I. Phân tích ứng suất do tải đắp trên nền đất yếu
Phân tích ứng suất là trọng tâm của nghiên cứu, tập trung vào việc xác định sự phân bố ứng suất trong nền đất yếu khi chịu tác động của tải đắp. Nghiên cứu sử dụng cọc bê tông và vải địa kỹ thuật để gia cố nền đất, giúp giảm thiểu biến dạng và tăng khả năng chịu tải. Các phương pháp lý thuyết như Terzaghi (1943), Carlsson (1987), và Hewlett và Randolph (1988) được áp dụng để phân tích hiệu ứng vòm và sự truyền tải trong nền đất. Kết quả cho thấy, việc sử dụng cọc bê tông kết hợp vải địa kỹ thuật giúp phân bố lại ứng suất, giảm tải trọng lên nền đất yếu và tăng hiệu quả truyền tải vào đầu cọc.
1.1. Hiệu ứng vòm trong nền đất yếu
Hiệu ứng vòm là cơ chế chính giúp phân bố lại ứng suất trong nền đất yếu. Khi tải đắp tác động, đất đắp hình thành các cung vòm, truyền tải trọng từ vùng đất yếu sang cọc bê tông. Các nghiên cứu của Terzaghi (1943) và Hewlett và Randolph (1988) chỉ ra rằng, hiệu ứng vòm phụ thuộc vào chiều cao đất đắp, khoảng cách giữa các cọc và độ cứng của vật liệu gia cố. Vải địa kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu ứng vòm, giảm độ lún lệch giữa các cọc và tăng ổn định cho nền đất.
1.2. Ứng suất do tải đắp
Ứng suất do tải đắp được phân tích dựa trên các mô hình lý thuyết và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 2D. Kết quả cho thấy, cọc bê tông và vải địa kỹ thuật giúp giảm đáng kể ứng suất tác động lên nền đất yếu. Các yếu tố như chiều cao đất đắp, khoảng cách cọc và kích thước mũ cọc ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố ứng suất. Phương pháp gia cố này không chỉ giảm biến dạng mà còn tăng khả năng chịu tải của nền đất, phù hợp với các công trình lớn và chịu tải trọng cao.
II. Cọc bê tông và vải địa kỹ thuật trong xây dựng
Cọc bê tông và vải địa kỹ thuật là hai thành phần chính trong phương pháp gia cố nền đất yếu. Cọc bê tông đóng vai trò truyền tải trọng xuống tầng đất cứng bên dưới, trong khi vải địa kỹ thuật giúp phân bố lại ứng suất và giảm độ lún lệch. Nghiên cứu so sánh các phương pháp gia cố truyền thống như CPS (Conventional Pile Supported) với phương pháp GRPS (Geosynthetic Reinforced Pile Supported), cho thấy GRPS mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nhờ giảm số lượng cọc và tăng khoảng cách giữa các cọc. Vải địa kỹ thuật còn giúp tăng ổn định mái dốc và chống lại lực xô ngang tại vị trí biên của nền đất đắp.
2.1. Cọc bê tông trong nền đất yếu
Cọc bê tông được sử dụng để truyền tải trọng từ nền đất đắp xuống tầng đất cứng bên dưới. Nghiên cứu xác định sức chịu tải của cọc dựa trên vật liệu và chỉ tiêu cơ lý của đất nền. Kết quả cho thấy, cọc bê tông giúp giảm độ lún và tăng khả năng chịu tải của nền đất yếu. Tuy nhiên, việc bố trí cọc cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả truyền tải và giảm chi phí thi công.
2.2. Vải địa kỹ thuật trong xây dựng
Vải địa kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc phân bố lại ứng suất và giảm độ lún lệch giữa các cọc. Nghiên cứu xác định khả năng chịu kéo của vải địa kỹ thuật dựa trên cường độ vải và điều kiện ma sát. Kết quả cho thấy, vải địa kỹ thuật giúp tăng ổn định cho nền đất yếu, đặc biệt là tại các vị trí mái dốc và biên của nền đất đắp. Phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao và được khuyến khích áp dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng.
III. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia cố bằng cọc bê tông và vải địa kỹ thuật vào công trình Metro Hưng Lợi Cần Thơ. Kết quả cho thấy, phương pháp này giúp giảm đáng kể độ lún lệch và tăng khả năng chịu tải của nền đất yếu. So sánh giữa kết quả tính toán và quan trắc hiện trường cho thấy sự phù hợp cao, chứng minh tính hiệu quả của phương pháp. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương án thiết kế hợp lý, giúp tối ưu hóa hiệu quả gia cố và giảm chi phí thi công.
3.1. Ứng dụng tại công trình Metro Hưng Lợi Cần Thơ
Phương pháp gia cố bằng cọc bê tông và vải địa kỹ thuật được áp dụng tại khu vực bãi xe ô tô của công trình Metro Hưng Lợi Cần Thơ. Kết quả quan trắc hiện trường cho thấy, độ lún lệch được giảm đáng kể so với phương pháp gia cố truyền thống. Phương pháp này không chỉ mang lại hiệu quả kỹ thuật cao mà còn giúp tiết kiệm chi phí thi công, phù hợp với các công trình lớn và chịu tải trọng cao.
3.2. Phân tích kết quả và đề xuất
Nghiên cứu phân tích kết quả tính toán và quan trắc hiện trường, chỉ ra rằng phương pháp gia cố bằng cọc bê tông và vải địa kỹ thuật giúp giảm độ lún lệch và tăng khả năng chịu tải của nền đất yếu. Các yếu tố như chiều cao đất đắp, khoảng cách cọc và kích thước mũ cọc được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương án thiết kế hợp lý, giúp tăng hiệu quả gia cố và giảm chi phí thi công cho các công trình tương tự.
