phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện đề tài, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện để đạt được các mục tiêu đó. Luận văn gồm 3 chương chính, phụ lục và danh mục tài liệu tham khảo. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1. Nền đất yếu và đặc điểm cơ bản của nền đất yếu 1.
Nền đất yếu Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng [1]. Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu.
Nền đất yếu có một số đặc điểm chung như sau [1]: – Khả năng chịu lực vào khoảng 0,5 – 1 kG/cm2. – Đất có tính nén lún lớn ( a > 0,1 cm2/kG); – Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0); – Độ sệt lớn ( B > 1); – Mo đun biến dạng bé (E < 50kG/cm2); – Khả năng chống cắt (ϕ, c) nhỏ; – Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8, dung trọng nhỏ; 5 1. Đặc điểm của một số loại đất yếu Trong thực tế xây dựng, chúng ta thường gặp một số loại đất yếu sau: Đất sét yếu; đất cát yếu; than bùn và đất than bùn [1]. Đất sét yếu Đặc điểm biến dạng: Tính chất biến dạng của đất sét yếu do bản chất mối liên kết giữa các hạt của chúng quyết định.
Có thể chia biến dạng của đất sét yếu ra các loại sau đây: + Biến dạng khôi phục, gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng cấu trúc hấp phụ. + Biến dạng dư: chỉ gồm biến dạng cấu trúc. Biến dạng của đất sét yếu là do sự phá hoại các mối liên kết cấu trúc và biến dạng các màng hấp phụ của nước liên kết gây nên. Các loại biến dạng chủ yếu của đất sét yếu là biến dạng cấu trúc và biến dạng cấu trúc hấp phụ.
Tính chất lưu biến: Đất sét yếu là một môi trường dẻo nhớt, chúng có tính từ biến và khả năng thay đổi độ bền khi tải trọng tác dụng lâu dài. Khả năng này gọi là tính chất lưu biến. Hiện tượng dão trong đất sét yếu liên quan đến sự ép thoát nước tự do khi nén chặt. Do vậy hiện tượng này liên quan tới sự thay đổi mật độ kết cấu của đất do kết quả chuyển dịch, các hạt và các khối lên nhau, cũng như những thay đổi trong sự định hướng của các hạt và các khối đó với phương tác dụng của tải trọng.
Đất cát yếu Cát được coi là yếu khi cỡ hạt thuộc loại nhỏ, mịn trở xuống đồng thời có kết cấu rời rạc, ở trạng thái bão hòa nước, có thể bị nén chặt và hóa lỏng đáng kể, chứa nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét. Những loại cát đó khi chịu tác dụng rung hoặc chấn động thì trở thành trạng thái lỏng nhớt, gọi là cát chảy [5]. 6 Đặc điểm quan trọng nhất của cát là bị nén chặt nhanh, có độ thấm nước rất lớn. Khi cát gồm những hạt nhỏ và bão hòa nước thì chúng trở thành cát chảy, hiện tượng này rất nguy hiểm cho công trình và công tác thi công.
Bùn, than bùn và đất than bùn Bùn là những trầm tích hiện đại, được thành tạo chủ yếu do kết quả tích lũy các vật liệu phân tán mịn bằng cơ học hoặc hóa học ở đáy sông hồ, bãi lầy. Bùn chỉ liên quan với các chỗ chứa nước, là các trầm tích mới lắng đọng, no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Thành phần của bùn có thể là cát pha sét, sét pha cát, sét và cũng có thể là cát, nhưng chỉ là cát nhỏ trở xuống. Độ bền của bùn rất bé, góc ma sát có thể bằng 0 và chỉ khi mất nước mới có thể cho góc ma sát.
Việc xây dựng công trình trên nền bùn chỉ có thể được thực hiện sau khi đã tiến hành các biện pháp xử lý nền. Than bùn có nguồn gốc hữu cơ, thành tạo do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ, chủ yếu là thực vật, tại các bãi lầy và những nơi bị hóa lầy. Trong điều kiện thế nằm thiên nhiên, than bùn có độ ẩm cao (85÷95%). Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất.
Khi xây dựng công trình tại những khu vực than bùn cần áp dụng các biện pháp: làm đai cốt thép, khe lún, làm nền cọc hoặc thay thế một phần than bùn. Các giải pháp kỹ thuật thi công công trình trên nền đất yếu. Với những đặc điểm của đất yếu nêu trên thì muốn đặt móng công trình xây dựng trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất. Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có thể chia thành ba nhóm biện pháp sau [1]: – Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình – Các biện pháp xử lý về móng 7 – Các biện pháp xử lý nền 1. Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình.
Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng do các điều kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu tải bé. Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền hoặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Người ta thường dùng các biện pháp sau [1]: Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả năng chịu lực của công trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân công trình, giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng. Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng bằng cách dùng kết cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún để khử được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều.
Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình để đủ sức chịu các ứng lực sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép để tăng khả năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục bộ lớn. 1 Sơ đồ bố trí khe lún 1. Các biện pháp xử lý về móng Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương pháp xử lý về móng thường dùng như [1]: Thay đổi chiều sâu chôn móng nhằm giải quyết sự lún và khả năng chịu tải của nền; Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức chịu tải của nền đồng 8 thời làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên giảm được độ lún của móng; Đồng thời tăng độ sâu chôn móng, có thể đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định hơn. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh tế và kỹ thuật.
1 Thay đổi chiều sâu và kích thước móng Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều kiện biến dạng của nền. Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tác dụng lên mặt nền và làm giảm độ lún của công trình. Tuy nhiên đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp. Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất công trình: Có thể thay móng đơn bằng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè hoặc móng hộp; trường hợp sử dụng móng băng mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng thêm khả năng chịu lực cho móng; Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì biến dạng bé và độ lún sẽ bé.
Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng bản có kích thước lớn. Các biện pháp xử lý nền Khi các biện pháp về kết cấu công trình và móng mà vẫn không đáp ứng yêu cầu thiết kế thì mới sử dụng các biện pháp xử lý nền. Xử lý nền là cải thiện các chỉ 9 tiêu cơ lý, hóa học của nền nhằm tăng cường khả năng chịu lực, phòng lún, phòng thấm, chống trượt và chống lật cho nền công trình [1]. Phương pháp thay nền.
Đây là một phương pháp ít được sử dụng, nhà thầu xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát. Phương pháp này đòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng được với mọi điều kiện địa chất. Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng phương pháp nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp. Khi sử dụng phương pháp này thường sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng cường khả năng chịu lực giữa các lớp đất mới.
2 Xử lý nền bằng phương pháp đệm cát Các phương pháp cơ học.
