I. Tổng quan về ứng xử cột xi măng đất
Phân tích ứng xử cột xi măng đất tại khu vực bãi cảng Sao Mai Bến Đình là một nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp xử lý nền đất yếu bằng công nghệ cột xi măng đất. Công trình này nằm trong khu vực ven vịnh Gành Rái, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, nơi có điều kiện địa chất phức tạp với lớp đất yếu bùn sét dày. Cột xi măng đất được xem là giải pháp tối ưu để gia cố nền, đảm bảo độ ổn định và giảm thiểu độ lún. Nghiên cứu này tập trung vào việc tính toán độ lún của nền bằng phương pháp giải tích và phần mềm Plaxis 3D Foundation, đồng thời so sánh với kết quả quan trắc thực tế.
1.1. Nguyên lý gia cố xi măng đất
Nguyên lý gia cố xi măng đất dựa trên việc trộn xi măng với đất yếu để tạo thành cột có khả năng chịu tải cao. Khi xi măng được trộn vào đất, các phản ứng thủy hóa xảy ra, tạo thành các hợp chất keo như CSH (Calcium Silicate Hydrate) và Ca(OH)2, giúp tăng cường độ bền và ổn định của đất. Quá trình này cũng bao gồm phản ứng cacbonat hóa, tạo thành CaCO3, góp phần tăng độ cứng của cột. Việc phân bố đều xi măng trong khối đất là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả gia cố.
1.2. Công nghệ thi công cột xi măng đất
Có hai công nghệ chính được sử dụng để thi công cột xi măng đất: công nghệ trộn khô (Dry Mixing) và công nghệ trộn ướt (Wet Mixing). Công nghệ trộn khô sử dụng cánh cắt để trộn xi măng khô với đất, trong khi công nghệ trộn ướt sử dụng vòi phun áp lực cao để phun hỗn hợp xi măng và nước vào đất. Công nghệ trộn ướt thường được ưu tiên do khả năng xử lý sâu hơn và hiệu quả phân bố xi măng đồng đều hơn.
II. Phân tích tính toán ổn định lún
Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích độ lún của nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất tại khu vực bãi cảng Sao Mai Bến Đình. Phương pháp tính toán được thực hiện theo tiêu chuẩn TCXD 385-2006 và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation. Kết quả tính toán được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế để đánh giá độ chính xác của mô hình. Nghiên cứu cũng đề xuất thay đổi chiều dài cột xi măng đất cho khu vực mở rộng của dự án.
2.1. Tính toán độ lún bằng phương pháp giải tích
Phương pháp giải tích dựa trên tiêu chuẩn TCXD 385-2006 được sử dụng để tính toán độ lún của nền đất. Các thông số đầu vào bao gồm đặc tính cơ lý của đất, kích thước và khoảng cách giữa các cột xi măng đất. Kết quả tính toán cho thấy độ lún dự kiến của nền đất được gia cố giảm đáng kể so với nền đất yếu ban đầu.
2.2. Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation
Phần mềm Plaxis 3D Foundation được sử dụng để mô phỏng độ lún của nền đất. Mô hình Morh-Coulomb được áp dụng để mô tả hành vi cơ học của đất. Kết quả mô phỏng cho thấy sự tương đồng cao với kết quả quan trắc thực tế, chứng minh tính hiệu quả của phương pháp gia cố bằng cột xi măng đất.
III. Đề xuất thay đổi chiều dài cột xi măng đất
Dựa trên kết quả phân tích, nghiên cứu đề xuất thay đổi chiều dài cột xi măng đất cho khu vực mở rộng của dự án. Việc điều chỉnh này nhằm tối ưu hóa hiệu quả gia cố và giảm thiểu chi phí thi công. Các tính toán được thực hiện lại bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của giải pháp đề xuất.
3.1. Tính toán ổn định lún tổng thể
Tính toán ổn định lún tổng thể được thực hiện để đánh giá hiệu quả của việc thay đổi chiều dài cột xi măng đất. Kết quả cho thấy việc giảm chiều dài cột không ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của nền đất, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí thi công.
3.2. Tính toán ổn định lún cục bộ
Tính toán ổn định lún cục bộ được thực hiện để đánh giá hiệu quả của cột xi măng đất dưới tải trọng cục bộ. Kết quả cho thấy cột xi măng đất vẫn đảm bảo độ ổn định và giảm thiểu độ lún dưới tải trọng cục bộ, ngay cả khi chiều dài cột được điều chỉnh.
