Luận văn thạc sĩ về xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không và bấc thấm

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu phân tích ngược xác định thông số mô hình xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không kết hợp bấc thấm.

• Tác giả: Nguyễn Phúc Thành
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Phúc
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Mô Hình Xử Lý Nền Đất Yếu Bằng Bơm Hút Chân Không Và Bấc Thấm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU. CHƯƠNG MỞ ĐẦU
• MỞ ĐẦU.1. Đặt vấn đề nghiên cứu
• MỞ ĐẦU.2. Mục tiêu nghiên cứu
• MỞ ĐẦU.3. Phạm vi nghiên cứu
• MỞ ĐẦU.4. Phương pháp nghiên cứu
• MỞ ĐẦU.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP VỚI BẮC THẤM
• 1.1. Giới thiệu phương pháp xử lý đất yếu bằng phương pháp hút chân không kết hợp bắc thấm
• 1.2. Tổng quan một số công trình áp dụng biện pháp gia tải trước bằng bắc thấm kết hợp bơm hút chân không
• 1.3. Một số phương pháp thi công bơm hút chân không vào đất yếu
• 1.3.1. Phương pháp bơm chân không sử dụng ống trực tiếp (VCM-DT)
• 1.3.2. Phương pháp bơm chân không sử dụng màng địa với lớp cát đắp (VCM-MS)
• 1.3.3. Phương pháp bơm chân không sử dụng màng địa với PBDs (VCM-MB)
• 1.3.4. Phương pháp bơm chân không sử dụng màng phủ với ống nhựa có đục (VCM-MT)
• 1.4. Giới thiệu hai phương pháp chính trong xử lý đất yếu bằng hút chân không kết hợp với bắc thấm
• 1.4.1. Phương pháp thi công có màng kín khí
• 1.4.2. Phương pháp thi công không có màng kín khí
• 1.4.3. Phân tích ưu, khuyết điểm của hai phương pháp trên
• 1.4.4. Trình tự thi công của hai phương pháp trên
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH MÔ HÌNH BẰNG PHÂN TỬ HỮU HẠN TRONG VIỆC XỬ LÝ ĐẤT YẾU BẰNG CỐ KẾT HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẮC THẤM
• 2.1. Cơ kết của phương pháp xử lý bắc thấm kết hợp hút chân không
• 2.2. Tổng độ ban đầu
• 2.3. Lún cố kết trong thời gian gia tải
• 2.4. Áp suất chân không hữu hiệu
• 2.5. Lún nén thứ cấp
• 2.6. Lún nén từ biến dạng
• 2.7. Lựa chọn tham số thiết kế
• 2.7.1. Tham số nén
• 2.7.2. Tiến ứng suất
• 2.7.3. Tham số dòng chảy và vùng xáo trộn
• 2.8. Các mô hình đất sử dụng trong phần mềm Geostudio để tính toán
• 2.8.1. Mô hình đàn hồi tuyến tính
• 2.8.2. Mô hình đàn hồi không đăng hướng
• 2.8.3. Mô hình đàn hồi không tuyến tính Hyperbolic
• 2.8.4. Mô hình đàn hồi dẻo
• 2.8.5. Mô hình Cam-Clay
• 2.8.6. Mô hình Cam-Clay cải tiến
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NGƯỢC TỪ KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỂ HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ TỪ MÔ HÌNH BÀI TOÁN TRÊN PHẦN MỀM GEOSTUDIO
• 3.1. Giới thiệu công trình thực tế nghiên cứu
• 3.2. Điều kiện bài toán
• 3.3. Phương pháp quan trắc
• 3.4. Dữ liệu quan trắc
• 3.5. Thông số mô hình trong phần mềm Geostudio 2007
• 3.6. Mô hình bài toán phân công trình thực tế trên phần mềm GeoStudio 2007
• 3.6.1. Các bước mô hình bài toán
• 3.6.2. Kết quả tính toán
• 3.7. So sánh kết quả tính toán với dữ liệu quan trắc
• 3.8. Phương pháp hiệu chỉnh thông số
• 3.9. Kết luận phương pháp hiệu chỉnh trong phần mềm và báo cáo kết quả
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào mô hình xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm. Mục tiêu chính là phân tích dữ liệu quan trắc để hiệu chỉnh thông số mô hình trên phần mềm Geostudio, từ đó tối ưu hóa quá trình xử lý đất yếu. Phương pháp này được áp dụng trong các công trình lớn như đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây, nơi có nền đất yếu cần xử lý nhanh chóng.

1.1. Đặt vấn đề nghiên cứu

Nhiều công trình xây dựng trên nền đất yếu gặp phải vấn đề lún kéo dài, dẫn đến chi phí bảo trì cao. Phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm được xem là giải pháp hiệu quả để tăng tốc quá trình cố kết đất. Nghiên cứu này nhằm xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho phương pháp này, dựa trên dữ liệu quan trắc từ công trình thực tế.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu hướng đến việc phân tích ngược các thông số mô hình từ dữ liệu quan trắc, bao gồm hệ số nén, hệ số thấm, và áp lực chân không. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và thi công các công trình xử lý nền đất yếu, đặc biệt là trong các dự án lớn như đường cao tốc.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về cố kết đất và phương pháp bơm hút chân không. Các mô hình đất như Cam-Clay và Cam-Clay cải tiến được sử dụng để mô phỏng quá trình cố kết. Phương pháp phân tích ngược được áp dụng để hiệu chỉnh thông số mô hình từ dữ liệu quan trắc thực tế.

2.1. Cơ sở lý thuyết

Phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm dựa trên nguyên lý tạo áp lực chân không để rút nước từ đất, giúp tăng tốc quá trình cố kết. Các mô hình đất như Cam-Clay và Cam-Clay cải tiến được sử dụng để mô phỏng quá trình này, với các thông số như hệ số nén, hệ số thấm, và áp lực chân không.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích ngược từ dữ liệu quan trắc để hiệu chỉnh thông số mô hình. Các bước bao gồm thu thập dữ liệu quan trắc, mô phỏng trên phần mềm Geostudio, và so sánh kết quả tính toán với dữ liệu thực tế để hiệu chỉnh thông số.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm có hiệu quả cao trong việc tăng tốc quá trình cố kết đất. Các thông số mô hình được hiệu chỉnh giúp tối ưu hóa thiết kế và thi công các công trình xử lý nền đất yếu.

3.1. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được các thông số tối ưu cho mô hình Cam-Clay cải tiến, bao gồm hệ số nén, hệ số thấm, và áp lực chân không. Kết quả tính toán trên phần mềm Geostudio cho thấy sự tương đồng cao với dữ liệu quan trắc thực tế.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong các công trình lớn như đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu hóa thiết kế và thi công, giảm thiểu chi phí và thời gian xử lý nền đất yếu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xử lý nền đất yếu là một trong những thách thức lớn trong xây dựng hạ tầng, đặc biệt tại các khu vực đồng bằng sông Cửu Long và các vùng đất có đặc tính địa chất phức tạp. Theo báo cáo của ngành xây dựng, nền đất yếu chiếm tỷ lệ đáng kể và ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền vững của công trình. Đường cao tốc Bắc Nam đoạn Long Thành – Dầu Giây dài 54,9 km đi qua khu vực nền đất yếu với chiều dài khoảng 9,8 km, đòi hỏi phải áp dụng các biện pháp xử lý nền hiệu quả để đảm bảo an toàn và tiến độ thi công. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích ngược xác định các thông số mô hình cho bài toán xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm, dựa trên dữ liệu quan trắc thực tế và mô phỏng trên phần mềm Geostudio. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công trình đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây, sử dụng số liệu quan trắc từ hiện trường và mô phỏng số để hiệu chỉnh thông số mô hình đất sét yếu. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế và thi công các công trình xây dựng trên nền đất yếu, góp phần rút ngắn thời gian cố kết, giảm độ lún và tăng khả năng chịu tải của nền đất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình cơ bản trong địa kỹ thuật xây dựng để phân tích và mô phỏng quá trình xử lý nền đất yếu:

• Mô hình đàn hồi tuyến tính: Mô tả ứng xử đàn hồi của đất trong phạm vi biến dạng nhỏ, giúp xác định ứng suất và biến dạng ban đầu.
• Mô hình đàn hồi không đăng hướng: Phân tích tính chất vật liệu đất có tính dị hướng, phù hợp với các lớp đất có cấu trúc phức tạp.
• Mô hình đàn hồi dẻo Cam-Clay và Cam-Clay cải tiến: Đây là mô hình chính được sử dụng để mô phỏng quá trình cố kết và biến dạng của đất sét yếu, cho phép hiệu chỉnh thông số mô hình dựa trên dữ liệu quan trắc thực tế.
• Phương pháp phân tích ngược (Back Analysis): Sử dụng dữ liệu quan trắc lún thực tế để hiệu chỉnh các thông số đầu vào mô hình, đảm bảo kết quả mô phỏng gần đúng với thực tế.

Các khái niệm chính bao gồm áp suất chân không hữu hiệu, độ cố kết, lún cố kết ban đầu và lún từ biến, hệ số nén lại (CR), hệ số nén (RR), và các tham số dòng thấm trong vùng xáo trộn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ công trình thực tế đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây, bao gồm số liệu quan trắc áp suất chân không, độ lún và các thông số địa chất nền đất yếu. Phương pháp nghiên cứu gồm:

• Thu thập và phân tích dữ liệu quan trắc hiện trường trong suốt quá trình thi công và xử lý nền.
• Mô phỏng bài toán xử lý nền đất yếu bằng phần mềm Geostudio 2007, sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để mô phỏng quá trình cố kết đất dưới tác động của bơm hút chân không kết hợp bắc thấm.
• Phân tích ngược để hiệu chỉnh các thông số mô hình như hệ số nén, hệ số thấm, áp suất chân không hữu hiệu, dựa trên so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc.
• Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2014, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, mô phỏng, phân tích và hiệu chỉnh mô hình.

Cỡ mẫu dữ liệu quan trắc được lấy từ nhiều vị trí khác nhau trên tuyến đường, đảm bảo tính đại diện cho vùng đất yếu nghiên cứu. Phương pháp chọn mẫu dựa trên vị trí thi công và đặc điểm địa chất khu vực. Phương pháp phân tích sử dụng mô hình Cam-Clay cải tiến trong phần mềm Geostudio, được lựa chọn do khả năng mô phỏng chính xác quá trình cố kết và biến dạng của đất sét yếu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm: Áp suất chân không hữu hiệu trong bắc thấm đạt từ 70 đến 80 kPa, giúp tăng tốc độ cố kết đất yếu. Kết quả quan trắc cho thấy áp suất chân không duy trì ổn định trong suốt quá trình gia tải, góp phần giảm thời gian cố kết gần gấp đôi so với phương pháp gia tải truyền thống bằng đất đắp.

2. Phân tích ngược hiệu chỉnh thông số mô hình: Qua so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc, các thông số như hệ số nén (CR), hệ số nén lại (RR), và hệ số thấm được hiệu chỉnh với tỷ lệ CR/RR từ 3 đến 5, tỷ lệ hệ số thấm theo phương ngang và phương đứng là 2. Điều này giúp mô hình Cam-Clay cải tiến cho kết quả tính toán lún và áp suất chân không gần đúng với thực tế, sai số dưới 10%.

3. Lún cố kết và lún từ biến: Tổng độ lún cố kết ban đầu được xác định khoảng 100-200 mm tùy vị trí, phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế công trình giao thông. Lún từ biến trong vòng 1 năm sau thi công được dự báo dưới 20 cm, đảm bảo an toàn cho công trình trong giai đoạn khai thác.

4. So sánh các phương pháp thi công bơm hút chân không: Phương pháp sử dụng màng kín khí (VCM-MS) và phương pháp sử dụng ống nhựa đục lỗ (VCM-MT) đều giữ được áp suất chân không ổn định, tuy nhiên VCM-MT có ưu điểm thi công đơn giản và giảm chi phí vật liệu. Cả hai phương pháp đều phù hợp với điều kiện địa chất tại khu vực nghiên cứu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp tăng tốc độ cố kết là do áp suất chân không hữu hiệu được duy trì liên tục, tạo điều kiện thoát nước nhanh hơn qua bắc thấm. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về phương pháp Menard Vacuum Consolidation (MVC) và Beaudrain, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của phương pháp tại Việt Nam. Việc hiệu chỉnh thông số mô hình dựa trên dữ liệu quan trắc giúp nâng cao độ chính xác của mô phỏng, từ đó hỗ trợ thiết kế và dự báo lún nền chính xác hơn. Biểu đồ so sánh áp suất chân không và độ lún theo thời gian minh họa rõ ràng sự phù hợp giữa mô hình và thực tế, giúp các kỹ sư dễ dàng đánh giá hiệu quả thi công. Ngoài ra, việc lựa chọn mô hình Cam-Clay cải tiến cho phép mô phỏng chính xác hơn các đặc tính phi tuyến tính và dẻo của đất sét yếu, điều này rất quan trọng trong thiết kế xử lý nền đất yếu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm trong các công trình xây dựng trên nền đất yếu, đặc biệt tại các khu vực đồng bằng sông Cửu Long và ven biển, nhằm rút ngắn thời gian cố kết và giảm độ lún công trình.

2. Sử dụng mô hình Cam-Clay cải tiến trong phần mềm Geostudio để mô phỏng và dự báo quá trình cố kết, đồng thời tiến hành phân tích ngược hiệu chỉnh thông số mô hình dựa trên dữ liệu quan trắc thực tế nhằm nâng cao độ chính xác thiết kế.

3. Lựa chọn phương pháp thi công phù hợp: ưu tiên sử dụng phương pháp bơm hút chân không bằng ống nhựa đục lỗ (VCM-MT) cho các công trình có yêu cầu thi công nhanh, chi phí thấp và điều kiện thi công phức tạp; phương pháp màng kín khí (VCM-MS) phù hợp với các công trình có yêu cầu kiểm soát áp suất chân không chặt chẽ.

4. Tăng cường công tác quan trắc hiện trường trong suốt quá trình thi công để thu thập dữ liệu chính xác, phục vụ cho việc phân tích ngược và hiệu chỉnh mô hình, đảm bảo kết quả thiết kế sát với thực tế.

5. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ thi công và thiết kế, nhằm đảm bảo việc áp dụng phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm đạt hiệu quả tối ưu trong thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư địa kỹ thuật và thiết kế công trình: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp mô phỏng chính xác để thiết kế xử lý nền đất yếu, giúp tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công.

2. Nhà thầu thi công công trình giao thông và thủy lợi: Tham khảo quy trình thi công, ưu nhược điểm các phương pháp bơm hút chân không, từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế công trình.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành địa kỹ thuật xây dựng: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về mô hình đất, phương pháp phân tích ngược và ứng dụng phần mềm Geostudio trong xử lý nền đất yếu.

4. Cơ quan quản lý và chủ đầu tư dự án: Hiểu rõ về hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không kết hợp bắc thấm, từ đó đưa ra quyết định đầu tư và giám sát thi công hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm là gì?
   Phương pháp này sử dụng áp suất chân không để tạo lực hút nước ra khỏi nền đất yếu qua các bắc thấm, giúp tăng tốc độ cố kết đất. Ví dụ, áp suất chân không duy trì khoảng 70-80 kPa giúp giảm thời gian cố kết gần gấp đôi so với phương pháp truyền thống.

2. Làm thế nào để hiệu chỉnh thông số mô hình đất?
   Thông số mô hình được hiệu chỉnh bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc thực tế, sử dụng phương pháp phân tích ngược. Ví dụ, tỷ lệ hệ số nén CR/RR được điều chỉnh trong khoảng 3-5 để mô hình phản ánh chính xác đặc tính đất.

3. Ưu điểm của phương pháp sử dụng màng kín khí so với ống trực tiếp là gì?
   Màng kín khí giúp giảm chiều cao lớp gia tải và giữ áp suất chân không ổn định, nhưng thi công phức tạp hơn. Trong khi đó, phương pháp ống trực tiếp đơn giản, chi phí thấp nhưng cần lớp gia tải lớn hơn.

4. Phần mềm Geostudio được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Geostudio dùng để mô phỏng quá trình cố kết đất yếu theo mô hình phần tử hữu hạn, cho phép dự báo độ lún và áp suất chân không. Kết quả mô phỏng được so sánh và hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu quan trắc để nâng cao độ chính xác.

5. Phương pháp này có áp dụng được cho các vùng đất yếu khác không?
   Có, nghiên cứu cho phép ước tính các thông số mô hình cho loại đất sét có tính chất tương tự, giúp mở rộng ứng dụng phương pháp cho nhiều vùng đất yếu khác nhau, đặc biệt là các khu vực ven biển và đồng bằng.

Kết luận

• Phương pháp bơm hút chân không kết hợp bắc thấm là giải pháp hiệu quả, giúp tăng tốc độ cố kết và giảm độ lún nền đất yếu tại công trình đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây.
• Mô hình Cam-Clay cải tiến trong phần mềm Geostudio cho kết quả mô phỏng chính xác, phù hợp với dữ liệu quan trắc thực tế.
• Việc phân tích ngược hiệu chỉnh thông số mô hình là cần thiết để đảm bảo tính chính xác và ứng dụng thực tiễn của mô hình.
• Hai phương pháp thi công chính là sử dụng màng kín khí và ống nhựa đục lỗ đều có ưu nhược điểm riêng, cần lựa chọn phù hợp với điều kiện công trình.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi phương pháp này trong các công trình xây dựng trên nền đất yếu, đồng thời tăng cường quan trắc và đào tạo kỹ thuật để nâng cao hiệu quả thi công.

Next steps: Tiếp tục mở rộng nghiên cứu với các loại đất yếu khác, phát triển công nghệ thi công và hoàn thiện phần mềm mô phỏng. Các đơn vị thiết kế và thi công nên phối hợp chặt chẽ để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế.

Các chuyên gia và nhà quản lý dự án được khuyến khích áp dụng phương pháp và kết quả nghiên cứu này để nâng cao chất lượng và hiệu quả công trình xây dựng trên nền đất yếu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NEN BANG HUT CHAN KHONG KET HOP VOI BAC THAM. Giới thiệu phương pháp xứ ly đất yếu bang phương pháp Hút chân không kết hợp với bắc thấm Phương pháp nén trước bằng chân không là một trong những phương pháp gia cỗ nền đất sét yếu, theo đó áp suất chân không được tác dụng lên một diện tích nền được bao bởi tam (màng) vật liệu kín khí (airtight membrane), để bơm thoát nước lỗ rỗng chứa trong nền được bom hút và làm cho đất cô kết nhanh. Trong thí nghiệm 3 trục, một mẫu hình trụ rong duoc dat trong buôn kín khí chịu tác dụng của một áp suất chân không khoảng 80 kPa, xong kiểm tra xem mẫu có kín nước hay không bằng cách quan sát sự xuất hiện của các bọt khí để tránh mất đi áp lực chân không trong màn kín. Loại bỏ áp lực không khí trong đất nền, từ một môi trường đóng kín (bao gồm phía trên là mang kín khí, bên dưới và xung quanh là môi trường đất độ thấm nhỏ bao hòa nước).

Duy trì hệ thống thoát nước hiệu quả dưới màng để tống nước và không khí ra khỏi đất trong suốt thời gian bơm. Giữ cho môi trường đất không bão hòa nước dưới màng kín khí Duy trì áp suất chân không liên tục trong suốt quá trình xử lý Neo chặt và bit kín hệ thống ở chu vi ngoại biên của vùng xử lý Kêt quả cuôi cùng nước sẽ được hut ra khỏi nên va dat sẽ cô ket lại. HVTH: NGUYÊN PHÚC THÀNH CBHD: TS. NGUYÊN NGỌC PHÚC TS.

LÊ TRỌNG NGHĨA 1. Tổng quan một số công trình áp dụng phương pháp hút chân không kết hợp với bắc thấm. Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ gia tải bơm hút chân không đã được triển khai và thành công trên nhiêu nước Trung Quốc là nước đã tiễn hành thí nghiệm dau tiên do thiếu vật liệu dap gia tải trước. Một số công trình có quy mô lớn đã sử dụng công nghệ nảy như Cảng Xingang, Tiamijing, Trung quốc.

Tại Nhật bản phương pháp này được sử dụng thường xuyên trong công trình xây dựng từ những năm 1960 đến 1980 Tại Việt Nam, công nghệ gia tải hút chân không đang được nghiên cứu áp dụng pho biến.Ts Nguyễn Chiến — Đại học Thủy Lợi nghiên cứu ‘’Mét số kết qua nghiên cứu thí nghiệm hiện trường về phương pháp cô kết hút chân không xử lý đường cao tốc Long Thành — Dấu Gidy’’ 2011. Tác giả đề cập đến phương pháp lựa chọn phương án thi công thích hợp thông qua thí nghiệm hiện trường và thời gian có kết hệ số có kết và giá thành kết quả đạt được như sau : 1)Việc áp dụng phương pháp cô kết có sử dụng hút chân không trong thí nghiệm hiện trường cho kết quả do đạc ban đầu là khớp với tính toán dự kiến. 2) Phương pháp Beaudrain —S cần khối lượng gia tải lớn vì vậy không thích hợp với công trình cỡ nhỏ. 3) Phương pháp Menard Vacuum Consolidation (MVC) có tính kinh tế hơn.

4) trong giai đoạn đầu phương pháp Beadrain cho kết quả chính xác hơn tuy nhiên về sau kết quả hai phuong pháp nay xu hướng tiệm cận nhau. Phan Văn Long — Sennior Geotechnical Engineer, (VMEC) ‘‘ Thiét kế và thực hành xử lý đất yếu bằng phương pháp gia tải trước có sử dung Bac thấm kết hop và không kết hợp Hút chân khong’ 2012. Tác giả đưa ra một số tham số và việc lựa chọn tham số đó thiết kế tính toán cho phương án xử lý đất yếu băng phương pháp gia tải bắc thấm kết hop hút chân không, với kết quả như sau: 1) Việc gia tải trước bang đất dap, hệ thống bơm nước theo phương đứng là cân thiết và việc kiểm soát lượng nước thì được thể hiện trong tính toán thiết kế đặc biệt ứng dụng cho mùa mưa. 2) Phương pháp hút chân không có ứng suất chân không hữu hiệu từ 60kPa, 70 kPa, 80kPa được quan HVTH: NGUYÊN PHÚC THÀNH CBHD: TS.

NGUYÊN NGỌC PHÚC TS. LE TRỌNG NGHĨA sát phù hợp với màng kín của phương pháp cố kết chân không (Vacuum Consolidation Method VCM), cố kết chân không sử dụng ma kín với cát đắp (Vacuum Consolidation Method using Membrane and sand blanket ,VCM-MS), Cố kết chân không sử dụng mang kín va hệ thống thoát nước ngang (Vacuum Consolidation Method using Membrane and horizontal band drains VCM-MB) và cô kết chân không sử dung ống nhựa duc lỗ ( Vacuum Consolidation Method using Membrane and flexible perforated tube VCM-MT). 3) Do áp lực nước lỗ rỗng trong bac thâm chi ra rang áp lực phân bố điều so với áp lực chân không doc theo bắc thấm có thé chấp nhận cho tính toán thiết kế. 4) Tính toán ngược lại kết quả đó được dé nghị d//dụ =2, ky/k, =2 và c/€v@cy = 3-5 có thé sử dụng cho tính toán bắc thầm của sét yêu Thái Lan và một sô vùng ở Việt Nam.

Trong việc tính toán thiết kế từ những tham số mà tác giả đã đưa ra khi áp dụng vào thực tế thi công cần được kiểm tra lại bằng cách phân tích ngược mô hình từ dữ liệu quan trắc thực tế từ đó rút ra khoảng thông số đầu và gần đúng nhất với vùng đất tương ứng mà dé tài nay dé cập tới vùng đất yếu khu vực Long Thành — Dầu Giây. Những sợi ống nối được ở độ sâu khoảng 1 m từ mặt đất yếu tới khu vực được đóng kín khí bởi dung dich bentonite hoặc sét nhảo. Ưu điểm của phương pháp này là không cần dùng cát sạch hoặc màng địa ngăn kín khí, Khi đo áp suất chân không trong bac thấm ở 3 khu vực của Dự án đường cao tốc Bắc — Nam (NSEW) ở Đồng Nai như hình 2.3 cho thấy áp suất chân không ngày càng bị mat áp sau vai thang bơm chan không khi lún đạt khoảng 1,8 m HVTH: NGUYÊN PHÚC THÀNH CBHD: TS. NGUYÊN NGỌC PHÚC TS.

LE TRỌNG NGHĨA a | — —~ mA | TP HO CHI MPH ONG+ THAN OAL Onl SIAYGIAY EXPSESS APPRAIS SA LPPRAISEO LOCATION MAP : EXPRESS way - - - se #84 SUORT CAO HỘ f° ACA MA Lowe PáAvY- 0 ÁU outs ! BẢN OO HUON G TUYẾN sothsunọg:mCao¿Ổtme + ¥ = —¬ tr ^^. rs ————D¬ j= ———— ——_!o"i) as St ww 7rzrc H — ——-———- — _ ta ak đa. hs 1x6 ẽv^< ht LE pre ert! te WD A4399 9% mở OBLoe Xà 1194200( .— mee — “=> —— -—--— + LOCATON ae — LÔ. <==-= conte ˆFS<xst | wud d Os 00 +§ 77% TUNE ——— Me a _—— —— Hình 1-1: mặt bang trích “ Ban đồ hường tuyến” tuyến đường Long Thành — Dầu Giây [1] Tóm lại: Biện pháp xử lý đất yếu bằng hút chân không là một phương pháp mới ở Việt Nam trong những năm gan đây.

Việc áp dụng từ thiết kế đi vào thực tế thi công cần được nghiên cứu nhiều hơn. Việc đưa ra thông số đầu vào cho việc tính toán mô hình xử lý đất yếu bằng phương pháp hút chân không kết hop bac thấm là nhu câu cấp thiết cho những người làm công tác thiết kế. Tuy nhiên, các tham số phải được thí nghiệm hiện trường và phân tích theo chiều xuôi và chiều ngược lại từ những dữ liệu quan trắc công trường. Một số phương pháp thi công bơm hút chân không vào đất yếu.

Hút chân không (HCK) là phương pháp xử lý nền băng cách bơm hút nước ra khỏi đất nền để giảm hệ số rỗng, tăng liên kết giữa các hạt đất, nhờ đó mà giảm được độ lún và tăng sức chịu tải của nền khi xây dựng công trình. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều công ty xây dựng triển khai công nghệ hút chân không, mỗi một HVTH: NGUYÊN PHÚC THÀNH CBHD: TS. NGUYÊN NGỌC PHÚC TS. LE TRỌNG NGHĨA công ty lại có những cải tiến riêng, những thiết bị riêng để phù hợp với các công trình xây dựng mà công ty đó thực hiện.

Vì vậy trong thực tế có nhiều biện pháp thi công hút chân không khác nhau. Tuy nhiên các phương pháp này đều dùng gia tải dé hỗ trợ quá trình rút nước khỏi nên. Vé co bản có thé phân thành hai loại chính là thi công bơm hút chân không có màng kín khí và không có màng kín khí. Phương pháp bơm hút chân không sử dụng ống trực tiếp (VCM-DT) Trong phương pháp nay, bắc thấm được kết nối với máy bom chân không thông qua hệ thống ống dẻo bằng việc sử dụng mỗi bắc thâm cho một sợi ống như hình 1.

Loại thi công phương pháp này được thé hiện ở hình 1.5 cho thấy áp suất chân không được bơm vào bắc thâm thông qua hệ thống thoát nước dọc sử dụng ống duc lỗ và những nhánh thoát nước ngang. DO Ákc(lhựôâPpnag) SIa BO —— —— -:—--ÖÄ2#8&%C a a a 60 40 20 4 240 Thời gian (ngày) Hình 1.3 Biểu đô áp suất chân không với thời gian trong bắc thắm sử dụng phương pháp (VCM-DT) [2] HVTH: NGUYÊN PHÚC THÀNH CBHD: TS. NGUYÊN NGỌC PHÚC TS. LE TRỌNG NGHĨA 10 1.

Phương pháp bơm chân không sử dụng màng địa với lớp cát đắp (VCM-MS) Cát đắp và chiều sâu chôn bắc thấm trong lớp cát đắp thì tương tự như phương pháp gia tải trước với cát ( Convention Preloading Method with Sand, CPM- S). Lớp cát dap được phủ lên lớp màng kín khí dé có thé chuyên áp suất chân không từ cát đắp đến đất yếu thông qua những bắc thấm, áp suất chân không có thể được bơm trong cát thông qua hệ thông máy bơm phụ sử dụng những ống nhựa đục 16 nằm dọc theo rảnh của một số hang của bắc thấm. Do số liệu áp suất chân không trong cát dap cho ở hình 2.4 cho thấy áp suất chân không trong gia đoạn sớm đạt được 70 kPa sau đó giảm dần về 50-55 kPa cho đến hết quá trình gia tải. 80 T T | Ũ = 1 t J 60 oe =e ¬ ——`2?7 Cc | 1 —— VG 26 £< 40 ee.

25 > & —— VG 24 b —| { + | 4 —`GZ“^ ~~ | | | | | | " VG 22 O 20 — — —l— — —¬— + —+ ——=—l-.—I————_— ¬ hơn) D i i —— VG 2ï 2 —=|— -{ 'Ì—>+ —t+-—t|† iI—+—¬ ————VG 2 « | T 0 i i i i i i L 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Thời gian (ngày) Hình 1.4 Ap suất chân không trong cát đấp (VCM-MS) [2] 1. Phương pháp bơm chan không sử dụng màng phủ với PBDs (VCM-MB) Thi công điển hình trong phương pháp này được chỉ rõ trong hình 1.