CHƯƠNG 1: TONG QUAN PHƯƠNG PHAP GIENG CAT KET HOP GIA TAI TRƯỚC DE XỬ LÝ NEN DAT YEU 1.1 KHAI QUAT DAT YEU KHU VUC TINH CA MAU Tỉnh Cà Mau năm trên lưu vực đồng bang sông Mê Kông. Đây là khu vực có tang đất phù sa khá dày và tập trung đất yếu: * Đặc trưng vật lý: - Dung trọng tự nhiên: y <17kN/m3 - Hệ số rỗng lớn (e >1); - Độ sệt lớn (l¡>]); - Hệ số nén lún: a> 0,01 m2/kN - Độ bão hòa: Sr>0,8 * Đặc trưng cơ học: - Góc ma sát trong nhỏ (@ <10'; - Lực dính theo kết qua cat nhanh không thoát nước c = 0,5 — 1 KN/m’; - Lực dính theo kết qủa cắt cánh hiện trường c„< 3,5 kN/m#; - Sức chỗng mũi xuyên tỉnh q, < 0.1 Mpa: - Chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N< 5. - Mô dun biến dạng : E<50kN/m2 * Các loại đất yếu: - Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp; - Dat bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trư-òng nư-ớc, thành phan hạt rất min, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu luc: - Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, đ-ược hình thành do kết qua phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu co từ 20 -80%); - Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cau hat rời rac, có thé bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy; - Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thắm nước cao, dé bị lún sụt.
* Đặc trưng nên đất yếu khu vực Cà Mau: - Lop đất ở trên mặt: Day khoảng 0,5m - 1,5m, gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, có màu xám nhạt đến màu xám vàng. Có nơi là bùn sét hữu cơ màu xám den. Lớp này có nơi năm trên mực nước ngầm, có nơi nằm dưới mực nước ngầm. - Lớp sét hữu co: Năm dưới lớp mặt là lớp sét hữu cơ, có chiều day thay đôi từ 3.
Chiều day lớp này tăng dan về phía biển; thường có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt, có các đặc trưng vật lý sau: - Lớp sét cát lẫn ít sạn, mảnh vụn laterite và vỏ sò hoặc lớp cát: Lớp này dày khoảng 3.0m, thường năm chuyền tiếp giữa lớp sét hữu co với lớp sét không hữu cơ. - Lớp đất sét không lẫn hữu cơ: Lớp đất sét khá dày xuất hiện ở những độ sâu khác nhau. Lớp đất ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy. Đất chưa được nén chặt, hệ số rỗng lớn, dung trọng nhỏ.
Sức chống cat thấp, có màu xám vàng hoặc vàng nhạt. TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP GIA TAI TRƯỚC 1. Giới thiệu chung phương pháp gia tải trước Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử lý nền đất yếu. Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nước thăng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép.
Tải trọng gia tải trước có thể băng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai. Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc. Lớp đất đắp dé gia tải được dỡ khi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra. Gia tải trước là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần thiết phải khảo sát đất nền một cách chỉ tiết.
Một số lớp đất mỏng, xen kẹp khó xác định băng các phương pháp thông thường. Nên sử dụng thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng đồng thời khoan lay mẫu liên tục. Trong một số trường hợp do thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc và đánh giá đầy đủ, nên sau khi xây dựng công trình, đất nên tiếp tục bị lún và công trình bị hư hỏng. Việc gia tải trước sẽ ảnh hưởng tới các yếu tô sau: - Độ lún tức thời.
- Độ lún cố kết sơ cấp. - Độ lún cô kết thứ cấp. - Sức chống cắt không thoát nước của đất. Tuy nhiên trong thực tế chúng ta chỉ xét đến độ lún cố kết sơ cấp khi sử dụng biện pháp gia tải 1.
Đặc điểm và phạm vỉ áp dụng Dùng phương pháp này có các ưu điểm sau: - Tăng sức chịu tải của nên dat: - Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ồn định theo thời gian. Đề đạt được các yêu cầu trên người ta thường dùng các biện pháp sau để gia tải: - Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá.) băng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự kiến thiết kế trên nên đất yếu, để cho nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng công trình. - Dùng giếng cát hoặc bắc thâm để thoát nước ra khỏi lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nên, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian. Tuy yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình, địa chỉ của nơi xây dựng mà dùng đơn lẻ hoặc cả hai biện pháp trên.
Phương pháp này có thé sử dụng dé xử lý khi gặp nền đất yếu như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hòa nước. Phương pháp này chỉ thực sự hiệu quả cho những vùng có chiều dày lớp đất yếu nhỏ. Biện pháp thi công Kỹ thuật gia tải trước có 2 dang: - Chất tải trước với tải trọng lớn hơn tải trọng công trình; - Chất tải trước theo từng cấp tải trọng. Đề gia tải nén trước ta có thể dùng hai cách sau: - Cách 1: Chất tải trọng nén trước lên mặt đất tại vị trí xây dựng nền đường hoặc móng, đợi một thời gian theo yêu cầu để độ lún 6n định rồi dỡ tải sau đó xây dựng công trình.
- Cách 2: Có thể xây dựng móng trước, sau đó chất tải lên móng để móng lún đến trị số 6n định, sau đó đỡ tải va xây dựng kết cau bên trên. Lưu ý: Chất tải tăng theo từng cấp, mỗi cấp tăng từ 15 — 20% tổng tải trọng công trình. Cần bồ trí mốc dé quan trac lún trong suốt thời gian gia tải dé quan sát xem độ lún đã đạt yêu cầu không, dé có biện pháp xử lý kịp thời. TONG QUAN VE GIENG CAT DE XU LÝ NEN DAT YEU 1.
Lịch sử phát triển Trên thế giới phương pháp gia cô nên đất yếu bang trụ vật liệu rời, cũng như giếng cát, nó gan liền với kết quả công trình nghiên cứu vẻ cô kết thâm của đất sét no nước và người đầu tiên dé cập là Terzaghi khi ông tìm ra phương trình vi phân cố kết thấm 1 chiều năm 1925, Phương pháp giếng cát là một phương pháp tương đối cô điển dùng để xử lý nền đất yếu và đã được ứng dụng rộng rãi ở Mỹ, Nhật,. Mặc dù là phương pháp cô điển nhưng nó vẫn được ứng dụng cho tới ngày nay vì nhưng ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế. Phương pháp nay được sử dụng vào nước ta từ những năm 1975. Đặc điểm tác dụng và phạm vi áp dụng của giếng cát * Tác dụng chính: - Dưới tác dụng của gia tải, áp lực nước lỗ rỗng của đất tăng cao tạo chênh lệch cột áp (i-gradien thủy lực) nước sẽ chảy từ nơi có áp lực cao sang nơi có áp lực thấp.
Do đó, nước trong đất sẽ thoát đến giếng cát theo phương ngang (cự ly giếng cát thường nhỏ hơn rất nhiều so với chiều dày của lớp đất yếu (thường > 10 m). Sau đó, nước thoát tự do dọc theo giếng cát theo phương đứng đến đệm cát dưới nền đường và thoát ra ngoài, tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu. làm giảm độ rỗng, độ âm, tăng dung trọng. Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nên đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép.
- Nếu khoảng cách của giếng bố trí thích hợp thì nó còn làm tăng độ chặt của nền do đó sức chịu tải của nền tăng lên. - Tăng khả năng chống trượt khi công trình chịu tải trọng ngang. * Khi sử dụng phương pháp giếng cát cần chú ý vẫn đề sau: - Chỉ sử dụng hiệu quả cho công trình tải trọng trung bình và chiều dày lớp đất yếu không lớn. - Thời gian thi công kéo dài.
* Sơ đồ bồ trí giếng cát: - Dạng lưới tam giác: Hình 1. Bo trí lưới giếng cát theo sơ đồ tam giác déu - Dạng lưới hình vuông: Hình 1. Bo trí lưới giếng cát theo sơ đồ hình vuông * Nhược điểm: - Cát được sử dụng trong giếng cát phải được chon lựa kỹ lưỡng dé có hệ số thấm tôt nhât, cho nên phải vận chuyên từ nơi xa tới công trường. - Ngoài ra, khi thi công giếng cát rất có khả năng giếng cát bị đứt đoạn không đảm bảo vai trò thoát nước do thi công bât cân hoặc do chuyên vị ngang của đât nên 1.
Phương pháp thi công 1. Trình tự thi công - Thi công lớp đệm cát (nếu có). - Định vị vị trí giếng cát. - Vận chuyển cát (hạt trung, hạt lớn) đến vị trí.
- Hạ cọc ống thép (rỗng) đúng vi trí và cao độ thiết ké. - Đồ cát vào day cọc. - Rút cọc ống, để lại giếng cát trong đất yếu. Biện pháp thi công Dé thi công giếng cát có hai phương pháp dé thi công là: - Phương pháp hạn chế chuyén vị của đất: Trong phương pháp này chúng ta tiễn hành tạo lô băng máy khoan hoặc xói nước áp lực, khí nén.
- Phương pháp ép đất chuyền vị: Trong phương pháp này chúng ta tạo lỗ băng cách dùng một ống thép bịt nhọn đầu ép vào dat. Tổng quát lớp đệm cát trên mặt của giếng cát. Đề đảm bảo nước trong đất có thể thoát ra ngoài theo phương thăng đứng khi dùng hệ thống giếng cát, người ta thường thiết kế kết hợp với lớp đệm cát ở trên mặt hệ thống giếng cát. Lớp cát đệm cát thường có chiéu day tối thiểu 50cm và phải lớn hơn độ lún dự báo từ 20-40cm.
Bè rộng mặt tầng đệm cát phải rộng hơn day nền dap tôi thiểu là 0,5-1,0m. Cát để làm lớp đệm cát phải là cát thô hoặc cát hạt trung với yêu cầu sau: - Tỉ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,5 mm phải chiếm trên 50%; - Tỉ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,14 mm không quá 10%; - Hệ số thắm của cát không nhỏ hơn 10 m/s; - Hàm lượng hữu cơ không quá 5%.