CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE GIẢI PHÁP XỬ LÝ NEN ĐẤT YEU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 1. Tong quan về đất yếu vùng Đồng bang sông Cứu Long: Thuật ngữ “đất yếu” rat quen thuộc trong khoa hoc xây dựng, đặc biệt là trong lĩnh vực địa kĩ thuật. Đất yếu được hiểu là đất không đủ sức chịu tải, không có đủ độ bền và biến dang rất nhiều, do vậy không thé dùng làm nền tự nhiên cho công trình xây dựng. Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị phá hoại do bị lún, sập hay hư hỏng khi xây dựng trên nên đất yếu là do không có những biện pháp xử lý phù hop, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nên đất.
việc đánh giá chính xác các tính chất co lý của nền đất yếu dé làm cơ sở và dé ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một van đề hết sức quan trọng, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa năng lực kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, hướng đến giảm được tôi đa các sự co, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nên dat yêu. Đất yếu có các đặc tính là: hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước S > 0,8, độ sệt lớn (B > 1), khả năng chống cat bé (c và ‹ọ bé), khả năng thấm nước bé, hệ số rỗng e lớn (e > 1,0), đất có tính nén lún lớn (a > 0,1 cm*/kg), modules biến dang nhỏ (E < 50 kg/cm’), dung trọng bé. Tang tram tích mới ĐBSCL là đối tượng nghiên cứu chủ yếu về mặt địa chất công trình. Các lớp đất chính thường là loại sét hữu cơ và sét không hữu cơ trạng thái độ sệt khác nhau.
Bên cạnh đó còn phải kế đến những lớp đất cát, sét bùn lẫn vỏ sò sạn laterit. Ngay trong sét còn gap các vệt cát mong. Dựa theo hình trụ các hỗ khoan trong phạm vi độ sâu khoảng 30m của các công trình thuộc các tỉnh Long An, Tiền Giang, Vĩnh Long, Hậu Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Thành phố Hồ Chí Minh. có thể phân các lớp đất như sau: Lớp đất trên mặt: dày khoảng 0,5 — 1,5m gồm những loại sét hạt bụi đến hạt cát, có màu xám nhạt đến đến vàng xám.
Có nơi là bùn sét hữu cơ màu xám đen. Lớp này có nơi năm trên mực nước ngầm và có nơi nằm dưới mực nước ngầm (vùng sình lầy). BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG | -Ẻ»*———-————~ BIỂN TÂY GHI CHỦ | - ĐẤT BUN SET MAU XÁM XANH THAM II BAT BUN SÉT, SET PHA CAT, SUN CAT Pra SET XEN KEP VOI CÁC LOP CAT PHA SET lil CAT HAT MEN, CAT PHA SET XEN KEP IT BUN CAT PHA SET IV - ĐẤT THAN BUN XEN KEP SUN SET, BUN SET PHA CAT CAT BỤI, CAT PHA SET V ‹ BUN SET PHA CAT VA GUN GAT PHA SET NGAP NƯỚC Hình 1. Ban đồ phan bô dat yeu ở DBSCL Lớp sét hữu co: nam dưới lớp mặt là lớp sét hữu co, có chiều day thay đối từ 3 — 4m (Long An), 9 — 10m (Thạch An, Hậu Giang), 18 — 20m (vùng Long Phú, Hậu Giang).
Chiều dày lớp nay tăng dan về phía biển. Lớp sét hữu cơ thường có mau xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt. Hàm lượng sét chiếm khoảng 40 — 70%. Hàm lượng hữu cơ thường gặp từ 2 — 8%, các chất hữu cơ phân giải gần hết.
Ở lớp gần mặt thường có những khối hữu cơ ở dạng than bùn. Lớp sét cát lẫn it sạn, mảnh vụn laterit và vỏ sò: lớp này dày khoảng 3 — 5m, thường năm chuyên tiếp giữa lớp sét hữu co với lớp sét không hữu cơ. Cũng có nơi như Mỹ Tứ (Hậu Giang) lớp cát lại năm giữa lớp đất sét. Lớp này không liên tục trên toàn vùng ĐBSCL.
Lớp sét không lẫn hữu cơ: lớp đất sét này khá dày xuất hiện ở các độ sâu khác nhau. Một số hỗ khoan ở Long An cho thấy lớp đất sét tương đối chặt năm cách mặt đất 3 — 4m. Ở những nơi khác lớp đất sét tương tự nằm cách mặt đất 9 — 10m (Thạch An, Hậu Giang), 15 — 16m (Vinh Quy, Tân Long, Hậu Giang), 25 — 26m (Mỹ Thanh, Hậu Giang), càng gân ven biên, lớp đât sét càng năm sâu cách mặt đât tự nhiên. GHI CHỦ E== Vùng Ddm Láy Em Trâm tích tam gide chôu mới £22] Vùng đông bằng có đổi núi sót weer ee Hình 1.
Bản đồ phân bố dat yếu ở ĐBSCL theo nguon gốc hình thành 1. Tong quan về cọc xi măng đất (CXMD) 1.1, Giới thiệu chung Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) - (Deep soil mixing columns, soil mixing pile) Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nên đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cô thi quay ngược lại và dịch chuyến lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền dat (bang áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bang bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt).
Pham vi ứng dung: Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu cần phải có các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng công trình, nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày như vùng Nhà Bè, Bình Chánh, Thanh Da ở thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long. Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu. Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nên đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng.như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống va đáy công, gia có đất xung quanh đường ham, ôn định tường chan, chong trượt dat cho mai doc, gia cô nên đường, mô câu dẫn. Các ứng dụng của Coc ximăng dat ( Terashi, 1997) 1- Đường bộ, ôn định/lún.
2 - Ôn định đê cao. 4 -Thành hồ dao. 5 - Giảm ảnh hojong từ các công trình lan can. 6 - Chống nâng hay hồ đào 7 - Chống chuyển dịch ngang của móng cọc.
9 - Ngăn nước Uu điểm: So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc xi măng đất có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu), thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tẾ rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác (nếu sử dụng phương pháp cọc bê tông ép hoặc cọc khoan nhỏi thì rất tốn kém do tang đất yếu bên trên dày). Với 1 trường hợp đã áp dụng với lớp đất dày 30m, thì khi sử dụng phương pháp cọc - đất xi măng tiết kiệm cho mỗi móng xi lô khoảng 600 triệu đồng. Ưu điểm nổi bật của cọc xỉ măng đất là: Thi công nhanh. kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tô rủi ro cao.
Tiết kiệm thời gian thi công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ (ví dụ tai dự an Sunrise). Tốc độ thi công cọc rất nhanh. Hiệu quả kinh tế cao. Giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng, đặc biệt trong tình hình giá vật liệu leo thang như hiện nay.
Rất thích hợp cho công tác xử lý nên, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực nên đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển Thị công được trong điều kiện mặt băng chật hẹp, mặt băng ngập nước Khả năng sử lý sâu (có thể đến 50m) Dia chất nên là cát rất phù hợp với công nghệ gia cô ximăng, độ tin cậy cao. Các kiểu bỗ tri CXMB: Tuy theo điều kiện tác dụng của tải trọng cũng như mục đích sử dụng ma Coc ximang dat được bô trí theo các kiêu khác nhau như: kiêu đơn, kiêu đôi, kiêu dải, kiêu lưới tam giác hoặc ô vuông. kiêu diện, kiêu khôi. - Kiéu đơn: bô trí cọc theo lưới 6 vuông hoặc lưới tam giác thường được áp dung cho việc gia cô các khôi dat dap nên đường hoặc các côngtrình chịu tải trọng thang đứng lón.
- Kiéu dai: bô trí cọc theo kiêu dai đê gia cô cho các hô đào, các công trình ôn định mái dốc, các công trình có lực ngang tác dụng lớn. Kiêu lưới và kiêu khôi: thường được bô trí cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, các cọc được bô trí bên dưới móng công trình. Be: se >1 °° oe © Sxx: oN PAN RAN z $d ® 98 @ ® 8 @ va» | 2 3 4 1 - Bồ trí kiểu dai 2 - Bồ trí lưới tam giác; 3 - Bồ trí lưới ô vuông: 4 - Bồ trí dạng khối; Hình 1. Các dạng bố trí Cọc ximang đất trộn khô 2 3 ñ 1 - Kiểu tường: 2 - Kiểu kẻ ô 3 - Kiểu khối; 4 - Kiểu diện Hình 1.
Bo trí cọc ximang đất trộn uot trên mặt dat TH(VQ) S85 L 2 3 4 OS BD SS S23 GEISIDED SS GS 83 ES as IG cả ELESES CXXXKO Ce ibe Be Be SE 656566 65 CE S BOBS & 5 6 7 8 I-Kiểukhối 2 - Kiểu tường 3 - Kiểu kẻ ô 4 - Kiểu cột 5- Cộttiếp xúc 6 - Tường tiếpxúc 7-Kẻôtiếpxúc 8 - Khối tiếp xúc Hình 1. Bo trí trụ trộn ướt trên biển 10 1. Thực té ứng dung: Trên thế giới: Nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTD.
Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3. Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng xử ly bằng cọc xi măng đất ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3. Tại Châu Âu, nghiên cứu va ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển va Phan Lan bắt đầu từ năm 1967.
Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (6m cao 8m dai) đã được xây dựng ở Phan Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài cột về mặt khả năng chịu tai.
