Nghiên cứu biện pháp xử lý nền siêu thị trên đất yếu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.71 MB, 122 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************
QUANG TUẤN LONG
NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN SIÊU THỊ
TRÊN ĐẤT YẾU
CHUYÊN NGÀNH
: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2007
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học :
TS. VÕ PHÁN
Cán bộ chấm nhận xét 1:
Cán bộ chấm nhận xét 2:
Luận Văn Thạc só được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2006
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
-------------------------------
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
--------------------------------------------Tp. HCM, ngày 19 tháng 12 năm 2005
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên
: Quang Tuấn Long
Phái
: Nam
Ngày, tháng, năm sinh : 17/11/1976
Nơi sinh
: TP HCM
Chuyên ngành
: Công trình trên đất yếu
MSHV
: 00904249
I – TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu biện pháp xử lý nền siêu thị trên đất yếu .
II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nhiệm vụ: Nghiên cứu biện pháp xử lý nền siêu thị trên đất yếu .
2. Nội dung:
Chương 1 : Tổng quan về giải pháp xử lí nền cho công trình trên nền đất yếu tại
Thành phố Hồ chí minh .
Chương 2 : Cơ sở lí thuyết về các giải pháp xử lý nền siêu thị trên đất yếu .
Chương 3 : Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng để xác định tính chất cơ học của
cọc đất xi măng.
Chương 4 : Tính toán ứng dụng cho một số công trình siêu thị .
Nhận xét kết luận và kiến nghị .
III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
:
20 / 02 /2006
IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :
05 / 03 /2007
V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS VÕ PHÁN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH
TS. VÕ PHÁN
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH
TS. VÕ PHÁN
Ngày 20 tháng 05 năm 2006.
TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn
v Ban giám hiệu trường đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
v Ban chủ nhiệm Khoa kỹ thuật xây dựng.
v Phòng đào tạo sau đại học.
v Ban giảng viên bộ môn Địa Cơ Nền Móng, lớp công trình trên
đất yếu.
v Gia đình và bạn bè, những người đã giúp đỡ em trong quá trình
học tập, thu thập dữ liệu.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:
v Thầy Ts. Võ Phán
Người đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho
em hoàn thành đề cương này.
Em xin kính chúc sức khoẻ đến quý thầy cô.
Tp.HCM Ngày 05/03/2007
Học Viên Thực Hiện
Quang Tuấn Long
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
TÓM TẮT
Hiện nay Việt Nam được đánh giá là phát triển với tốc độ rất nhanh chóng
, hòa nhập cùng các nước trong khu vực và đặc biệt là vừa gia nhập Tổ chức
Thương mại Quốc tế (WTO) . Do đó xây dựng hệ thống hạ tầng - siêu thị – chợ –
trung tâm thương mại đóng vai trò khá lớn .
Phần lớn đất ở khu vực Miền Nam là đất yếu có chiều dày khá lớn, (có nơi
dày trên 20 m), khả năng chịu tải ở trạng thái tự nhiên là rất thấp, đất nền có biến
dạng lớn, do vậy tìm giải pháp xử lí nền trệt hợp lí cho công trình là vấn đề rất
quan trọng.
Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu các vấn đề sau :
-
Nghiên cứu lí thuyết tính toán cho cọc đất – ximăng .
-
Nghiên cứu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén , Cu , φu cho cọc
đất ximăng .
-
Đề xuất phương án xử lí nền siêu thị có họat tải sử dụng từ 1 T/m2
đến 4 T/m2 .
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ABSTRACT
In recent years, Ho Chi Minh city has become an important centre of
economy of Vietnam. With many achievements in many aspects, living
conditions are well-improved. However, the populations is inscreasing so fast, so
material facilities, infrastructures need for living, studying, working are
insufficient. As the result of that, city government is developing infrastructures
of city’s environs, among them are District 7, especially Phu My Hung area.
The foundation soil in this area is not good: muddy ground is thick (at
some places, thickness is over 20 meters). Load bearing capacity at natural state
is low, settlement of foundation is high, … For those reasons, finding the rational
solutions for foundation is necessary and significant.
In this thesis, author suggests solutions for foundation for many-storied
buildings:
- 3 – 5 stories: improving soil by lime-cement pile, then using single
footing.
- Over 10 stories: calculating, comparing, choosing in reinforced concrete
pile and prestressed hollw pile which is more economic.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU :
-
Một nền kinh tế phát triển bền vững mới làm một quốc gia vững mạnh, mà
trong nền kinh tế ấy việc đảm bảo lưu thông hàng hóa thuận lợi là một trong
những nhân tố cần chú ý.
-
Nếu trước đây các doanh thương ở Việt Nam tiến hành chủ yếu qua hệ thống
các chợ từ trung tâm thành phố đến các quận huyện trên địa bàn cả nước, thì
nay cùng với sự hội nhập kinh tế và xu thế chung của thế giới, vai trò của chợ
đã chuyển sang cho hệ thống siêu thị. Người dân Việt Nam, nhất là những bà
nội trợ ở các thành phố lớn gần như không ai không biết đến hệ thống siêu thị
Coopmart hoặc Metro. Người tiêu dùng Việt Nam hiện nay ngày càng yêu
thích hơn sự đa dạng về chủng lọai hàng hóa, chất lượng đảm bảo, giá thành
hợp lý của các mặt hàng, cũng như cung cách phục vụ văn minh tại các siêu
thị mà các chợ ngày càng tỏ ra thua sút .
-
Hiện nay, hệ thống siêu thị phục vụ thương mại, tiêu dùng ngày càng phát
triển trên cả nước, đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh . Với đặc trưng của kết
cấu là sử dụng nền tầng trệt với diện tích rộng làm nơi giao dịch, chứa hàng
hóa với hoạt tải lớn (thường từ 1- 3 T/m2) việc xử lý nền tầng trệt là vấn đề
tiên quyết, ảnh hưởng đến độ bền vững, chất lượng công trình. Tuy nhiên, một
số siêu thị, chợ đặt trên nền san lấp của những khu vực đất yếu vẫn chưa
đựơc quan tâm đúng mức, dẫn đến tình trạng võng, lún sụp nền trệt công
trình. Nhiều công trình, nền chỉ đựơc xử lý bằng cách đổ cát từng lớp, lu lèn
đủ độ chặt rồi sử dụng ngay mà không dùng một biện pháp xử lý nào để đạt
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2
được độ cố kết cần thiết, độ lún ổn định. Hậu quả tất yếu là nền tầng trệt vốn
được xây trực tiếp trên nền đất san lấp sẽ bị phá hoại nhanh chóng. Trong khi
bản thân hệ khung,móng thì không bị lún, không bị phá hoại. Sở Xây Dựng
TP.HCM đã chủ trì nhiều cuộc họp với chủ đầu tư , đơn vị thiết kế , đơn vị thi
công, đơn vị khảo sát địa chất để giải quyết sự cố lún, võng, hư hỏng không
thể sử dụng được nền trệt của một số công trình như Chợ đầu mối Nông sản
thực phẩm Thủ đức, chợ đầu mối Bình Điền, Trường PTTH Tân Phong Q.7 ,
Coopmart Q.7 . . . Nhưng xem ra biện pháp xử lý tình trạng này tỏ ra kém
hiệu quả và không giải quyết được triệt để nguyên nhân gây lún, rất tốn kém
và phải làm đi làm lại nhiều lần
1.2 XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU :
-
Theo những số liệu tổng kết trong những năm qua, đối với những công trình
xây dựng trên vùng đất yếu, kinh phí cho biện pháp xử lý nền móng đã chiếm
15% -> 30% giá thành tòan bộ công trình . Trong những trường hợp đặc biệt,
tỷ lệ này đã lên tới 40% -> 60% . Siêu thị cũng thuộc trong những lọai công
trình đặc biệt do hệ kết cấu bên trên là hệ kết cấu nhẹ , chiếm giá thành
không nhiều , trong khi đó nền trệt công trình mới là nơi sử dụng chính, chịu
tải trọng lớn, vì vậy chi phí đầu tư cho hệ kết cấu nền – móng chiếm tỷ lệ cao
.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3
N H Ị P L Ơ ÙN
MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH SIÊU THỊ
Tác giả đề xuất giải pháp xử lý nền cho công trình siêu thị trên đất yếu tùy thuộc
vào họat tải chất trên nền :
- Với nền chịu họat tải <1 T/m2 cải tạo nền bằng bấc thấm .
- Với nền chịu họat tải 1 T/m2 -> 2 T/m2 : cải tạo nền bằng cọc đất – ximăng .
- Với nền chịu họat tải > 2 T/m2 : xử lý nền bằng cọc bêtông cốt thép .
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO
CÔNG TRÌNH TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
1.1
KHÁI QUÁT CẤU TẠO ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH
1.1.1
Nguồn gốc hình thành:
Địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh như sau:
-
Cấu trúc móng Mezozoi được tạo nên bởi nguồn gốc núi lửa tuổi Jura
muộn, Creta sớm. Chúng lộ ra dưới dạng một nếp lồi ở những khối của
Thủ Đức gồm các trào phúng trung tính, các thấu kính hoặc kẹp cát bột
kết.
-
Tầng cấu trúc pleitocen gồm những trầm tích sét, cát, sỏi cửa sông và
ven biển với chiều dày tương đối lớn và thay đổi khá rõ rệt tùy theo
khối cấu trúc.
-
Tầng cấu trúc pleitocen gồm các sản vật thô như cuội, sỏi, cát có
nguồn gốc sông ven biển, có vết tích của sườn tích.
-
Tầng cấu trúc holocen gồm phụ tầng cấu trúc holoxen hạ-trung hình
thành bởi các trầm tích ven biển, cửa sông hạt vừa đến nhỏ mịn, chứa
nhiều xác thực vật và động vật biển, có cấu trúc trũng chậu, phụ tầng
cấu trúc holoxen thượng gồm các trầm tích biển, đầm lầy cửa sông, hạt
vừa và mịn nhiều xác động và thực vật biến
1.1.2
Sự phân bố các loại đất ở thành phố Hồ Chí Minh:
Lịch sử phát triển các cấu trúc địa tầng và quá trình hình thành cấu trúc địa
mạo khu vực, cộng vào đó các yếu tố khí hậu – địa lí, đặc điểm địa chất
thủy văn, quá trình hình thành các tính chất cơ lí của đất nền, quy luật phát
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5
sinh và phát triển các hiện tượng động lực địa chất công trình khu vực thành
phố Hồ Chí Minh nói riêng, khu vực lân cận và một số tỉnh đồng bằng sông
Cửu Long nói chung không đồng nhất và thể hiện quy luật không rõ ràng.
Địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh được chia thành 3 vùng chính:
-
Vùng A phân bố rất ít ở khu vực Thủ Đức và duyên hải: gồm các loại
đá tuổi từ J3-K1 được cấu tạo bởi các loại đá cứng hoặc nửa cúng do đó
cường độ chịu lực có thể lên tới hàng chục kg/cm2. Tuy nhiên địa hình
núi thấp thuộc kiểu địa mạo xâm thực bào trụi, độ dốc địa hình từ 100200, có nơi lên tới 400 nên không thuận lợi cho việc xây dựng.
-
Vùng B: gồm các huyện Thủ Đức, Củ Chi, Hóc Môn: gồm các loại sét,
sét pha cát, cát pha sét, cát. Vùng này địa mạo bào mòn tích tj dưới các
trầm tích pleitoicen tạo nên bề mặt chia lam nhiều tiểu vùng:
Theo kết quả thăm dò địa chất tại thành phố Hồ Chí Minh có thể chia thành
2 khu vực đất tương đối yếu:
-
Khu vực đất yếu: gồm các khu vực quận 7, quận 4, quận 8, quận 6, một
phần quận 5, một phần quận Bình Thạnh, một phần Hóc Môn, một
phần quận 2. những nơi này từ trên mặt đất đã gặp lớp bùn yếu phân bố
đến độ sâu 20-30m, sau đó đến lớp dẻo mềm và dẻo cứng có trị số SPT
tăng từ 10-15 đến 30-35.
-
Khu vực tương đối yếu: loại địa tầng thường phân bố ở phần lớn quận
1, quận 3, một phần quận 5, quận Tân Bình, quận Gò Vấp, phần lớn
quận Phú Nhuận, một phần Hóc Môn và Củ Chi. đây thay cho lớp
bùn sét là lớp sét laterit hóa khá cao và trị số SPT thường lớn hơn 25.
1.1.3
Các đặc trưng của nền đất yếu
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
6
Đất yếu có thể được định nghóa là những loại đất không có khả năng tiếp
nhận tải trọng công trình nếu không có biện pháp gia cố xử lý thích hợp. Xét
về nguồn gốc thì đất yếu có thể đựơc tạo thành trong lục địa, vũng vịnh
hoặc biển.
• Đất yếu theo các nhà nghiên cứu có các đặc trưng cơ lý như sau:
-
Khả năng chịu tải: 0.5 KG/cm2- 1 KG/cm2
-
Mô đun tổng biến dạng: Eo < 50kg/cm2
-
Hệ số rỗng: e >1
-
Hệ số nén tương đối: ao>0,05 – 0,1 cm2/kg
-
Góc nội ma sát : φ = 5 o->10 o
-
Lực dính: C=0.05-0.1 Kg/cm2
• Các dạng đất yếu
Đất yếu có thể được chia làm 4 nhóm chủ yếu như sau:
-
Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hoà nước thuộc
các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét.
1.2
-
Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước.
-
Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn,
-
Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn, gây lún sụt.
CÁC VẤN ĐỀ TỒN TẠI KHI XỬ LÝ ĐẤT YẾU :
1.2.1 Sự cố lún sụp nền khi xử lý nền đất yếu bằng phương pháp lu lèn, đầm
chặt :
1.2.1.1 Công trình : Siêu thị Coopmart – Phú Mỹ Hưng
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
7
-
Công trình có qui mô vừa, chỉ có 1 trệt, do tiết kiệm kinh phí nên sàn
trệt được đặt trực tiếp trên nền cát san lấp dày 2,5m đến 3m , được lu
lèn đầm chặt đạt hệ số K=0.95 .
-
Công trình vừa hoàn thiện xong chuẩn bị đưa vào họat động đã xuất
hiện vết nứt, lún sụp toàn bộ công trình . Sau đó công trình phải tạm
ngưng họat động một thời gian khá lâu để sửa chữa toàn bộ sàn trệt
công trình . Giải pháp sửa chữa là đổ sàn BTCT trên hệ lưới cọc ép
cách khoảng 4m gây tốn kém rất nhiều so với nếu ta có biện pháp xử
lý ngay từ thiết kế ban đầu .
Hình 1-1 : Nền trệt siêu thị Coop Mart - Phú Mỹ Hưng đang phải sửa chữa.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8
1.2.1.2 Công trình : Trường PTTH Tân Phong Quận 7
-
Công tình có qui mô tương đối lớn, diện tích xây dựng 4720 m2, được
xây dựng trên nền đất yếu . Theo thiết kế, nền công trình được đặt lên
lớp cát san lắp, chiều cao đắp trung bình là 3m . Cát đắp nền có Ktx =
1.22 ; hệ số nền có độ chặt K=0.95 ; được thi công bằng phương pháp
ướt ; cán từng lớp dày 0.2m~ 0.3m, tưới nước đạt độ ẩm > 2% hoặc <
% độ ẩm qui định .
-
Công trình chỉ mới đưa vào sử dụng 2 năm mà tòan bộ nền tầng trệt
bao gồm các phòng học, sân chơi, thư viện, nhà thi đấu TDTT … đều bị
võng, lún rất nghiêm trọng . Hành lang và nền các phòng học nhấp
nhô, dợn sóng với biên độ lớn .Gạch lát nền bong tróc lên từng viên,
cong vênh, bể nát rất nhiều, bước đi nghe kêu lộp bộp . Có vết nứt rất
rộng , khoảng 25cm, chạy dọc suốt mép của dầm .
Hình 1-2 : Nền trệt Trường Tân Phong – Q.7 : bị lún sụp nghiêm trọng
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9
1.2.2
Nguyên nhân gây ra sự cố lún, sụp :
-
Do công trình được xây dựng trên nền cát san lấp dày 2m ÷ 3m , ở
vùng đất yếu mà không có biện pháp xử lý nền . Do đó, tuy được lu lèn
đảm bảo độ chặt nhưng bản thân lớp cát đắp lại trở thành tải trọng lún
cho công trình .
Khi so sánh ta thấy :
Tải trọng gây lún khi đắp nền :
Pgâylún do đất đắp = 1.8 T/m2 x 3 m = 5.4 T/m2
Tải trọng gây lún do tónh tải và họat tải sử dụng :
Pgâylún do tải sử dụng ~ 0.3 T/m2
Do đó , ta thấy : tải trọng do lớp cát san lắp lớn hơn rất nhiều so với tải
trọng sử dụng của tầng trệt . Điều đó gây ra lún lớp đất yếu ở dưới lớp
cát san lấp .
1.3
MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN SIÊU THỊ TRÊN ĐẤT YẾU HIỆN
NAY.
Các biện pháp gia cố nền được sử dụng nhằm tận dụng mức cao nhất khả
năng gánh chịu công trình của nền đất, làm giảm độ lún của công trình. Có
3 biện pháp xử lý nền công trình chính như sau:
• Biện pháp xử lý nền bằng cọc bê tông cốt thép
-
Cọc bê tông cốt thép được bố trí theo mạng lưới tam giác đều hoặc
ô vuông. Mũi cọc đựơc tựa vào lớp đất có sức chịu tải tương đối tốt,
đầu cọc được liên kết với đài cọc, hệ thống nền trệt công trình được
liên kết cứng với đài cọc thông qua hệ thống sàn, dầm trệt. Taûi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
10
trọng của nền công trình đựơc truyền thẳng vào các cọc bê tông cốt
thép .
-
Giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép là giải pháp hiện nay đang
được sử dụng khá phổ biến, đặc biệt sử dụng cho các công trình có
nền chịu tải trọng lớn, các công trình xây dựng trên nền đất yếu có
chiều dày lớn như Quận 2, Quận 7, Bình Chánh … Sử dụng móng
cọc bê tông cốt thép có nhiều ưu điểm như hạn chế biến dạng
không đều, chịu tải lớn, sự an toàn trong quá trình vận hành công
trình, nhưng chi phí sử dụng giải pháp này tăng cao từ 30% đến
50% so với các giải pháp khác .
• Biện pháp cải tạo nền: nhằm thay đổi tính chất cơ học và vật lý của đất
nền.
-
Thay thế lớp đất xấu bằng loại đất tốt tức là tạo các đệm chịu lực
bên trên (đệm cát, đá, sỏi …)
-
Tác động cơ học lên đất nhằm giảm độ rỗng -> đất cố kết sớm hơn:
đầm chặt bằng tạ rơi; gia tải trước; gia tải trước kết hợp giếng cát,
bấc thấm, hút chân không; cố kết động (rung cơ học hay thuỷ lực)
-
Tác động cơ học; hoá học tạo cọc vật liệu rời, cọc đất –vôi; cọc đấtxi măng nhằm giảm áp lực tác động lên nền đất yếu, tăng khả năng
chịu tải của hệ thống đất-cọc .
• Biện pháp đất có cốt : đưa vào trong đất những vật liệu chịu kéo tốt hơn
để tăng cường khả năng chịu kéo của đất vốn rất bé. Các vật liệu đưa
vào đất gồm thanh kim loại, thanh gỗ, vải sợi, lưới thường được gọi là
vạät liệu địa kỹ thuaät.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
11
1.3.1
Cọc bê tông cốt thép:
Thích hợp cho các nền công trình chịu tải trọng lớn, chiều dày lớp đất yếu
lớn. Cọc bê tông cốt thép có tiết diện đặc, vuông 20cm hoặc tiết diện rỗng
có đường kính từ 300 đến 500. Cọc được hạ bằng máy ép thủy lực hoặc
được hạ bằng các búa đóng cọc. Chức năng chung nhất của cọc là truyền tải
xuống móng sâu, ở nơi mà tần đất nông không đủ khả năng chịu lực. Cọc có
khả năng tiếp thu đựơc tải trọng lớn của công trình, mỗi cọc có thể chịu
hàng chục tấn đến hàng trăm tấn. Sức chịu tải của cọc gồm 2 thành phần:
lực ma sát bên thân cọc và sức kháng mũi của cọc.
1.3.2
Đệm vật liệu rời : đệm đá, cát, sỏi
• Đệm vật liệu rời mà phổ biến nhất là đệm cát, là phương pháp thay lớp
đất yếu trên bề mặt bằng các vật liệu rời như cát, đá, sỏi …(có thể trộn
thêm vật liệu gia cường như xi măng, vôi …)
• Lớp đệm cát có tác dụng tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu sau khi đắp
đất -> tăng cường độ chống cắt của đất yếu -> sự tăng sức chịu tải của
đất nền và tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi cá tải trọng
ngang tác dụng vì cát đựơc nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống
trượt. Lớp đệm cát còn có tác dụng cải tạo sự phân bố ứng suất trên đất
yếu.
• Đệm cát thường được sử dụng kết hợp với vải địa kỹ thuật để hạn chế sự
chìm lắng hạt cát vào đất yếu. Cát được dùng làm đệm tốt nhất là hạt cát
lớn và cát hạt vừa không lẫn đất bụi. Đây là biện pháp gia cố nền được
sử dụng rộng rãi nhất do phương pháp thi công đơn giản, sử dụng vật liệu
địa phương. Biện pháp này chỉ sử dụng trong các điều kiện:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
12
Tải trọng không quá lớn
-
Lớp đất yếu không quá dày (tương đương <3m )
Hđất yếu
Hđệm cát
-
Hình 1-3 : Sơ đồ bố trí đệm cát
1.3.3
Giếng cát:
Giếng cát là thiết bị tiêu nước thẳng đứng đựơc dùng để tăng tốc độ cố kết
của đất yếu.
Công dụng của giếng cát:
• Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền: nước lỗ rỗng thoát chủ yếu theo
phương ngang về phía tâm của giếng cát, sau đó chảy tự do theo phương
thẳng đứng dọc giếng cát về phía các lớp đất dễ thấm nước -> hệ thống
giếng cát trong nền đất yếu sẽ giúp rút ngắn chiều dài đường thấm ->
làm cho đất nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm
cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều.
• Tăng độ chặt của nền -> sức chịu tải của nền tăng lên đáng kể.
• Hạn chế của giếng cát:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
13
Khi thi công giếng cát có thể bị đứt đoạn -> không đảm bảo vai trò thoát
nước. Ngoài ra, khi thiết kế giếng cát ở những khu vực ven sông, vùng
có mực nước ngầm cao thì cát ở trong giếng sau một thời gian sẽ theo
nước lẫn voà trong đất -> tốc độ cố kết của đất sẽ có sự sai lệch đáng kể
so với tính toán.
1.3.4
Bấc thấm :
Bấc thấm là phương pháp gia cố nền rất phổ biến trên thế giới đã bắt đầu
phổ biến ở nước ta trong vòng 5 năm trở lại đây. Nó được ứng dụng vào
nhiều công trình nền đường, các khu công nghiệp ở Vũng Tàu, nhà máy
điện Phú Mỹ … và đã chứng tỏ được sự hiệu quả của mình trong việc giảm
đáng kể thời gian cố kết.
Cấu tạo: Bấc thấm (prefabricated vertical drain hay wick drain) gồm 2
phần:
• Lõi nhựa bằng polypropylene ở giữa, có tiết diện hình răng khía hoặc
hình chữ nhật có nhiều lỗ rỗng tròn -> làm đường dẫn nước lên mặt đất.
• Vải tổng hợp (không dệt) bọc xung quanh -> tách biệt đường thấm với
đất xung quanh và không cho các hạt mịn xâm nhập vào lõi, ảnh hưởng
đến sự thóat nước của lõi.
Bấc thấm thường có chiều rộng 100mm, dày 4-7mm và cuộn thành cuộn có
chiều dài hàng trăm mét. Nó có khá nhiều loại, phù hợp với đặc thù của
từng công trình (dân dụng, cầu đường, cảng …)
Chức năng: tương tự giếng cát. Bấc thấm làm chức năng thoát nước lỗ rỗng
từ nền đất yếu lên tầng cát đệm mỏng -> tăng nhanh quá trình cố kết của
nền đất yếu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
14
Khoảng cách giữa các bấc thấm được chọn tùy vào thời gian cố kết yêu cầu
nhưng phải theo một số quy định sau:
-
Để không làm xáo trộn đất quá lớn L> 1.3(m)
-
Để đảm bảo hiệu quả làm việc của mạng lưới bấc thấm L<2.3 (m)
Một số thông số kỹ thuật của bấc thấm
• Bấc thấm đựơc chế tạo sẵn tại nhà máy, các thông số kỹ thuật do nhà sản
xuất cung cấp nhưng phải đáp ứng theo các tiêu chuẩn phổ biến và phải
có giấy chứng nhận ISO 9001 cho việc quản lý chất lượng sản phẩm.
• Ta xét loại bấc thấm AMEDRAIN 407 của Mỹ, loại dùng cho các công
trình dân dụng:
-
Lớp vải bao bên ngoài:
Khối lựơng: 135g/m2
Cường độ chịu kéo: 645(N)
Khả năng chống xuyên thủng: 222(N)
Độ dãn dài: 100%
Hệ số thấm: 0.03(cm/sec)
-
Lõi:
Cường độ chịu kéo: 885 (N)
Chiều dài một cuộn: 305(m)
Trọng lượng một cuộn: 23.6(kg)
-
Một số thống số của một loại máy cắm bấc thấm chuyên dụng: TD20A (Hãng KATO-Nhật)
Chiều sâu tối đa: 20m; Số cọc cắm tối đa/8h: 300 cọc
Tốc độ di chuey63n:4.2km/h; Sức nén của máy: 240kN
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
15
Quy trình thi công bấc thấm
• Bấc thấm đựơc cắm xuống đất là nhờ vào các lọai máy cắm bấc thấm
chuyên dụng. Bấc thấm được đặt vào trong 1 ống thép có kích thước mặt
cắt ngang khoảng 50x125mm. Một miếng neo nhỏ bằng thép được gắn
vào cuối ống thép. Sau đó, ống thép có bấc thấm bên trong được khoan
xuống đất nhờ vào rung động hoặc áp lực tónh. Khi đạt đến độ sâu thiết
kế, ống thép được rút lên, miếng neo giữ cho bấc thấm ở trong đất.
• Tốc độ phải đạt ít nhất 15cm/s để không làm cong bấc thấm. Với 1 máy
cắm bấc thấm, trong điều kiện lý tưởng, một ngày có thể thi công được
trên 4500m baác thaám.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
16
1.3.5
Cọc đất –Xi măng
Hình 1-4 : Máy khoan cọc đất – ximăng .
Cọc trộn dưới sâu là phương pháp mới để gia cố nền đất yếu, sử dụng vật
liệu là xi măng, vôi … làm chất đóng rắn, nhờ vào cần khoan xoắn và thiết bị
bơm phụt vữa vào trong đất để trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn
(dạng bột hoặc dung dịch), lợi dụng một chuỗi phản ứng hóa học-vật lý xảy
ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất mềm yếu đóng rắn lại thành một
thể cọc có tính chỉnh thể, ổn định và có cường độ nhất định.
1.3.5.1
Quá trình ứng dụng trên thế giới
- Năm 1995, tại Thụy Điển, từ tháng 1 đến tháng 11, công ty Hercules thi công
hệ thống cọc vôi-ximăng trong dự án mở rộng đường sắt West Coast nối liền Satinge
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
17
và Lekarekulle. Số lượng cọc vôi-ximăng sử dụng là 12.000 ; tổng chiều dài 170.000
m ; kích thước cọc là φ600 mm ; tỉ lệ pha trộn vôi-ximăng là 50/50.
- Từ năm 1975 đến 1996 đã có hơn 5.000.000 m cọc đất vôi-ximăng đã được thi
công ở Thụy Điển.
- Năm 1997, công ty Hercules đã thi công 800.000 m cọc vôi-ximăng trong dự
án xây dựng mới hệ thống đường bộ E18/E20 Arboga – Orebro – Thụy Điển.
1.3.5.2
Quá trình ứng dụng tại Việt Nam
- Ở Việt Nam, đầu những năm 1980 đã dùng kỹ thuật này của công ty LindenAlimak (Thụy Điển) làm cọc đất – xi măng/vôi với đường kính 40 cm, sâu 10 m cho
công trình nhà 3 - 4 tầng.
- Tại khu công nghiệp Trà Nóc (Cần Thơ) đã sử dụng loại cọc này sâu đến 20
m bằng hệ thống tự động do công ty Hercules (Thụy Điển) thi công với tổng chiều
dài cọc gần 50.000 m. Gần đây nhất là công trình Trung tâm thương mại Đà Nẵng
(10/2005), công trình xây mới và cải tạo Cảng hàng không Cần Thơ (9/2005).
- Tòa nhà trụ sở công an Hà Nội cao 7 tầng thi công trên khu đất rộng 1600 m2
nằm sát đường Hàng Bài và Trần Hưng Đạo, xung quanh có nhiều công trình. Viện
khoa học kó thuật quân sự chọn phương án cọc ximăng đất với chiều sâu cọc thiết kế
9,1 m, phân bố trên toàn công trình. Hiện nay công trình vẫn đạt yêu cầu về mặt
chất lượng.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
18
Hình 1-5 : Biểu đồ số liệu khối lượng sử dụng cọc vôi- ximăng đất
Phương pháp thi công:
• Trình tự thi công:
1.
Khảo sát địa chất, lấy mẫu thí nghiệm cường độ kháng cắt, tính két
dính. Các thông số cần thiết kế: chiều dài, khoảng cách và đường kính
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
19
cọc, hàm lượng chất trộn, hàm lượng nước, vận tốc quay của lưỡi
khoan.
2.
Chuẩn bị công trường: san phẳng đúng cao độ thiết kế, định vị máy
khoan trộn, chuẩn độ thẳng đứng, trộn vữa xi măng
3.
Thi công cọc
4.
Kiểm tra chất lượng
Phương pháp trộn phun khô
-
Hai hoặc ba lưỡi khoan phá kết cấu đất đi xuống, đồng thời phụt bột
xi măng
-
Quay ngược lưỡi khoan để trộn đều đất với chất trộn đồng thời lười
khoan đi lên.
Hai tiến trình này được lặp đi lặp lại trên mỗi đoạn cọc nhằm trộn
đều đất với chất gia cố.
Nước không thêm vào trong đất nên hiệu quả cải tạo đất rất cao,
khi dùng vôi sống quá trình hydrat hóa phát nhiệt làm nứơc trong
đất xung quanh bốc hơi nhanh chóng
Phương pháp trộn phun ướt
-
Vữa vôi – xi măng được phun ngang với áp lực cao từ vòi phun
xoay.
-
Thiết bị tương đối nhẹ, dễ di chuyển tới công trường. Đường kính
cọc thay đổi phù hợp với biến đổi về độ bền cắt của đất nền.
Phương pháp kiểm tra cường độ
-
Kiểm tra gián tiếp qua báo cáo theo dõi quá trình khoan trộn của hệ
thống máy tính tại công trình
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
