Chương I: Tổng quan về cọc xi măng đất cốt cứng (SDCM). - Chương II: Cơ sở lý thuyết tính toán cọc xi măng dat cốt cứng. - Chương III: Mô phỏng và nghiên cứu các thông số cọc xi măng đất cốt cứng (SDCM) dưới tải trọng ngang và tải trọng dọc trục bang phương pháp phan tử hữu han (FEM). - Chương IV: Đánh giá kha năng ứng dụng coc xi măng đất cốt cứng trong thiết kế móng công trình trên nền đất yếu.
- Kết luận, kiến nghị. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu và tiếp cận những công nghệ mới về cọc xi măng đất trong thời gian gần đây trong đó có coc xi măng dat có cốt cứng (SDCM). - Tìm hiểu cách tính toán sức chịu tải cọc (SDCM) từ những nghiên cứu trong va ngoài nước.
- Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để mô phỏng cọc xi măng dat cốt cứng và các thông số nhăm đánh giá ảnh hưởng của chiêu dài và tiết diện cốt cứng đến khả năng chịu tải cực hạn của cọc (theo phương đứng và theo phương ngang) - Sử dụng phần mềm plaxis đánh giá sức chịu tải của nhóm coc xi măng đất cốt cứng trong nên dat yếu có bé dày lớn, sự phân bố ứng suất, chuyển vị của các phân tố đất trong khối cọc, xác định độ lún trong đất nền. Trên cơ sở đó luận chứng cho tính hiệu quả của việc áp dụng cọc xi măng đất cốt cứng trong xây dựng các công trình có tải trọng vừa và lớn. Kết quả dự kiến đạt được. - Giới thiệu công nghệ mới về cọc xi măng đất có cốt cứng.
- Xác định sự khác nhau giữa sức chịu tải DCM và SDCM. - Sức chịu tải cọc xi măng đất cốt cứng (SDCM) gấp bao nhiêu lần so với cọc xi măng dat thông thường? - Ảnh hưởng chiều đài và tiết diện của cốt cứng bên trong đến sức chịu tải cọc (SDCM) như thé nao? - Đánh giá kha năng ứng dụng loại coc xi măng dat cốt cứng trong thiết kế xây dựng các công trình có tải trọng vừa và lớn. Y nghĩa khoa học. Qua luận văn này giới thiệu thêm một công nghệ mới về cọc xỉ măng đất đó là coc xi măng dat co cét, chung ta sẽ có thêm lựa chon dé xử lí dat yếu, thiết kế móng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình tải trọng lớn được xây dựng trên đất yếu.
Y nghĩa kinh tế - xã hội. Kết quả dé tài giúp cho nhà thiết kế có thêm lựa chọn trong giải pháp xử ly dat yếu, khắc phục những khuyết điểm cọc xi măng dat. Từ đó có thé tiết kiệm chi phí xây dựng nền móng công trình một cách hợp lý nhất mà vẫn dam bảo yêu cau kỹ thuật. Tính mới của luận văn.
Hiện tại trong và ngoài nước đã có rất nhiều nghiên cứu và đã sử dụng rất phổ biến cọc xi măng đất (DCM) tùy theo mục đích sử dụng. Nhưng đối với cọc xi măng đất có cốt thì chưa dé cập hoặc chưa quan tâm chắc có lẽ vì biện pháp thi công phức tạp. Hiện nay tại đại học AIT có một sỐ nghiên cứu đến cọc xi măng đấtcốt cứng như: Numerical Simulations and Parametric Study of SDCM and DCM Pile Under Full Axial and Lateral Loads (Dennes. Jamsawang, 2011); Recent Development of Deep Cement Mixing Methnod (Dennes.T Bergado, 2011); The Stiffening Effects of Soil Improvement Column with Steel (Shoichi Tsutsumi and Takeshi Oshita, 2007).
Tuy nhiên việc nghiên cứu tinh toan suc chiu tai coc xi mang đất cốt cứng một cách có hệ thống dé khang dinh ưu điểm loại coc này nhăm ứng dụng thiết kế móng, xử ly nên dat yếu tại Việt Nam là cân thiết. Giới hạn của dé tài. - Luận văn sẽ nghiên cứu cho cọc xi măng đất có cốt cứng với địa chất cho khu vực TP. Hồ Chí Minh.
- Nghiên cứu các đặc trưng cũng như lý thuyết về cọc xi măng đất có cốt cứng , từ đó mô phỏng bai toán cọc xi măng đất có cốt cứng bằng phân mềm Plaxis 3D - Coc xi măng đất có cốt cứng (SDCM) có cốt cứng bên trong thường là: gỗ (hay cir tram), ống thép, cọc bê tông. Trong luận văn này học viên sẽ sử dụng cọc bê tông cốt thép làm cốt cứng bên trong. CHUONG I- TONG QUAN VE COC XI MĂNG DAT COT CUNG (SDCM) I.1 Những phát triển gần đây của phương pháp cọc xi măng dat (DCM) I.1 Lich sử phát triển công nghệ trụ đất trộn xi măng gia cố nền đất yếu °' Phương pháp trụ dat trộn vôi - xi măng ra đời từ thập niên 50 của thế ky XX Từ những năm 1960, Nhật Bản và Thụy Điển đã được bắt đầu nghiên cứu và phát triển kỹ thuật trộn sâu sử dụng vôi hoạt tính dạng hạt. Người Nhật chú trọng đến kỹ thuật gia cường đất mà có thé sử dụng thích hợp cho các dự án ở biển, cảng biển.
Trong khi Thụy Điền thì chú trọng kỹ thuật gia cường đất sét yếu cho các dự án xây dựng đường 6 tô và tường chan dat. Đến những năm 1970, phương pháp trộn khô sử dụng vôi sống trộn với đất ở hiện trường dé tạo thành các trụ vôi đã được thực hiện ở Thụy Điển và Nhật Bản. Xi măng khô được sớm đưa vào dé tăng cường độ ồn định và tạo ra trụ dé tăng cường độ cao hơn. Phương pháp mà bột vôi khô và xi măng được sử dụng để tăng cường ồn định gọi là phương pháp trộn khô.
Vào giữa năm 1970, một nỗ lực để tăng cường sự đồng nhất của đất đã được gia cường bằng phương pháp trộn sâu, người Nhật cũng bắt đầu đưa ra phương pháp tăng cường Ổn định mà sử dụng vữa xi măng lỏng gọi là phương pháp trộn ướt. Đến thập niên 80 của thế kỷ XX, phương pháp trôn sâu được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng. Phương pháp trộn sâu để tăng cường đất nhằm đạt cường độ cao hơn, giảm độ dẻo, hệ số nén thấp hơn đất nguyên gốc. Chất lượng của việc gia Cường đất phụ thuộc mật độ và dạng hình học của móng, quá trình thi công, đặc tính của đất gốc, thời gian thi công và nhiệt độ.
Ngày nay phương pháp trôn sâu được sử dụng khắp thé giới với tên gọi chung là “Deep Mixing Method” viết tắc là DMM. Ở Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ nay vào các dự án lớn như công trình Đai Lộ Đông Tây — Tp. Hồ Chí Minh, sử dụng phương pháp trộn khô với chiều sâu trụ dat trộn xi măng lên tới 26 m; công trình sân bay quốc tế Can Thơ, sử dụng phương pháp trộn khô với chiều sâu trụ xi mang 6m.2 Ứng dung trụ đất trộn xi măng dé gia cỗ nền dat yếu Trụ đất trộn xi măng được sử dụng với nhiều ứng dụng khác nhau trong xây dựng dân dụng, nền móng công trình cầu đường, kết cấu tường chan, làm giảm sự hóa lỏng, chống vách hồ đảo. Có 7 nhóm ứng dụng cơ bản có thé thích hợp cho phương pháp trộn sâu hiện nay là: - _ Tường ngăn nước: những trong DMM dé ngăn nước thâm qua hoặc sự phát triển của nước ở dưới câu trúc tường chan.
- _ Tường chan: những tường DMM có cốt thép dùng chống lại áp lực đất xung quanh trong thi công hồ đào sâu, như chống đỡ ham và tầng ham. - Lam nên cho các kết câu: Những khối dat trộn xi măng có cường độ cao hơn hoặc đồng nhất thay thế đất tự nhiên. - Gia cố, tăng cường nên đất: những phan tử DMM được sử dung dé làm tăng khả năng 6n định của dat dưới nền đường. - Lam giảm su hóa lỏng cua dat : DMM dang hộp hoặc có câu trúc có vạch ngăn làm giảm khuynh hướng hóa long dat va sự lan truyền chan động do động dat ra xung quanh bên đưới nên đường hoặc tòa nhà lớn - _ Xử lý ô nhiêm môi trường dat ; Hydrat hóa dat ô nhiễm tại chỗ và ngăn ngừa sự lây lan của đất ô nhiễm - Tang cường ôn định trượt: Những trụ DCM làm tăng ôn định cho nền đường dap trên dat yêu và vách hô đào.
Gan đây, tại thành phố Hồ Chi Minh và một số địa điểm khác ven bờ sông, bờ kênh bị lở xuống sông, xuống kênh. Phương pháp gia cố bờ kênh, bờ mương băng khoan phụt hay còn gọi là công nghệ tạo cọc xi măng đất là một trong những biện pháp có hiệu quả về cả mặt kỹ thuật và kinh tế. Công nghệ khoan phụt vữa (grouting technology), với ap lực 20-40 MPa hiện đang dùng trong xây dựng nên móng và công trình ngầm nham: e Nhỏi lấp các lỗ rỗng. e Làm chuyển vị và dồn chat dat.
e_ Giảm độ hut nước, tăng cường độ của nên. e Tạo tường chan giữ vách hồ đảo. Với nhiều mục tiêu sau: 1) Răn hoá và ổn định đất dé truyền tải trọng xuống sâu trong thi công đường tàu điện ngầm, đường cao tốc và nên móng. 2) _ Cách chân cho móng máy.
3) Lam hệ thống neo có phun vữa để giữ 6n định, chịu lực kéo trong dat. 4) Bit lấp các vết nứt trong công trình bê tông và thé xây. 5) Lam lớp phủ mặt kênh dao. 6) Phun khô bê tông làm lớp áo cho công trình ngâm.
7) Lam giếng dâu bằng ximăng giếng khoan. 8) Phun vữa ứng suất trước trên đường song. 9) Phun vữa tạo cọc hoặc bảo vệ và xử ly cọc bi khuyết tật. 10) Làm tường chắn khi đào hồ sâu.
Biện pháp thi công: Sử dụng máy quay, làm quay cách gạt, đất trong phạm vi quay của cánh gat sẽ bị tơi, trong khi đó thì phụt hồ xi măng tạo thành cọc xi măng đất. Nguyên ly trộn ướt được mô ta trong hinh 7. Nước Ximăng Phụ Gia BL. Quá trình trộn Ban chứa | Bơm áp lực Kiêm soát độ sâu và độ quay Ý | Tạo cọc Kiêm soát lưu lượng Hình L1: Sơ đô thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn ướt Tham khảo TCXDVN 385: 2006- phương pháp gia có nên đất yếu bang trụ đất xi măng, các mô hình bố trí trụ xi măng trộn ướt như: hình 1.3: aes HH SH E= ' 1 HH 2 es == Hình L2: Bo tri trụ trộn uớt trên mặt đất.Y a C- > Gee Hình L3: Bồ trí tru trùng nhau theo công nghệ trộn ướt và thứ tự thi công.
So đỗ công nghệ Jet Grouting xem hinh 1.4 ` Vit — Dang tongue | |K ——|[— WWWHH| |g [acre vy Vữa vy Dòng khí bọc __ Dòng khí bọc quanh tia vữa ._ quanh tia nước a. Công nghệ I pha; b. Công nghệ 2 pha; c. Công nghệ 3 pha - Công nghệ phut một ống: JET 1 (one-jet technology).
Công nghệ nay chi dùng xi mang và nước làm vữa phụt.