CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN 1.1 TONG QUAN VE DAT YEU VÀ CÁC PHƯƠNG PHAP XU LY NEN DAT YEU TRUYEN THONG: 1.1 Sơ lược về đất yếu ở vùng đồng bằng Việt Nam : Đất yếu nói chung là những loại đất có khả năng chịu tải thấp hay không có khả năng chịu tải, sức chống cắt nhỏ, tính nén lún lớn, hầu như bảo hòa nước. Theo quan điểm định lượng về chỉ tiêu cơ lý, ta có thé phân biệt đất yếu bởi các đặc trưng sau : - _ Trọng lượng riêng y <16kN/m” - _ Hệ số rỗng e210 - Sức chịu tải R=0.0 daN/cmˆ - _ Sức kháng cắt không thoát nước Sy S25 kPa - Modul bién dang Eo< 50 daN/em? - Độâm W>70% - Độdính C <9kPa -_ Góc ma sát @ <10° - Chỉ số SPT N<4 Nguồn sốc đất yếu được tạo thành trong các điều kiện lục địa, vùng vịnh hoặc biển. Ngu6én sốc lục địa có thê là bồi tích, tàn tích, sườn tích do nước, gió, lũ bùn,. Nguồn góc vùng vịnh có thé là cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh biển.
Nguồn gốc biển có thể tạo thành tại các vùng nước nông, thêm lục địa, hoặc vùng biển sâu. Tùy theo thành phân vật chất, điều kiện hình thành, vị trí địa lý, khí hậu,. mà ton tại các loại dat yếu khác nhau như sét mềm, cát mịn, than bùn, các loại trầm tích mùn hóa, than bùn hóa, v. Hoang Văn Tan et al.
1973 [4], Lê Ba Luong et al. HVTH : NGUYEN VINH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 14 Đất yếu tại vùng đồng bằng Việt Nam nói riêng và vùng Đông Nam Á nói chung đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Nhìn chung các vĩa đất yếu này là đất sét mềm, yếu và đều là loại trầm tích biển và được hình thành trong vòng 15. Đặc biệt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long các lớp sét biển này đều được phủ một lớp đất sét châu thé phì nhiêu, chiều dày có thé đạt tới 300m.
Đặc điểm chủ yếu của đất sét khu vực này là có độ déo rất lớn (chỉ số dẻo Ip = 80 - 100), cường độ chồng cat nhỏ, độ nén lún lớn, gây rất nhiều khó khăn trong việc xây dựng nền móng công trình .2 Giới thiệu một số phương pháp xử lý nền đất yếu truyền thống : Một số phương pháp phé biến dé xử lý đất yếu có sức chịu tải thấp là ép nước ra khỏi đất nền đường bang chính tải trọng của nên công trình (thường là công trình nền có dap đất), qua đó nên có kết lai, tăng sức chịu tải để có thé xây dựng công trình trên đó. Đối với đất bảo hòa, thể tích nước trong đất cũng chính là thể tích lỗ rỗng, nên VIỆC lấy nước ra khỏi đất cũng chính là việc làm lỗ rỗng trong đất nhỏ lại, độ chặt và sức chịu tải của đất sẽ tăng lên. Các kết quả thí nghiệm đều cho thấy mối liên hệ giữa việc giảm độ âm (W%) làm gia tăng các đặc trưng độ bền và sức chịu tải (Cy, @„) của đất (22T€N 262 - 2000 [3], Hoàng Văn Tan et al. 1973 [4], Lê Bá Luong et al.
Phương pháp đệm cat thoát nước : | WZ. YALL SLAPS A IAL ViVip LLY, Lop dem cat ⁄⁄⁄⁄ZWen đắp ¢gia tải trước VieVip (27 | ⁄⁄⁄⁄ ⁄⁄Lo ⁄LLL,Z⁄⁄⁄⁄ te⁄⁄⁄Me ⁄ LY⁄LOG⁄ >. Ranh biên thoát nước | | _ : : Nên dat yêu - \W „01m — | | | l I | Hình 1.1 : Nền đường được xử ly băng phương pháp đệm cát HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 15 Đây là biện pháp đơn giản nhất, đệm cát đóng vai trò là một lớp tiếp xúc với nền đất yếu ngăn cách lớp đất dính và lớp đất đắp nền bên trên. Do đệm cát có tính thắm thoát tốt, nên dưới tải trọng nên đắp của công trình bên trên, nền đất bị nén ép làm nước trong đất yếu thoát ra theo lớp đệm cát thoát ra ngoài.
Đề đảm bảo thoát nước tốt, cát dùng làm tầng đệm cần phải bảo đảm được các yêu cầu sau : - Hệ số thấm k = 10° mis : - Tylé htuco< 5%; - Cở hạt D > 0.25mm chiếm trên 50%, cở hạt D < 0.08mm chiếm dưới 5% và phải thỏa mãn một trong hai điều kiện : —D “>6 hoặc Dạa)? 1< so)" <3 10 D 10° D 60 Với : Dey : Kích thước hạt mà lượng hạt có cở nhỏ hơn chiếm 60% Dz) : Kích thước hạt mà lượng hạt có cở nhỏ hơn chiếm 30% Dio : Kích thước hạt mà lượng hạt có cở nhỏ hơn chiếm 10% Lớp đệm cát có chiều day tối thiểu 0,5m và lớn hơn hoặc bằng tổng độ lún của nên, nên còn có tác dụng làm lớp chịu lực tạm thời trong quá trình thi công trên nền đất yếu. Bê rộng lớp đệm cát phải rộng hơn đáy nền đắp mỗi bên 0. May dốc và phần mở rộng hai bên của tang cát đệm phải dam bao cau tạo tầng lọc ngược dé nước cô kết thoát ra không lôi theo cát. Can bó trí day đủ các rãnh biên thoát nước dé dẫn nước từ đệm cát ra khỏi khu vực nền nhằm tăng hiệu quả của công tác xử lý nên, nhất là khi tầng đệm cát bị chìm vào lớp đất yếu vẫn đảm bảo thoát nước tốt.
Phương pháp tang đệm cát này khá đơn giản và phù hop dé xử lý các lớp đất có chiêu dài nhỏ H < 6m HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 16 b. Phương pháp thoát nước cỗ hết theo phương đứng bang cách bố trí lõi thấm đứng (giếng cát, bắc thẩm) : Đối với các lớp đất yếu có chiều dai lớn (H>6m), phương pháp đệm cát sẽ kém hiệu quả do đường thâm thoát của nước xa, dẫn đến thời gian xử lý kéo dài. Để giảm cự ly của đường thoát nước, phương pháp bố trí lõi thấm đứng được áp dụng. Có thé sử dụng các loại lõi thắm đứng như : giếng cát, cọc bản nhựa, bắc thấm được chế tạo săn (PVD), đã và dang được sử dụng rat pho biến hiện nay.
Thông thường phương pháp bồ trí lõi thắm đứng được kết hợp với gia tải trước dé tăng áp lực nén ép nhanh chóng đưa nước thoát ra khỏi nên, giảm thời gian xử ly. aS ⁄Z VLDL SLL ⁄⁄ Lớp đệm cát ⁄⁄ LL,⁄7222277) gia tai trước LeYY22 (Z.Z ⁄⁄⁄2⁄⁄⁄⁄ LL,OntheeC2⁄⁄⁄⁄⁄ ⁄ ⁄⁄ | Rãnh biên thoát nước i — | mm |: — —† —— _——— Hình 1.2 : Nền đường được xử lý bang phương pháp giếng cát, PVD Tuy theo chung loại của lõi tham đứng ma ta có cự ly sơ đỗ bồ trí một cách thích hợp. Thông thường, đối với giếng cát, đường kính giếng từ 35em - 45cm, cự ly bố trí từ 2.5m (8 - 10 lần đường kính), đối với bắc thâm khoảng cách bố trí từ 1. Sơ đồ bố trí thường có dạng lưới ô vuông hoặc lưới tam giác đều.
HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 17 Nếu dùng giếng cát thì đỉnh giếng cát phải tiếp xúc trực tiếp với tầng đệm cát, nếu dùng bắc thấm thi bắc thâm phải căm xuyên qua tang đệm cát và cắt dư thêm tối thiểu là 20cm cao hơn mặt trên của tang đệm cát. Cát dùng cho giếng cát phải là cát hạt trung và cũng có yêu cầu như cát của tầng đệm cát đã nêu ở phan trên. Đối với bắc thâm dùng làm lõi thâm đứng phải dat các tiêu chuẩn như được giới thiệu ở phân c bên dưới Hình 1.3 : Một số loại bắc tham thông dụng Q4 Ỹ Ị-‡ +> swe es eS a eS es es eee ee ee ee es a a | aS ef | ‘2, 84, 8 8 8 8.82-8,-8,-8,8,8,+8+R + Hình 1 4: Kích thước một số loại bắc tham thông dụng HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 18 Bắc thấm thường có bề rộng 100mm, day 3 - 5mm (Hình 1. Lõi bắc thấm là một loại chất dẻo, có nhiều rãnh nhỏ dé làm khe thoát nước hoặc dé đỡ vỏ lớp bọc khi có áp lực ép vào bắc thấm.
Bao quanh lõi là lớp vỏ bang vai địa kỹ thuật bang nhựa tổng hợp hoặc dạng dệt từ sợi nhựa tổng hợp. Vỏ có tác dụng làm bộ lọc nước, hạn chế các hạt đất di qua làm tắc nghẽn khe thoát nước. Với kỹ thuật sản xuất bac thâm hiện nay, lưu lượng tháo nước của bắc thấm có thé đạt 60m” - 150m /năm (Holtz et al. 1991 [15]) cao hơn rât nhiêu so với độ thâm của đât yêu.5 : So đồ bố trí bắc thắm trên bề mặt nền Các yêu cầu kỹ thuật của bắc thâm (22TCN 236 - 97 [1], 22TCN 244 - 98 [2], 22TCN 262 - 2000 [3]) : - Khả năng thoát nước của bắc thâm dưới áp lực 350 kPa và gradien thủy lực i= 0.10” m⁄s (ASTM D4716); HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 19 -~ Vỏ bọc của bắc thắm bang vai dia kỹ thuật không dệt phải vừa có hệ số tham cao hơn lớp đất liền ké từ 3 - 10 lần, k„¿> 14x 107 m/s (ASTM D4491), nhưng phải có kích thước ngăn được các hạt đất chui qua Œs<”75um (ASTM D4571); - Cuong độ chịu kéo ứng với độ giản dai dưới 10% R> 1.6 kN/bắc (ASTM D4595); Độ giản dài với lực 0.5 KN <10% (ASTM D4632); Thiết bị thi công cắm bắc tham là loại máy chuyên dùng nên tốc độ thi công rất nhanh, tốc độ cắm bắc thấm có thé đạt 5.000m/ngay/thiét bị (Hình 1.
Upper main roller ÿ PVD LJ delivery < route. A Static \ / guide \ casing | PVD on PVD w ‘ reel on ree | Mandrel An non HHEILEEN DY | Lower lL Jz7main I ⁄ roller Mandrel ¬ ; = : 7 ` Anchor PVD Ma, Vilea TH os we - Anchor Mandrel -7 ‹⁄ Ong căm bắc thấm Hình 1.6 : Thiết bị thi công căm bắc thâm HVTH : NGUYEN VĨNH TOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 20 Để tính toán khả năng làm việc của bac thấm, các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều cách quy đổi bắc thấm từ kích thước thật sang dạng lõi thấm hình trụ tròn với đường kính tương đương (Hình 1. Nghiên cứu của Rixner, năm 1986 dé nghị đường quy đổi của bac thấm là : a+b W — 2 Với: a,b là chiều rộng và chiều dày của bac thấm Long và Covo, năm 1994: = d,, = 0.7b Hansbo, năm 1979 : dy = 2(a+b)/n band-shaped _/ Polypropylene core dw=0.5(a+b) Rixner et al.(1986) cross section et Na <r a ý S đ=fÑa,b) rr Ve ^ ĐÁ | Ps š ! [Poy : J0 SatD.nh lÍ IN ra i | Long & Covo (1994) ÿ F. Geotextile filter / J ‘ iil / `` | = \_ dw=2(a+b)/m ⁄ | , Hansbo (1979) | - : h Assumed water `" « Kđ aha circular ¬ ae Pradhan et al.