BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
NGUYỄN TRUNG HIẾU
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG
TRỤ ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ
TỪ 3 ĐẾN 4 TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở THỊ
XÃ GÒ CÔNG, TỈNH TIỀN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ NGÀNH: 8.58.02.01
LONG AN, NĂM 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
NGUYỄN TRUNG HIẾU
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG
TRỤ ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ
TỪ 3 ĐẾN 4 TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở THỊ
XÃ GÒ CÔNG, TỈNH TIỀN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ NGÀNH: 8.58.02.01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NGỌC THẮNG
LONG AN, NĂM 2019
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí
khoa học và công trình nào khác.
Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ
ràng./.
Tác giả
Nguyễn Trung Hiếu
ii
LỜI CÁM ƠN
Để có thể hoàn thành khóa học và đề tài luận văn thạc sĩ bên cạnh sự nỗ lực của bản
thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của Quý Thầy (Cô) cũng như sự ủng hộ giúp đỡ của
gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý Thầy (Cô) trường Đại học Kinh tế
Công nghiệp Long An đã tận tình giảng dạy, trang bị kiến thức nền tảng cho tôi trong
quá trình học tập tại trường. Với kiến thức này đã giúp tôi có thể dễ dàng hơn trong việc
tiếp cận và phân tích các luồng thông tin, lựa chọn ra những thông tin hợp lý nhất để thực
hiện hoàn thành luận văn này.
Với tất cả tình cảm của mình, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc
đến TS. Nguyễn Ngọc Thắng người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá
trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đơn vị công tác, gia đình và bạn bè cùng khóa học
đã chia sẽ khó khăn và giúp đỡ để bản thân hoàn thành Luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả
Nguyễn Trung Hiếu
iii
NỘI DUNG TÓM TẮT
Công trình dân dụng xây dựng trên nền đất yếu thường phải đối mặt với nhiều
vấn đề như lún ổn định và khả năng chịu tải. Theo đó các công nghệ móng cọc nhồi,
cọc cát, cọc ép đã được khai thác sử dụng triệt để đến nổi kéo theo đó là sự hạ giảm
giá thành thi công xây dựng trong khi giá nguyên vật liệu vẫn tiếp tục tăng với tốc độ
chóng mặt làm cho các nhà thầu và chủ đầu tư đều chịu nhiều tổn thất. Không những
thế các công nghệ cọc ép, cọc nhồi tuy có sức chịu tải rất lớn nhưng bên cạnh đó nó
cũng bộc lộ những nhược điểm cũng rất lớn, có nhiều chi phí tốn kém phụ theo, giá
thành cao, mất nhiều thời gian thi công, gây ô nhiễm môi trường, sinh thái xung
quanh, dễ xảy ra sự cố trong quá trình thi công. Chính vì thế mà một công nghệ mới đã
được nghiên cứu và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Đó chính là
công nghệ trụ đất xi măng.
Mặc dù công nghệ gia cố nền đất bằng trụ đất xi măng ngày càng được hoàn
thiện, nhưng quá trình hình thành trụ đất xi măng là quá trình lý hóa phức tạp và phụ
thuộc vào nhiều yếu tố, nên trụ đất xi măng tạo ra có tính chất cơ lý và cường độ phân
tán, do đó trong tính toán hiện nay thường phải làm thực nghiệm, hoặc áp dụng công
thức kinh nghiệm đi kèm theo là nhiều quan điểm tính khác nhau.
Thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền bằng trụ đất xi măng cho công
trình nhà từ 3 đến 4 tầng trên nền đất yếu ở thị xã Gò Công, tỉnh Tiền Giang” để rút
ngắn thời gian thi công, đảm bảo về mặt kinh tế khi đầu tư xây dựng công trình trên
địa bàn.
iv
ABSTRACT
Civil works built on soft ground often face many problems such as stable
settlement and load capacity. Accordingly, the technologies of the foundation of bored
piles, sand piles, and pressing piles have been exploited to the point where there is a
decrease in construction cost while the price of raw materials continues to increase at
the speed Dizziness makes contractors and investors suffer many losses. Not only that,
although the technology of pile piles, bored piles has a great load capacity, but besides
that it also reveals great disadvantages, there are many additional costs, high cost,
takes a lot of time. construction, causing environmental pollution, surrounding
ecology, and easy to happen during construction. That is why a new technology has
been researched and is being widely applied in many parts of the world. That is the
technology of cement ground.
Although the technology of soil reinforcement with cement pillars is increasingly
being completed, the process of forming cement ground pillars is a complex physical
and chemical process and depends on many factors. has mechanical properties and
dispersion intensity, so in current calculations, it is often necessary to do experiments,
or apply empirical formulas accompanied by many different calculation views.
Implementation of the project "Research on solutions to treat ground with cement
pillars for houses from 3 to 4 floors on soft ground in Go Cong town, Tien Giang
province" to shorten construction time, ensure economically when investing in
building projects in the area.
v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... ii
NỘI DUNG TÓM TẮT ............................................................................................iii
ABSTRACT
......................................................................................................... iv
MỤC LỤC ............................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ........................................................ viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ x
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .................................................. xi
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ..................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................ 1
3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2
5. Cấu trúc của luận án ............................................................................................. 2
CHƯƠNG 1.
XI MĂNG
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN BẰNG TRỤ ĐẤT
4
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................. 4
1.1.1. Lịch sử phát triển của trụ đất xi măng ....................................................... 4
1.1.2. Khả năng ứng dụng của trụ đất xi măng trong gia cố nền đất yếu .............. 4
1.2. Các đặc tính của vật liệu trụ đất xi măng ......................................................... 8
1.2.1. Vật liệu trụ đất xi măng ............................................................................ 8
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành cường độ của trụ đất xi măng .. 14
1.2.3. Sự thay đổi cường độ trụ đất xi măng theo thời gian ............................... 16
1.2.4. Kinh nghiệm gia cố đối với một số loại đất yếu ...................................... 17
1.3. Công nghệ thi công trụ đất xi măng ............................................................... 19
1.3.1. Công nghệ trộn khô ................................................................................ 21
1.3.2. Công nghệ trộn ướt ................................................................................. 22
1.4. Kết luận chương 1 ......................................................................................... 23
vi
CHƯƠNG 2.
MĂNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỐI VỚI TRỤ ĐẤT XI
24
2.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 24
2.2. Các quan điểm tính toán đối với trụ đất xi măng gia cố nền đất yếu .............. 25
2.2.1. Quan điểm trụ đất xi măng làm việc như cọc .......................................... 25
2.2.2. Quan điểm tính toán nền đất hỗn hợp ...................................................... 25
2.2.3. Quan điểm tính toán kết hợp ................................................................... 27
2.3. Thiết kế trụ đất xi măng ................................................................................ 29
2.3.1. Nguyên lý thiết kế................................................................................... 29
2.3.2. Tính toán thiết kế .................................................................................... 31
2.3.3. Kiểm toán lún của nền đất....................................................................... 32
2.4. Kết luận chương 2 ......................................................................................... 37
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN CHO CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG
TỪ 3 ĐẾN 4 TẦNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN .................. 38
3.1. Giới thiệu công trình ở thị xã Gò Công, tỉnh Tiền Giang ............................... 38
3.1.1. Cấu tạo công trình................................................................................... 38
3.1.2. Điều kiện địa chất công trình .................................................................. 41
3.2. Giới thiệu phần mềm Plaxis 3D Foundation .................................................. 44
3.2.1. Mô hình hình học (Geometry) ................................................................. 45
3.2.2. Hố khoan (Boreholds)............................................................................. 45
3.2.3. Mặt phẳng làm việc (Work planes) ......................................................... 45
3.2.4. Điểm (points).......................................................................................... 46
3.2.5. Đoạn thẳng (lines) .................................................................................. 46
3.2.6. Vùng (Clusters) ...................................................................................... 46
3.2.7. Phần tử (Elements) ................................................................................. 46
3.2.8. Nút (Nodes) ............................................................................................ 46
3.2.9. Điểm ứng suất (Stress poínt) ................................................................... 46
3.2.10. Dầm ngang (Horizontal Beams) .............................................................. 47
3.2.11. Dầm đứng (Vertical Beams) ................................................................... 47
3.2.12. Sàn (Floors) ............................................................................................ 47
3.2.13. Tường (Walls) ........................................................................................ 47
vii
3.2.14. Cọc (Files) .............................................................................................. 48
3.2.15. Lò xo (Springs) ....................................................................................... 48
3.2.16. Các bước thiết lập bài toán trên Plaxis 3D Foundation ............................ 48
3.3. Tính toán thiết kế .......................................................................................... 49
3.3.1. Mô hình bài toán ..................................................................................... 49
3.3.2. Tính chất của đất và trụ đất xi măng ....................................................... 51
3.3.3. Quá trình tính toán .................................................................................. 53
3.3.4. Kết quả mô phỏng và phân tích kết quả .................................................. 55
3.4. Thi công trụ đất xi măng ............................................................................... 59
3.4.1. Yêu cầu vật liệu và thiết bị thi công ........................................................ 59
3.4.2. Trộn mẫu thử trong phòng thí nghiệm..................................................... 61
3.4.3. Thi công thử trụ đất xi măng ................................................................... 61
3.4.4. Thi công đại trà trụ đất xi măng .............................................................. 62
3.4.5. Xử lý kỹ thuật thi công ........................................................................... 64
3.4.6. Kiểm tra chất lượng và nghiệm thu trụ đất xi măng................................. 65
3.5. Kết luận chương 3 ......................................................................................... 67
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 68
1. Kết luận ............................................................................................................. 68
3. Kiến nghị ........................................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 69
viii
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mặt bằng một số phương pháp gia cố bằng trụ đất xi măng ........................... 6
Hình 1.2 Mặt bằng một số phương pháp gia cố bằng trụ đất xi măng ........................... 8
Hình 1.3 Mối quan hệ giữa cường độ yêu cầu Fcf đối với phần thân trụ và kết quả thí
nghiệm nén 1 trục của trụ đất xi măng ....................................................................... 11
Hình 1.4 Quan hệ giữa cường độ yêu cầu Fcp đối với phần mũi trụ và kết quả thí
nghiệm nén 1 trục của trụ đất xi măng ....................................................................... 14
Hình 1.5 Cường độ kháng nén không thoát nước theo thời gian (Saitoh,1988) ........... 16
Hình 1.6 Tỉ lệ qu/qu28 đối với một số mẫu đất theo thời gian (Saitoh,1988) ............... 16
Hình 1.7 Cường độ trụ đất xi măng tại “Yokohama, Fuckuyama, Imary” tăng theo hàm
logarit (Terashi, 1977) ............................................................................................... 17
Hình 1.8 Nguyên tắc thực hiện dự án thi công trộn sâu .............................................. 20
Hình 1.9 Dây chuyền thiết bị thi công theo công nghệ trộn khô ................................. 22
Hình 1.10 Dây chuyền thiết bị thi công công nghệ trộn ướt ....................................... 23
Hình 2.1 Dạng phá hoại của trụ đất xi măng .............................................................. 24
Hình 2.2 Ứng dụng vòng tròn Mohr với khối hỗn hợp (Đất + đất xi măng)................ 26
Hình 2.3 Cách thức truyền tải qua nền hỗn hợp.......................................................... 27
Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế trụ đất xi măng ...................................................................... 30
Hình 3.1 Công trình Dãy lớp học trường Trung học cơ sở Bình Đông ....................... 38
Hình 3.2 Mặt bằng công trình .................................................................................... 39
Hình 3.3 Mặt cắt công trình ....................................................................................... 40
Hình 3.4 Hình trụ hố khoan HK1 ............................................................................... 42
Hình 3.5 Mặt cắt ngang móng .................................................................................... 43
Hình 3.6 Mặt bằng móng trên nền đất được gia cố bằng trụ đất xi măng .................... 44
Hình 3.7 Thiết lập tổng thể ........................................................................................ 49
Hình 3.8 Cửa sổ mặt bằng làm việc, lỗ khoan ............................................................ 49
Hình 3.9 Mô hình PTHH trong Plaxis 3D Foundation................................................ 50
Hình 3.10 Lưới PTHH ............................................................................................... 50
Hình 3.11 Giai đoại 1 - Thi công trụ đất xi măng ....................................................... 53
ix
Hình 3.12 Giai đoại 2 - Thi công móng ...................................................................... 53
Hình 3.13 Giai đoại 3 - Gán tải trọng ......................................................................... 54
Hình 3.14 Quá trình phân tích của Plaxis ................................................................... 54
Hình 3.15 Chuyển vị theo phương đứng của nền đất gia cố ........................................ 55
Hình 3.16 Chuyển vị của móng.................................................................................. 55
Hình 3.17 Chuyển vị tại tâm móng ............................................................................ 56
Hình 3.18 Chuyển vị tại đỉnh đầu trụ đất xi măng ...................................................... 56
Hình 3.19 Chuyển vị tại đỉnh mũi trụ đất xi măng...................................................... 57
Hình 3.20 Sự phân bố ứng suất trong nền gia cố ........................................................ 57
Hình 3.21 Sự phân bố ứng suất trong trụ đất xi măng ................................................ 58
Hình 3.22 Sự phân bố ứng suất tại đầu trụ đất xi măng .............................................. 58
Hình 3.23 Sự phân bố ứng suất tại mũi trụ đất xi măng .............................................. 59
x
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Cường độ yêu cầu phần mũi trụ .................................................................. 10
Bảng 1.2 Điều kiện cấp phối tiêu chuẩn phần thân trụ................................................ 11
Bảng 1.3 Điều kiện cấp phối tiêu chuẩn phần mũi mũi trụ ......................................... 12
Bảng 1.4 Tỷ lệ trộn cơ bản của vữa xi măng .............................................................. 12
Bảng 1.5 Bảng hiệu quả gia cố đối với các loại đất của các chất gia cố ...................... 17
Bảng 1.6 Công nghệ thi công trụ đất xi măng Bắc Âu – Nhật Bản ............................. 21
Bảng 1.7 Công nghệ đạt được đối với công tác thi công trụ đất xi măng .................... 21
Bảng 3.1 Thông số các lớp đất trong mô hình Plaxis 3D Foundation ......................... 51
Bảng 3.2 Thông số trụ đất xi măng trong mô hình Plaxis 3D Foundation ................... 52
Bảng 3.3 Thông số móng bê tông mô hình Plaxis 3D Foundation .............................. 52
Bảng 3.4 Các thông số cơ bản của thiết bị thi công thử trụ đất xi măng...................... 61
Bảng 3.5 Thông số nghiệm thu trụ đất xi măng .......................................................... 66
xi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu Long
FEM
Finite Element Method
PTHH
Phần tử hữu hạn
TP. HCM
Thành Phố Hồ Chí Minh
XM
Xi măng
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, thị trường xây dựng ở Việt
Nam từ bao giờ đã trở nên nóng bỏng với hàng loạt các công trình cao tầng mọc lên
nhanh chóng ở các khu đô thị lớn. Theo đó các công nghệ móng cọc nhồi, cọc cát, cọc
ép đã được khai thác sử dụng triệt để đến nổi kéo theo đó là sự hạ giảm giá thành thi
công xây dựng trong khi giá nguyên vật liệu vẫn tiếp tục tăng với tốc độ chóng mặt
làm cho các nhà thầu và chủ đầu tư đều chịu nhiều tổn thất. Không những thế các công
nghệ cọc ép, cọc nhồi tuy có sức chịu tải rất lớn nhưng bên cạnh đó nó cũng bộc lộ
những nhược điểm cũng rất lớn, có nhiều chi phí tốn kém phụ theo, giá thành cao, mất
nhiều thời gian thi công, gây ô nhiễm môi trường, sinh thái xung quanh, dễ xảy ra sự
cố trong quá trình thi công. Chính vì thế mà một công nghệ mới đã được nghiên cứu
và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Đó chính là công nghệ trụ đất
xi măng.
Vì lẽ đó việc nghiên cứu giải pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng rút
ngắn thời gian thi công, đảm bảo về mặt kinh tế khi đầu tư xây dựng công trình. Thực
hiện đề tài “Nghiên cứu xử lý nền bằng trụ đất xi măng cho công trình dân dụng từ
3 đến 4 tầng trên nền đất yếu ở thị xã Gò Công, tỉnh Tiền Giang” để tìm ra quy luật
chung cho giải pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng nêu trên trong điều kiện
địa chất đồng bằng sông Cửu Long nói chung và của khu vực thị xã Gò Công, tỉnh
Tiền Giang nói riêng.
2. Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tìm ra được những ưu điểm của trụ đất xi măng so với các giải pháp móng khác
trong gia cố nền đất yếu dưới công trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng.
Tìm ra quy luật phân bố ứng suất lên trụ và đất nền của trụ đất xi măng trong gia
cố nền đất yếu dưới công trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng.
2
Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong tính toán công trình sử dụng giải pháp
gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng dưới công trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng ở thị
xã Gò Công, tỉnh Tiền Giang.
3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được dùng trong luận văn là nghiên cứu tổng quan về
các giải pháp gia cố nền móng cho dân dụng từ 3 đến 4 tầng trên nền đất yếu, giải
pháp gia cố nền bằng trụ đất xi măng và nghiên cứu về đất yếu tại Đồng bằng Sông
Cửu Long và khu vực thị xã Gò Công. Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về khả năng
chịu tải của nền đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng.
Dựa vào số liệu địa kỹ thuật, tải trọng, các cơ sở lý thuyết và các tài liệu tham
khảo có liên quan. Học viên sử dụng mô hình số (Plaxis 3D Foundation) để mô phỏng
sự phân bố ứng suất, biến dạng trong nền đất yếu dưới công trình dân dụng từ 3 đến 4
tầng được gia cố bằng trụ đất xi măng.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là khả năng chịu tải của nền đất yếu được gia
cố bằng trụ đất xi măng dưới công trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng.
Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Luận văn thực hiện nghiên cứu với đất thu thập tại
thị xã Gò Công và giải pháp này dùng để gia cố đất yếu dưới công trình dân dụng từ 3
đến 4 tầng ở thị xã Gò Công, tỉnh Tiền Giang.
5. Cấu trúc của luận án
Nội dung luận văn gồm có phần mở đầu, 03 chương nội dung và phần kết luận và
kiến nghị, trình bày các vấn đề sau:
Phần mở đầu: Trình bày các vấn đề tổng quan về đề tài nghiên cứu xử lý nền
bằng trụ đất xi măng cho công trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng trên nền đất yếu ở thị xã
Gò Công, tỉnh Tiền Giang như: Tính cấp thiết, mục tiêu, đối tượng và phương pháp
nghiên cứu.
3
Chương 1. Tổng quan về công nghệ xử lý nền bằng trụ đất xi măng: Trình bày
tổng quan về công nghệ gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng, các tính chất vật liệu
của vật liệu đất trộn xi măng. Các công nghệ thi công trụ đất xi măng cũng được trình
bày trong chương này.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán đối với trụ đất xi măng: Giới thiệu các Các
quan điểm tính toán đối với trụ đất xi măng gia cố nền đất yếu của các tác giả trong và
ngoài nước để tính toán thiết kế về khả năng chịu tải và lún của nền gia cố.
Chương 3. Mô phỏng tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho công
trình dân dụng từ 3 đến 4 tầng: Mô hình tính toán cho nền móng dưới công trình 3
đến 4 tầng tại huyện Thị xã Gò Công - tỉnh Tiền Giang được áp dụng tính toán. Sử
dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để kiểm tra ổn định và biến dạng trong nền đất
yếu được gia cố bằng hệ trụ đất xi măng. Các đề xuất phương pháp kiểm tra và thi
công cũng được trình bày.
Phần kết luận và kiến nghị: Các kết quả và kiến nghị của nghiên cứu sẽ được
trình bày trong phần này.
4
CHƯƠNG 1.
1.1.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN
BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Giới thiệu chung
Công nghệ trụ đất xi măng là một phương pháp gia cố nền đất yếu. Phương pháp
này dùng xi măng làm chất đông kết phun trộn cưỡng bức tại chỗ làm cho nền đất yếu
đông cứng thành dạng khối, ổn định với nước và hỗn hợp đất xi măng có cường độ
nhất định, từ đó nâng cao được cường độ đất nền và làm tăng mô đun biến dạng của
nền đất.
1.1.1. Lịch sử phát triển của trụ đất xi măng
Trụ đất xi măng do nước Mỹ nghiên cứu thành công đầu tiên sau Chiến tranh thế
giới thứ 2 gọi là “Mixed – In – Place Pile” (gọi tắt là phương pháp MIP), khi đó dùng
trụ có đường kính từ 0.3÷0.5m, trụ dài 10÷12m. Đến đầu những năm 1960, công nghệ
thi công trụ vôi, trụ vôi xi măng dạng trộn khô phát triển mạnh ở Thụy Điển và các
nước Bắc Âu. Công nghệ trộn ướt được phát triển mạnh ở Nhật Bản (đặc biệt cho công
trình sân bay Quốc tế Kansai trên một hòn đảo nhân tạo, phía dưới hòn đảo nhân tạo là
nền đáy biển là đất yếu). Riêng ở Nhật Bản từ năm 2001 khối lượng thi công đã đạt
150 triệu md/năm.
1.1.2. Khả năng ứng dụng của trụ đất xi măng trong gia cố nền đất yếu
Khi đưa xi măng vào nền dưới dạng bột xi măng hoặc nước vữa xi măng, đầu
tiên nó chiếm thể tích lỗ rỗng của đất làm giảm áp lực lỗ rỗng trong đất. Sau xảy ra
quá trình ninh kết hình thành các trụ đất xi măng trong nền. Chỉ tiêu kháng cắt của trụ
đất xi măng lớn hơn đất nền tự nhiên, sẽ làm thay đổi các thông số chung của của nền
đất hỗn hợp giữa trụ đất xi măng và nền tự nhiên quanh trụ thành một nền đất mới có
các chỉ tiêu cơ lý tăng lên. Các trụ đất xi măng này thường được bố trí trong thân hoặc
vai hoặc ở chân các bờ đắp, dưới nền móng công trình, trên mái dốc, nó có tác dụng
gia cố một phần hoặc toàn bộ nền.
5
Mục tiêu gia cố là ngăn chặn trượt mái, đẩy trồi và lún không đều, nó còn như
một kết cấu ngăn dòng thấm và chống lại hiện tượng hóa lỏng đất...
Trước nay việc gia cố nền đất có sử dụng đến cát thường là phương pháp an toàn
và hay được sử dụng. Người ta có thể sử dụng phương pháp gia cố bằng cọc cát, giếng
cát, phương pháp bấc thấm hút nước... Tuy nhiên khi tại vị trí xây dựng công trình gặp
những nơi địa chất yếu cần phải xử lý, nguồn cung cấp cát dùng để gia cố nền, cát
dùng làm chất gia tải khó khăn. Nếu bắt buộc phải dùng để cải tạo nền sẽ mất công vận
chuyển rất xa tốn kém về thời gian và chi phí cho vận chuyển, như vậy sẽ chậm tiến độ
của dự án và không còn là phương pháp lựa chọn hợp lý nữa. Trong những trường hợp
đó đòi hỏi người tư vấn thiết kế sẽ chọn các giải pháp xử lý khác không cần dùng tới
cát mà vẫn đảm bảo yêu cầu gia cố được sự làm việc ổn định của nền theo yêu cầu.
Nghiên cứu và ứng dụng trụ đất xi măng vào gia cố nền đất là điều mà người
thiết kế phải quan tâm nhiều tới. Phương pháp này tỏ ra khá thân thiện với môi trường,
thời gian thi công nhanh, tận dụng nhiều đến điều kiện tại chỗ để xử lý làm cho đất tốt
hơn.
Việc nghiên cứu ứng dụng trụ đất xi măng cho gia cố nền đất yếu đã được ứng
dụng nhiều tại nhiều công trình trong các vùng đất yếu ở nước ta như Hải Phòng ở
phía Bắc, Khu vực đồng bằng Nam Bộ phía Nam. Tại những nơi đây chiều sâu lớp đất
yếu lớn, nhất là đối với đồng bằng Nam Bộ nơi mà trữ lượng cát phục vụ cho xây
dựng không nhiều và chi phí cho việc sử dụng cát không đạt được hiệu quả kinh tế như
mong muốn. Tùy vào điều kiện về mục đích gia cố người ta có thể bố trí nền trụ đất xi
măng theo một số hình thức sau:
6
Hình 1.1 Mặt bằng một số phương pháp gia cố bằng trụ đất xi măng
7
- Xem thêm -