ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước,nhu cầu phát triển về cơ sở hạ tầng rất lớn thì có rất nhiều biện pháp để gia cố và xử lý nền đất yếu. Mỗi biện pháp có phạm vi ứng dụng khác nhau trong các công trình xây dựng. Chúng có thể được liệt kê như là cọc cát, giếng cát, bấc thấm, cọc bê tông cốt thép, vải địa kỹ thuật v.v…Trong số các phương pháp công trình xây dựng,biện pháp gia cố dùng hỗn hợp đất - xi măng bằng phương pháp khoan phụt đã chứng tỏ được tính hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật Các công trình nghiên cứu về cọc đất-xi măng cũng có rất nhiều. Chúng bao gồm sách, báo, báo cáo đề tài nghiên cứu, luận án v.
Tuy nhiên, cường độ của cọc đất-xi măng ngoài hiện trường thường khó đạt như cường độ thiết kế. Phương pháp cọc đất-xi măng đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật ngoài công trường không chỉ am hiểu về đặc tính của hỗn hợp đất gia cố, mà còn phải nắm rỏ điều kiện tự nhiên của khu vực áp dụng, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, đặt tính cơ, hóa, lý của cả đất và nguồn nước. Bởi vì các yếu tố này là những yếu tố quan trọngliên quan đến cường độ 6 Luan van của hỗn hợp đất gia cố. Trong đó, thành phần hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định cường độ của hỗn hợp đất gia cố.
Hơn nữa,ta nhận thấy rằng một số sự cố có thể xảy ra trong quá trình thi công. Phương pháp cọc đất-xi măng có thể gây ra trương nở nền, gây ra các chuyển vị quá giới hạn trong lòng đất do quá trình ninh kết đóng rắn của xi măng. Áp lực siêu cao cũng có khả năng gây nên rạn nứt nền đất lân cận. Tia vữa có thể lọt vào các công trình ngầm sẵn có như hố ga, tầng hầm lân cận.
Đối với nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ, thì axit humic trong đất có thể làm chậm hoặc phá hoại quá trình ninh kết của hỗn hợp xi măng đất. Ta có thể nhận thấy rằng nếu áp dụng cọc đất-xi măng bằng phương pháp trộn dưới sâu, cường độ của hỗn hợp đất xi măng ngoài công trường không ổn định như tại phòng thí nghiệm, đòi hỏi phải nghiên cứu và vận dụng những kỹ thuật mới để phương pháp này ngày càng phù hợp hơn giữa lý thuyết và thực tế thi công. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế nêu trên và kế thừa các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong nước và trên thế giới, tác giảnghiên cứu một giải pháp mới “điều chỉnh lại thành phần hạt của đất cùng với xi măng” và sử dụng thiết bị máy nén một trục CBR để xác định chỉ số CBR của mẫu hỗn hợp có trộn thêm cát và không có trộn thêm cát có thay đổi sức chịu tải hay không để xử lý nền đất yếu. Dự kiến, các mẫu đất - xi măng khi trộn thêm cát sẽ có dung trọng riêng tăng, hệ số ma sát trong tăng, độ rỗng giảm, cấp phối hạt tốt hơn, chỉ số chảy dẻo của hổn hợp đất - xi măng cát giảm xuống, từ đó có thể tăng khả năng chịu nén của mẫu và có thể cải thiện các tính chất cơ lý khác của đất tự nhiên.
7 Luan van CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 CHỈ SỐ CBR Giá trị chỉ số CBR được xác định theo Quy trình thí nghiệm 22TCN 332-06 là cơ sở để đánh giá vật liệu sử dụng làm nền,làm móng,làm cọc; ngoài ra được sử dụng để đánh giá cường độ của kết cấu đường ô tô hay đường sân bay trong một số phương pháp thiết kế có sử dụng thông số cường độ theo CBR. Giá trị chỉ số CBR là tỷ số (tính bằng phần trăm % )giữa áp lực nén (do đầu nén gây ra )trên mẫu thí nghiệm và áp lực nén trên mẫu tiêu chuẩn ứng với cùng một chiều sâu ép lún quy định. P1 CBR1 % 100 69 P2 CBR 2 % 100 103 Trong đó: CBR 1 - Là giá trị CBR tính với chiều sâu ép lún 2,54 mm (0,1 in), % ; CBR 2 - Là giá trị CBR tính với chiều sâu ép lún 5,08 mm (0,2 in), % ; P1 -Là áp lực nén trên mẫu thí nghiệm ứng với chiều sâu ép lún 2,54 mm (0,1 in), daN/cm2 ; P2 Là áp lực nén trên mẫu thí nghiệm ứng với chiều sâu ép lún 5,08 mm (0,2 in), daN/cm2 ; 69 – Là áp lực nén tiêu chuẩn ứng với chiều sâu ép lún 2,54 mm (0,1 in), daN/cm2 ; 103- Là áp lực nén tiêu chuẩn ứng với chiều sâu ép lún 25,08 mm (0,2 in), daN/cm2 ; 8 Luan van 2.2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TỐI ƯU GIỮA XI MĂNG VỚI ĐẤT 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ XM-Đ đến tính chất của hỗn hợp vật liệu XM-Đ Việc lựa chọn tỷ lệ xi măng với đất (aw) ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của hỗn hợp vật liệu xi măng đất và giá thành công trình.
Cường độ kháng nén (qu) là một chỉ tiêu để tính toán sức chịu tải của cọc. Thí nghiệm trong phòng với các tỷ lệ trộn xi măng với đất dính khác nhau cho kết quả như bảng sau: Bảng 2.1 Kết quả thí nghiệm trong phòng xác định cường độ kháng nén của hỗn hợp vật liệu xi măng – đất Tỷ lệ xi măng với đất 6 7 9 12 17 (aw) Cường độ kháng nén 28 ngày 6.51 qu28ngay (kG/cm2) Cường độ kháng nén 90 ngày 8.65 qu90ngay (kG/cm2) Cường độ của xi măng-đất tăng lên theo tỉ số tăng lượng xi măng trộn vào như (hình 1) trong thực tế,tỷ lệ xi măng với đất thường chọn từ 7% ~ 15%, trong trường hợp thông thường thì không nên nhỏ hơn 12% 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ xi măng với đất đến sức chịu tải của cọc đơn Sức chịu tải của cọc đơn là chỉ tiêu để tính toán sức chịu tải của nền (sau khi đã được xử lý).Sức chịu tải cho phép của cọc đơn xi măng-đất có thể ước tính theo các công thức: Theo sức kháng cắt của vật liệu cọc xi măng-đất Pa1 .Ac 9 Luan van Theo sức kháng cắt của đất sét yếu bao quanh (đất bị phá hoại) Pa2 Up .qp Trong đó: Pa1 - Sức chịu tải cho phép của cọc đơn xi măng-đất theo sức kháng cắt của vật liệu cọc xi măng-đất (kN); Pa 2 - Sức chịu tải cho phép của cọc đơn xi măng-đất theo sức kháng cắt của đất sét bao quanh (kN); f cu - Trị số bình quân cường độ kháng nén kN / m2 của mẫu thử xi măng-đất trong phòng có công thức phối trộn xi măng-đất như của thân cọc, 90 ngày tuổi và trong điều kiện bảo dưỡng tiêu chuẩn; A c - Diện tích mặt cắt của cọc m 2 ; - Hệ số triết giảm cường độ thân cọc; U p - Chu vi của cọc (m); q si - Lực ma sát cho phép của lớp đất thứ i xung quanh cọc kN / m2 ; l i - Chiều dày của lớp đất thứ i xung quanh cọc (m); q p - Sức chịu tải của đất móng thiên nhiên mũi cọc kN / m2 ; - Hệ số triết giảm sức chịu tải của đất móng thiên nhiên ở mũi cọc; Sức chịu tải cho phép của cọc đơn Pa min (Pa1 , Pa 2 ) 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ xi măng – đất đối với sức chịu tải của nền đất Sức chịu tải của nền sau khi được xử lý bằng cọc xi măng-đất phụ thuộc vào sức chịu tải của cọc đơn, mật độ cọc và phạm vi xử lý.
Các yếu tố đó chịu ảnh hưởng trực tiếp của tỷ lệ xi măng với đất. Để tính sức chịu tải của nền sau khi được gia cố người ta đưa ra các quan điểm khác nhau. Theo quy phạm Trung Quốc DBJ 08-40-94:Sức chịu tải đất móng hỗn hợp cọc xi măng-đất chịu lực có thể ước tính theo công thức: 10 Luan van Pa f sp a s .f s Ac Trong đó: f sp - Sức chịu tải cho phép của móng tổ hợp kN / m2 ; f s - Sức chịu tải cho phép của đất móng thiên nhiên giữa các cọc kN / m ; 2 a s - Tỷ lệ phân bố diện tích cọc và đất; - Hệ số triết giảm sức chịu tải của đất giữa cọc.Khi đất mũi cọc là đất yếu, có thể lấy 0,5 ÷ 1,0; khi đất mũi cọc là đất cứng, có thể lấy 0,1 ÷ 0,4. Cọc xi măng-đất có thể bố trí theo hình vuông hoặc tam giác đều, tổng số cọc cần dùng tính theo công thức: a s .A n Ac Trong đó: n - Tổng số cọc; A - Diện tích nền móng m 2 .
Khi cọc xi măng-đất chịu lực có tỷ lệ phân bố cọc và đất tương đối lớn as 20% đồng thời lại không bố trí theo hàng đơn, phải coi chùm cọc xi măng-đất với đất giữa cọc là một móng nặng toàn khối quy ước. Để kiểm tra cường độ lớp đất mềm yếu dưới đáy móng nặng toàn khối quy ước, áp dụng công thức: fspm .qs fsm A A1 f A1 Trong đó: f spm - Lực nén mặt đáy móng nặng toàn khối quy ước kN / m2 ; 11 Luan van G - Trọng lượng móng nặng toàn khối quy ước kN ; A sm - Diện tích bề mặt bên móng nặng toàn khối quy ước m 2 ; q s - Lực ma sát bình quân bề mặt bên móng nặng toàn khối quy ước kN / m ; 2 f sm - Sức chịu tải cho phép của đất móng ở cạnh móng nặng toàn khối quy ước kN / m2 ; A 1 - Diện tích mặt đáy của móng nặng toàn khối quy ước m 2 ; f - Sức chịu tải cho phép của đáy móng sau khi chỉnh sửa mặt đáy móng nặng toàn khối quy ước kN / m 2 . Kinh nghiệm lựa chọn tỷ lệ xi măng với đất Theo thống kê, tỷ lệ xi măng với đất thích hợp thay đổi theo từng loại đất và có giá trị biến đổi trong phạm vi nhất định. Trong xi măng-đất thường dùng xi măng silicát phổ thông hoặc xi măng xỉ quặng.
Lượng xi măng trộn vào là 7% ÷ 15% trọng lượng khô của đất cần gia cố hoặc lượng xi măng từ 180 ÷ 250 kg / m 3 đất gia cố.