1.3 Giới thiệu về phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm: Các loại đất hình thành một cách tự nhiên trong các môi trường khác nhau, do vậy công trình xây dựng cần phải chấp nhận và cố gắng điều chỉnh để phù hợp với điều kiện nền đất như là vốn có.
Tuy vậy nhiều khi nền đất tự nhiên lại chưa đủ chắc khoẻ để hỗ trợ các công trình như cầu cống, nhà cửa, đê đập … xây dựng bên trên, hay nói cách khác, khả năng chịu tải của chúng thấp hơn so với tải trọng dự kiến. Một số trường hợp sử dụng móng cọc nhưng phương pháp này đối với các công trình vừa và thấp tầng nhiều khi là quá đắt. Vì vậy cần cải thiện tính chất của đất nền trong phạm vi đới ảnh hưởng để chúng có thể đủ sức chịu tải trọng dự kiến. Tại những nơi có nền đất yếu, do tính thấm thấp chúng thường mất nhiều thời gian để đạt đến trạng thái cố kết hoàn toàn.
Vì vậy chúng thường có khả năng chịu tải thấp, dẫn tới độ lún cao ngay khi chỉ chịu tải trọng vừa phải. Về cơ bản, cải thiện nền đất nghĩa là tăng sức bền kháng cắt và giảm khả năng lún của đất nền đến một độ nào đó. Chất tải trước là phương pháp đơn giản và kinh tế nhất để giảm thiểu lún cho công trình xây dựng sau đó đến mức có thể chấp nhận được. Đất được gia cường có sức chịu HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH tải cao hơn và ít lún hơn.
Nhược điểm của phương pháp này là mất nhiều thời gian để đạt đến độ cố kết yêu cầu. Sử dụng thêm bấc thấm là để tăng nhanh quá trình cố kết. Kết hợp cả hai quá trình chính là phương pháp cải tạo nền đất hiệu quả và kinh tế. Hình ảnh minh họa về phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm 1.4 Các ưu điểm của phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm trong cải tạo nền đất yếu: - Tốc độ thi công bấc thấm rất nhanh: mỗi máy có thể cắm bấc thấm 6000m/ngày/máy, số cọc bấc thấm cắm được trong một giờ trung bình là 30 cái.
- Trong quá trình lắp đặt bấc thấm sẽ không xảy ra hiện tượng đứt bấc thấm như đối với giếng cát. - Trong quá trình cố kết, bấc thấm đặt trong nền đất yếu sẽ không xảy ra hiện tượng bị cắt trượt do lún cố kết gây ra. - Bấc thấm có khả năng thấm nước cao, hệ số trung bình đạt từ 30. - Khi thi công bấc thấm phạm vi gây nên sự vấy bẩn và phá họai kết cấu nền nhỏ hơn so với khi thi công cọc cát, giếng cát hay là cọc đất gia cố xi măng.
- Không yêu cầu nước phục vụ thi công. HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH - Chiều sâu cắm bấc có thể rất sâu, có khi đạt đến 40m. - Dễ dàng kiểm tra được chất lượng. - Thoát nước tốt trong các điều kiện khác nhau.
Không bị ảnh hưởng bởi nhiều điều kiện khác. - Bấc thấm là sản phẩm được chế tạo trong nhà máy công nghệ và chất lượng ổn định.5 Tải trọng gia tải: - Việc gia tải được thực hiện đắp từng lớp một theo từng giai đọan. - Sau khi đất nền cố kết hoàn toàn dưới tác dụng của tải trọng gia tải thì tiếp tục đắp lớp kế tiếp. - Thời gian giữa các lần chất tải cần thỏa mãn tốc độ tăng sức chịu tải của đất, đủ để đắp lớp kế tiếp theo tính toán - Sau các lần gia tải: qtải phụ = Fatqct; Fat = 1.2 là hệ số an toàn.6 Bấc thấm: Hiện nay quy trình quy phạm đã quy định rất rõ về lý thuyết tính toán và xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm, sau đây tác giả xin tóm tắt những vấn đề cơ bản để phục vụ tính toán như sau: - Bấc thấm được dùng cho đất sét bão hòa nước, chức năng chính của bấc thấm là tăng tốc độ cố kết, tạo ra độ lún trước, tăng khả năng chịu tải của đất nền.
- Bấc thấm thường được bố trí theo hình tam giác đều hoặc ô vuông, đến chân taluy đường. - Chiều dài của bấc thấm phải bố trí hết chiều sâu chịu nén cực hạn. - Đường kính tương đương của bấc thấm được tính như sau: dw = (a + b)/2. Với a là bề rộng, b là bề dày của bấc thấm.
HV: DƯƠNG MINH HẢI MSHV: 10090327 Page: 9 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS LÊ BÁ VINH 1.7 Lớp đệm cát: Chức năng chính là thoát nước, đồng thời cũng tạo nên sự phân bố của ứng suất lên đất nền và tăng cường độ chống cắt của nền đất yếu. - Thành phần hạt tốt nhất ( theo tài liệu Mỹ) là 60% hạt thô, 40% hạt trung; theo TCXD245:2000: cỡ hạt lớn hơn 0,5mm chiếm trên 50%, cỡ hạt nhỏ hơn 0,14mm không quá 10%, hàm lượng hữu cơ không quá 5%. - Tổng chiều dày đệm cát trung bình thông thường là 1,5m, bao gồm chiều dày tính toán khoảng 1m cộng thêm 0,5m cát bị xâm nhập bùn. - Khi nền đất yếu ở trạng thái dẻo nhão, có khả năng nhiễm bẩn lớp đệm cát trực tiếp bên trên đầu bấc thấm thì dùng vải địa kỹ thuật để ngăn cách giữa lớp đất yếu và lớp đệm cát.
Khi đó chiều dày đệm cát chỉ cần tối thiểu là 0,5m và lớn hơn độ lún dự báo.
