CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE GIENG CAT KET HỢP VỚI GIA TAI TRƯỚC XỬ LY NEN DAT YEU DƯỚI NEN DUONG 1. Khai quat vé nén dat yéu Các đặc trung vat ly: > Dung trọng tự nhiên: y < 1,7g/cm’ > Hệ số rong tự nhiên của dat: « >1 > Hệ số nén lún: a> 0.lemˆ /kg > Độ bão hòa của đất: S. >0,8 Các đặc trung cơ học: > Modul bién dạng: E <50kg/cm” > Lực dính của đất: C < 0,1kg/cm? > Góc ma sát trong của dat: ø<10” Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp: - Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc a sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp; - Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phan hat rat min, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực; - Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu co, được hình thành do kết qua phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lây (hàm lượng hữu cơ từ 20 -80%); - Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rac, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy: - Đất Bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thắm nước cao, dé bị lún sụt.
Tong quan về phương pháp gia tai trước 1.1 Giới thiệu về phương pháp gia tai trước Gia tải trước là quá trình nén trước nên đất trước khi xây dựng công trình. Nếu như tai trọng nén trước tác dụng tạm thời lớn hơn tải trọng thường xuyên của công trình thì phần chênh lệch được gọi là gia tải. Nền sét yếu dưới tác dụng của tải trọng nén trước có ba loại lún như sau: - Lún tức thời - Lun cỗ kết sơ cấp - Lun cô kết thứ cấp Thông thường người ta chỉ xét đến độ lún cô kết sơ cấp trong quá trình gia tải. Phạm vi áp dụng và đặc điểm - Độ lún của công trình do bién dạng nén cô kết của nền đất là sét yếu hoặc cát rời thường gây ra những hư hỏng nền móng và công trình.
Để làm giảm nguy cơ này người ta thường dùng biện pháp gia tải trên nền đất dé tạo độ lún trước rồi dỡ tải đi và xây dựng công trình. - Đối với nền cát rời có tính tham nước mạnh hoặc xốp trên mực nước ngâm, nên độ lún dưới gia tải diễn ra nhanh chống trong vòng vai tuần lễ hoặc vai tháng. Trong khi đó, nền sét yếu thoát nước kém thời gian lún do cô kết dưới tác động của gia tải có thể kéo dải đến vài năm thậm chí vài chục năm. Trong trường hợp này để rút ngắn thời gian cố kết, các thiết bị được sử dụng kèm theo để thoát nước nhanh là giếng cát, bâc thâm.
- Gia tải trước thường được dùng trong kĩ thuật nền móng là nhằm làm cho nền đất yếu lún trước, đất nền giảm độ rỗng tương ứng với gia tải trên mặt đất, sức chịu tải sẽ gia tăng. Đối với đất rời va đất yếu không bảo hòa nước thì thời gian đạt độ lún ồn định ngắn, còn với đất sét bão hòa nước thì thời gian lún sẽ phụ thuộc vào tốc độ cố kết. Muốn đạt được những mục đích trên, người ta thường dùng các biện pháp sau đây để gia tải: - Chất tải trọng băng cát, sỏi, gach, đá. băng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự định xây dựng dé cho nên chịu tải trọng trước và lún trước khi xây dựng.
-7- - Dùng géng cát hoặc bản giấy thấm dé thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cô kêt của đât nên. Biện pháp thi công Kỹ thuật gia tải trước có 2 dang: - Chất tải trước với tải trọng lớn hơn tải trọng công trình. - Chất tải trước theo từng cấp tải trọng. Có hai cách gia tải nén trước: - Chất tải trọng nén trước ngay trên mặt đất tại vị trí sẽ xây dựng nền đường hoặc mong, đợi một thời gian theo yêu cầu dé độ lún ôn định, sau đó dỡ tải đi và xây dựng.
- Có thê xây móng, sau đó chat tải lên móng cho lún ôn định, rồi dỡ tải và xây kêt câu bên trên. Lưu ý: chất tải tăng theo từng cấp. Mỗi cấp tăng 15 -20% tong tải trọng. Cần tiến hành theo dõi, quan trắc độ lún để xem xét độ lún có đạt yêu cầu không, nếu không đạt yêu cau thì cần có biện pháp tích cực hơn dé tiếp tục cho nước thoát ra.
Tổng quan về giếng cát 1. Lịch sử phát triển của giếng cát - Trên thế giới phương pháp gia có nền đất yếu bang tru vật liệu rời, cũng như giếng cát, nó gan liền với kết quả công trình nghiên cứu về có kết thấm của đất sét no nước và người dau tiên dé cập tới là Terzaghi khi ông tìm ra phrong trình vi phân © kết thấm 1 chiều năm 1925. - Ở các nước Mỹ, Pháp phương pháp giếng cát cũng được nghiên cứu ở mặt kĩ thuật và phương pháp thi công được gia cố nền đường và bến cảng. - Ở Nhật, do tính hữu ích của giếng cát mang lại nên nhiều công ty đã ứng dụng phương pháp này.
Chỉ tính riêng một công ty ở Nhật trước năm 1996 đã sử dụng tổng chiều dải giếng cát để gia cô nên đất yếu bảo hoà nước nén lún mạnh trên đất liền là 15 triệu mét và dưới đáy biến là 40 triệu met dé thoát nước nên công trình. Phương pháp giếng cát thăng đứng dé cố kết thoát nước và giếng cát làm chặt nền đất bao hoà nước phục vụ xây dựng công trình dé làm 6n định nền đường. sân bay, đê chắn sóng. Ví dụ như sân bay quôc tê kansal, cảng Kôbê, nhà máy nhiệt điện Matsura.
Đặc điểm và phạm vi áp dụng của giếng cát Giéng cát là một trong những biện pháp gia tải trước được sử dụng đối với các loại đất bùn, than bùn cũng như các loại đất dính bão hòa nước có tính biến dang lón. khi xây dựng công trình có kích thước và tải trọng lớn thay đổi theo thời gian như nền đường, sân bay, bản đáy công trình thủy lợi. - Giêng cát có tác dụng chính là: + Giếng cát sẽ làm cho nước trong lỗ rỗng thoát đi dưới tác dụng của gia tải vì vậy làm tăng nhanh tốc độ cô kết của nên, làm cho công trình đạt đến giới hạn ôn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều. + Nếu khoảng cách của giếng được chọn thích hợp thì nó còn làm tăng độ chặt của nên và do đó sức chịu tải của nên tăng lên.
+ Tăng khả năng chống trượt khi công trình chịu tải ngang. - Bên cạnh những ưu điểm nêu trên khi sử dụng giêng cát cũng cân phải chú ý những van đê sau: + Chỉ sử dụng hiệu quả cho công trình tải trọng trung bình và chiều dày lớp đất yếu không lớn. + Thời gian thi công (gia fai) lầu. + Không hiệu qua cho đất nền có k <10-8 cm/s * So đồ bồ trí giếng cát thường có hai dạng chủ yếu: = Dạng lưới tam giác đều vùng ảnh hưởng về thoát / nuec xung quanh ging cat " Dạng lưới hình vuông vùng ảnh hưởng về thoát Gié - / nuoc xung quanh giêng cat.
© ©® © s khoảng cách lươi giếng cit Hình 1. Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình vuông Tuy nhiên, khi sử dụng giếng cát cũng có nhiều nhược điểm nhất định. Cát sử dụng trong giếng cát phải được lựa chọn kỹ lưỡng để có hệ số thấm tốt nhất, cho nên phải vận chuyền cát từ những nơi xa vị trí công trường. Ngoài ra, trong khi thi công giếng cát rất có khả năng giếng cát rất có khả năng giếng cát bị đứt đoạn không đảm bảo vai trò thoát nước do thi công bất can hoặc chuyển vị ngang của nền khá lớn.
Dé tránh hiện tượng đứt đoạn người ta có thé cho cát vào ruột bằng vải có đường kính chừng 50mm và cam vào nên sét yêu làm vai trò thâm nước giông như một bâc thâm băng cát. Biện pháp thi công giếng cát 1. Trình tự thi công giếng cát -Thi công lớp đệm cát (nếu có). - Định vị vị trí giếng cát.
- Vận chuyển cát đến vị trí làm giếng cát. - Hạ cọc ống thép( rỗng) dé tạo lỗ trong đất yếu đúng vị trí và cao độ thiết kế. - Đồ cát vào day cọc. - Rút cọc ông và đê lại giêng cát.
Biện pháp thi công Trong thi công géng cát có hai cách dé thi công giếng cát là: một cách không làm cho đất chuyển vị và một cách khác làm cho đất chuyển vị lớn. - Phương pháp thi công làm choad không chuyền vị lớn là người ta tạo 16 băng cách khoan vào đất bằng máy khoan hoặc vòi nước áp lực,phương pháp này không gây nhiều xáo trộn cho đất nên. - Phương pháp thi công làm cho at chuyên vị lớn, người ta tạo lỗ băng cách dùng một ống thép bịt đầu ép vào đất, phương pháp này gây xáo trộn đáng kế đối với đất sét yếu và nhạy. Sơ lược về lớp đệm cát trên mặt của giếng cát Đề đảm bảo nước trong đất có thé thoát ra ngoài theo phương thang đứng khi dùng hệ thống giếng cát, người ta thường thiết kết hợp với lớp đệm cát ở trên mặt của hệ thống giếng cát.
Lớp đệm cát thường có chiều dày tối thiểu là 50em và phải lớn hơn độ lún dự báo từ 20-40 cm. Bè rộng mặt tang đệm cát phải rộng hơn day nền dap tôi thiểu là 0. -11- Cát dé làm lớp đệm cát phải là cát thô hoặc cát hạt trung với các yêu cầu sau: - Tỉ lệ cỡ hạt lớn hơn 0.5mm phải lớn hơn 509%; - Tỉ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0.14mm không quá 10%; - Hệ số thấm của cát không nhỏ hơn 10 m/sec; - Hàm lượng hữu cơ không quá 5%; 1. Nhận xét và phương hướng của đề tài - Khi sử dụng phương pháp giếng cát kết hợp gia tải trước dé xử lý nền đường giúp cho nước trong đất thoát ra nhanh làm tăng tốc độ cô kết của nền đường.
- Vật liệu sử dụng trong quá trình thi công dễ tìm và thi công đơn giản phù hợp với điều kiện địa phương. - Cần so sánh kết quả tính toán giữa giải tích và số liệu quan trắc thực tế kết hợp với kết quả phân tích từ phần mềm Plaxis để hi vọng đưa ra những kết luận có ích trong quá trình thiết kế và thi công sau này của những công trình khác thuộc dạng này.