CHƯƠNG 1 TONG QUAN CHUNG VE XỬ LÝ NEN DAT YEU 1.1 Tổng quan vẻ nền đất yếu “Trong những năm gần đây, từ yêu cầu thực tế ở Việt Namcũng như trên thế giới phải tiến hành xây dựng một số công trình như đẻ, đường giao thông, cầu, bãi chứa vat liệu, sân bay, bãi đỗ xe trên nên đất trim tích mềm yếu (công trình trên những vàng đâm lấy, gồm các loại đất bùn, đất sét yếu, đất hữu cơ có tính nén mạnh, chỉ tiêu kháng cất nhỏ và thoát nước chậm, khó cố kếU và bị hạn chế về thời gian thi công đã thúc đẩy sự phát tiển các biện pháp xử lý nến bằng các kỹ thuật mới mà các phương pháp truyền thống không thể giải quyết được. Một trong các biện pháp truyền thống hay được áp dung là nén trước bảng cách chất tải trên mặt nến, tuy nhiên, đối với loại đất nền quá yếu, tốc độ cổ kết chậm, trong một số trường hợp yêu cấu chiều cao lớp đất chất tải trên mặt nén lớn, sẽ dẫn đến không đảm bảo yêu cầu sổn định và mát dip bị trượt. Để khắc phục nhược điểm này, biện pháp nén trước. bằng kỹ thuật hút chan trong nén là một giải pháp hợp lý về mat kinh tế và kỹ thuật, với giá thành rẻ hơn, rút ngắn thời gian cố kết, cãi thiện sức chịu tải của nền, tang nhanh tốc độ thi công công trình.
‘Theo định nghĩa được trình bay trong các tiêu chuẩn ngành 22TCN 262- 2000 (Bộ GTVT) và TCXD 245:2000 (Bộ Xây dựng). nén là dat yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ Ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực inh C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0.15 daN/em? trở xuống, góc nội ma sát từ. đến 10 hoặc lực dính từ kết quả cắt nhanh tại hiện trường C, < 0.35 đaN/cnỶ, Miu hết các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nến đất yếu theo sức kháng cất không thoát nước, S,, và tr số xuyên tiêu chuẩn, N, như sau: ~ Đấtrất yếu: $,< 12.5 kPa howe N< 2 = iit yéu: $, <25 kPa hoặc N<4. Tiện tượng bất lợi của việc xây dựng công trinh trên nền đất yếu là không khống chế được độ lún kéo đài sau khi th công, din đến hư hỏng hoặc mất ổn định cũ công trình, như đã từng xẩy ra ở một công trình đường cao tốc Pháp Van ~ Cầu GE (Hà Nội), kho cảng Thị Vải (Vũng Téu), đường dẫn vào cầu vượt Nguyễn How Cảnh, cầu Văn Thánh 2 (TP H6 Chí Minh), 6 nước ta hiện nay, sông tác khảo ắt thiết kế hi công và nghiệm thụ các công tình dip trên nền đất yếu được thực hiện theo cáctiêu chuẩn được ban hành trong thời gần đây như sau: 22TCN 262-2000: Qui trình khảo sắt thiết kế nền đường 6 tô đáp trên đất yếu do Bộ GTVT ban hành ngày 01/06/2000; —__ 22TTCN 24898: Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu Vải địa kỹ thuật trong xây dựng nến đắp trên đất yếu do Bộ GTVT ban hành, có hi lực tir ngày 05/09/1998; TCXD 245:2000: Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước do Bộ Xây cdựng bạn hành ngày 29/06/2000; = 22TCN 244-98: Qui trình thiết kế xử lý nên đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nến đường do Bộ GTVT ban hành, có hiệu lực từ ngày 04/05/1998; —__ 2#TTCN 236-97: Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấ thẩm trong xây dựng nên đường trên đất yếu do Bộ GTVT ban hành ngày 17/05/1997; 'Việc ban hành các tiêu chuẩn trên có tác động tích cực cho việc ứng dung công nghệ mới trong xử lý nên đất yếu ở nước ta.
Tuy nhiên, nhiều công trình xử lý nên theo các quy trình vừa nêu vẫn không khắc phục được sự cố, đặc biệt là việc kiểm. soát độ lún dư sau khi thi công. Với những công tình đắp trên nén dat yếu day hơn 20m như thường gap ở TP Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long, độ lún dự. sau khi thi công có thể lớn hơn Sem.
6 Mue đích của việc xử lý nén đất yếu là nhằm nang cao sức chịu tải, hạn chế độ lún dư và tang nhanh tốc độ cố kết của nên. Một số biện pháp xử lý nén dã và dang được áp dung tại Việt Nam và trên thế giới như. Đối đê, đường được dip trên nên đất yếu, Malaysia thường áp dụng các biện pháp xử lý sau (GUE et al, 2002) [10]: Thay đổi hình dang mat cất ngang de, đường. "Đào và thay thé lớp đất yếu.
“Chất tải để nén trước trên mặt nền (có hoặc không có ống thu nước đứng). ‘Thi công đất thành nhiều đợt = Đắp bằng vật liệu nhựa Polystyrence (SPS). Gia cố bằng vật liệu địa tổng hợp, —__ Sử dụng cột da = Sirdung cọc Thay đổi hình dang mat cắt ngang của đất dip bằng cách giảm độ nghiêng của mái hoặc dip thêm tầng phản áp ở chân đẻ. Đào di và thay thế lớp đất yếu là một biện pháp cổ điển nhưng vẫn là giải pháp hợp lý và thông dụng tong trường hợp lớp ‘dat yếu không sâu lắm.
Tại Malaysia, với lớp đất yếu có chiều dày nhỏ hơn 4.5 m thì đây là một giải pháp thực tế và cả hiệu quả kinh tế. Biện pháp nén trước bằng chất tải trên mat nén tạo ra một áp suất nén cao hơn áp suất thực tế mà nền phải chịu sau khi công trinh đã hoàn thành, nhằm giảm độ lún ổn định của nền do tải trong công trình, Phương pháp này thường được kết hợp với các ống thu nước đứng được đạt trong nên nhằm tang tốc độ thoát nước, giảm thời gian cố kết. Vat liệu nhựa Polystyrene có thé áp dung cho đất đắp ở hai bên trụ cầu để tạo ra sự thay đổi dẫn về «do lún kết cấu cứng (cẩu) và đất dip. Vải địa tổng hợp dưới dạng lưới hay vải lọc thường được đặt đưới đáy đất dip để năng cao sự ổn định của mái dip, nhưng nói chung nó không giảm được độ do cổ kết của nên, Các cột đá được sử dụng để tăng sức chịu tải của nén do đó tăng sự ổn đỉnh của đất đắp.
Biện pháp này dé làm. xuất hiện hiệu ứng " tức là phần dat dip ngay bên trên cột đá sẽ nhỏ lên như một ái gd. Giải pháp ding cọc khi đắp đất trên nên yếu đối khí được áp dụng khi việc thi công bị khống chế về thời gian. © An Độ (Nand Kishore, 2005) [15], các giải pháp xử lý nền đất yếu thường được ấp dụng là biện pháp nến trước.
tiêu nước đứng, cột đá, sử dung vật liệu địa tổng hợp, cố kết động. Các kỹ thuật nến trước gốm có: chất vật liệu trên mật nến, ba thấp mực nước ngầm, phương pháp jacking, hút chân không. Nền trước bằng cách. chất tải trên mặt nên thường được kết hợp với việc sử dụng các ống thu nước theo phương đứng dat trong nến.
Có 4 loi vật liệu làm ống tiêu nước theo phương đứng: cát, bấc thấm, giấy bồi, sợi tổng hợp. Cố kết động là biện pháp sử dụng khối nặng có. trọng lượng từ 10-40 tấn được thả rơi tự do từ độ cao từ 10-40m, Biện ph này làm giảm đáng ké độ rỗng của én, do đó làm tăng cường độ và sức chịu t Biện pháp cố kết động thường được áp dụng cho nền là đất cất không chặt, sét mềm hoặc than bùn, ở Mỹ (Moore and Taber} [14], Các biện pháp xử lý nền sau day thường được áp dụng: Xử lý bằng vữa đạc (Compaction Grouting). “Xử lý bằng dim nện (Rapid Impact Compaction) ~___ Xirly bằng dim rung (Vibrocompaction).
~ Phut vữa (Permeation grouting = Vita hoá học (Chemical grouting), 'Khoan phụt hoá chất lồng vào trong nên (Subsealing) Phương phấp Mudjacking. T rai Châu Âu (Dumas etal, 2009) [9], thường áp dung các biện pháp xử lý nên như Điện pháp ổn định toàn khối (mass stabilization technique), Cột xi-mang/v6i (Limejeement columns), Be ông tự cố kết (Self.compacting concrete, SCO), Cot túi vải địa kỹ thuật (Geotextile-encased columns, GEC), Coc AuGeoa (Aeoa Piling), cưa đá Rock saw), ‘im nén (Rapid Impact compaction), Coe rung (Vibro-jet sheet pile Driving), Coe vit (Serew pile), cọc ống thép (Ste! pipe piling). Phương pháp cổ kết bằng hút chan không. Có thể nói rằng hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý nền khác nhau, việc lựa chọn n biện pháp nào là tuỳ thuộc vào loại đất nên, đạc điểm cong trình, yêu cầu vẻ thời ian thi công, thông qua so sánh kinh tế và khả năng công nghệ 'Các phương pháp xử lý nén đất yếu khi xây dựng công trình * Mục đích của xử lý nền là - Làm giảm độ lún của nền - Lam tang khả năng chịu tải của nén.
- Lam giảm tính thấm của nền. Bất kỳ biện pháp xử lý nào nếu làm tăng được cường độ liên kết giữa các hạt đất và làm tang được độ chat của đất nên thì đều thoả mãn được ba mục đích trên. Hiện nay có rất nhiều phương pháp cải tạo. gia cố nền đất yếu, nhưng nhìn ‘chung có thể xếp chung vào một số nhóm phương pháp sau 1.
Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học Phương pháp làm chặt đất trên mặt là một phương pháp cổ điển, đó được sử ‘dung từ lâu trên thế giới. Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như. xe lu, búa đấm, máy đầm rung,. lầm chặt đất.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng làm chat đất gồm: độ ẩm, công dâm, thành phần hạt, thành phan khoáng ho: nhiệt độ của đất và phương thức tác dụng của ti trọng. Để làm chặt đất cần phải xác định được độ ẩm tốt nhất ứng với giá tị khối lượng thể tích khô lớn nhất. ‘Daim nén bể mặt là phương pháp đơn giản, có thé áp dung cho cả công trình đất ‘dip mới lẫn nén tự nhiên. Khi tác dung tải trọng lên nên đất, chỉ một phần đất ở độ sâu hạn chế tiếp nhận được ảnh hưởng này.
Một mặt, ảnh hưởng của tải trọng nhanh chóng tất dần theo độ sâu, mặt khác tai trong từ dim nén là các tác dong trong thời gian ngắn. Giải pháp đảm nén trực tiếp bể mat đất do đó được áp dụng chủ yếu trong tiền đất nhân tạo (đất đáp mới), không phải là giải pháp thông dụng cho xử lý nên. “Trong một số trường hợp, hạng mục xây dựng chỉ chiếm diện tích nhỏ trên toàn bộ công trình thì lựa chon giải pháp đầm nén cục bộ bé mặt là lựa chọn có tính khả thi cần xem xét. Có thể nêu một số phương pháp làm chat đất trên mat bằng cơ học sau đây: 1.