Tài liệu “nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lý nền đất yếu áp dụng cho tuyến đê la giang, tỉnh hà tĩnh

BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lý nền đất yếu áp dụng cho tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh”. Tôi cam đoan đề tài luận văn của tôi do tôi làm dưới sự hướng dẫn của GS.TS Vũ Thanh Te. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu vi phạm tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và nhận hình thức kỷ luật trước Nhà trường. Hà Nội, ngày 10 tháng 8 năm 2014 Người cam đoan Phạm Đình Quang LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ Thanh Te đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công trình, Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng toàn thể các thầy cô giảng viên trường Đại học Thuỷ lợi đã giúp đỡ cũng như tạo điều kiện để tác giả hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp gần xa và gia đình đã giúp đỡ, động viên khích lệ để luận văn này hoàn thành. Hà Nội, tháng 8 năm 2014 Học viên Phạm Đình Quang 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Khi thi công công trình Thủy lợi nói chung và công trình đê điều nói riêng thường phải đối mặt với vấn đề xử lý nền móng. Do công trình kéo dài theo tuyến lại đi trên nhiều địa hình, địa chất khác nhau nên để cho công trình ổn định, không bị lún, sạt, trượt thì công tác xử lý nền đặc biệt quan trọng nhất là đối với những nơi tuyến công trình đi qua có nền địa chất như lòng sông cổ, ao tù, đầm lầy... thì những khu vực này đất rất mềm yếu và do đó chúng ta phải xử lý nền. Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có môđun biến dạng thấp (E o < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng. Vì vậy phải đặc biệt quan tâm đến các hình thức, công nghệ thi công xử lý nền đất yếu. Công nghệ thi công cọc cát là một phương pháp xử lý nền tiến tiến được sử dụng rộng rãi trên thế giới và đang có mặt tại Việt Nam. Tuy nhiên ứng dụng của công nghệ này trong gia cố nền, nâng cao sức chịu tải của nền đê đến nay vẫn chưa được phát huy. Luận văn này tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công xử lý nền bằng cọc cát ứng dụng cho một công trình cụ thể. Công nghệ này hứa hẹn là một tiến bộ kỹ thuật mới trong xử lý nền đất yếu ở công trình hiện tại và trong khu vực nghiên cứu. 2. Mục đích của đề tài 2 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thi công cọc cát cho việc gia cố nâng cao sức chịu tải của nền đê, tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu, nghiên cứu lựa chọn giải pháp thích hợp xử lý nền đê La Giang. - Công tác thiết kế xử lý nền đất yếu công trình đê bằng công nghệ đóng cọc cát, tính toán kiểm tra và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật với các phương pháp sử dụng hiện tại. - Công tác thi công cọc cát. - Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế, thi công công nghệ xử lý nền yếu bằng cọc cát. Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục. - Từ những nội dung cụ thể đánh giá ưu nhược điểm từ đó đưa ra đề xuất phương pháp xử lý nền ưu việt nhất, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất. 4. Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận. Tiếp cận thực tế: Từ yêu cầu và điều kiện địa chất thực tế (tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh) đi đến nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lý nền hợp lý vừa khoa học hiện đại vừa phổ biến, phù hợp với điều kiện vật liệu địa phương sẵn có. - Phương pháp nghiên cứu. + Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập tài liệu + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng các công thức tính toán thông thường và mô hình phần mềm tính toán ứng dụng + Phương pháp phân tích, tổng hợp đề xuất giải pháp, phương pháp xử lý nền đất yếu hợp lý 3 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ......................... 3 VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay ................................................................................................. 3 1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu .................................................... 3 1.1.2. Các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay ...................................... 3 1.2. Công trình nghiên cứu ....................................................................... 16 1.2.1. Lịch sử hình thành ......................................................................... 16 1.2.2. Chỉ tiêu kỹ thuật chính .................................................................. 17 1.3. Đặc điểm khí tượng và thủy văn ....................................................... 21 1.3.1. Đặc điểm khí tượng ...................................................................... 21 1.3.2. Đặc điểm Thủy văn ....................................................................... 23 1.4. Đặc điểm địa hình .............................................................................. 24 1.4.1. Đặc điểm địa hình khu vực........................................................... 24 1.4.2. Đặc điểm địa hình tuyến đê La Giang ......................................... 25 1.5. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền............................................................ 27 1.6. Một số sự cố xảy ra đối với đê khi thi công trên nền đất yếu ... 28 1.7. Kết luận chương I............................................................................... 32 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ........................................... 34 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG VẬT LIỆU CÁT ..................................... 34 2.1. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cát 34 2.1.1. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng cọc cát ................... 34 2.1.2. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng đệm cát .................. 41 2.1.3. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng giếng cát................ 44 2.2. Thiết bị thi công xử lý nền bằng vật liệu cát.................................... 51 2.2.1. Thiết bị thi công cọc cát ................................................................ 51 2.2.2. Thiết bị thi công đệm cát ............................................................... 52 2.2.3. Thiết bị thi công giếng cát............................................................. 52 2.3. Công tác kiểm tra chất lượng thi công ............................................. 53 2.3.1. Kiểm tra chất lượng thi công cọc cát ............................................ 53 2.3.2. Kiểm tra chất lượng thi công đệm cát........................................... 53 2.3.3. Kiểm tra chất lượng thi công giếng cát ........................................ 54 2.4. Đề xuất phương pháp xử lý nền phù hợp cho tuyến công trình .... 54 2.5. Kết luận chương 2 .............................................................................. 55 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT CHO TUYẾN ĐÊ LA GIANG, TỈNH HÀ TĨNH ............................. 56 3.1. Giới thiệu về dự án nâng cấp tuyến đê La Giang ........................... 56 3.2. Đặc điểm địa chất của đất nền .......................................................... 57 3.3. Đặc điểm công trình ........................................................................... 58 3.4. Yêu cầu tính toán và lựa chọn mặt cắt tính toán ............................ 59 3.4.1.Yêu cầu về độ lún dư ...................................................................... 59 3.4.2. Lựa chọn mặt cắt ........................................................................... 59 3.4.3. Tính toán thiết kế hệ thống cọc cát ............................................... 59 3.3.4.Kiểm toán ổn định của nền đất yếu khi chưa xử lý ........................ 62 3.5. Dự toán chi phí ....................................................................................... 74 3.6. Kết luận chương 3 .................................................................................. 76 DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 1.1. Thi công cọc cát ................................................................................ 5 Hình 1.2. Thi công xử lý nền móng trụ đất – xi măng bể xăng dầu (dung tích 12.500m3/bể), Tổng kho xăng dầu miền Tây, Khu công nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ .................................................................................................................... 8 Hình 1.3. Xử lý nền đê bằng đệm cát .............................................................. 10 Hình 1.4: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng giếng cát. ............................... 11 Hình 1.5: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng bấcthấm. ................................ 13 Hình 1.6. Cắm bấc thấm vào nền sét yếu ........................................................ 13 Hình 1.7. Gia cố vải địa kỹ thuật nền đê ......................................................... 14 Hình 1.8 Dùng vải địa kỹ thuật làm tường chắn đất ....................................... 16 Hình 2.1: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền. .................................... 36 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí cọc cát.......................................................................... 37 Hình 2.3: Biểu đồ xác định khoảng cách giữa cọc cát .................................... 38 Hình 2.4 Sơ đồ tính toán đệm cát. ................................................................... 42 Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số K. ................................................................ 43 Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thiết kế giếng cát. ........................................................ 46 Hình 2.7: Sơ đồ bố trí cọc đo chuyển vị ngang............................................... 49 Hình 2.8. Cấu tạo bàn đo lún. ......................................................................... 49 Hình 2.9: Sơ đồ dụng cụ đo áp lực nước lỗ rỗng. ........................................... 51 Hình 2.10: Thiết bị đóng cọc cát không dùng ống thép .................................. 52 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nền đắp. ................................................................... 59 Bảng 3.2: Bảng tính toán chiều sâu vùng chịu lún H a .................................... 60 Hình 3.2: Biểu đồ xác định số sức chịu tải N c của nền đất yếu. ..................... 63 Hình 3.3: Biểu đồ tính hệ số ổn định K min . ..................................................... 64 DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 1.1. Nhiệt độ biến đổi trong năm. .......................................................... 21 Bảng 1.2. Độ ẩm biến đổi trong năm. ............................................................. 22 Bảng 1.3. Lượng bốc hơi nước trong năm. ..................................................... 22 Bảng 2.1: Hệ số η............................................................................................ 39 Bảng 2.2: Hệ số A, B, D................................................................................. 40 Bảng 2.3. So sánh phương pháp xử lý nền bằng cọc cát và giếng cát ............ 55 Bảng 3.1: Bảng chỉ tiêu cơ lý tính toán của các lớp đất ................................. 57 Bảng 3.4: Xác định độ cố kết của đất nền theo thời gian khi xử lý bằng cọc cát ........65 Bảng 3.5: Tính toán giá thành khi xử lý bằng cọc cát ................................... 76 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Khi thi công công trình Thủy lợi nói chung và công trình đê điều nói riêng thường phải đối mặt với vấn đề xử lý nền móng. Do công trình kéo dài theo tuyến lại đi trên nhiều địa hình, địa chất khác nhau nên để cho công trình ổn định, không bị lún, sạt, trượt thì công tác xử lý nền đặc biệt quan trọng nhất là đối với những nơi tuyến công trình đi qua có nền địa chất như lòng sông cổ, ao tù, đầm lầy... thì những khu vực này đất rất mềm yếu và do đó chúng ta phải xử lý nền. Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có môđun biến dạng thấp (E o < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Vì vậy phải đặc biệt quan tâm đến các hình thức, công nghệ thi công xử lý nền đất yếu. Công nghệ thi công cọc cát là một phương pháp xử lý nền tiến tiến được sử dụng rộng rãi trên thế giới và đang có mặt tại Việt Nam. Tuy nhiên ứng dụng của công nghệ này trong gia cố nền, nâng cao sức chịu tải của nền đê đến nay vẫn chưa được phát huy. Luận văn này tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công xử lý nền bằng cọc cát ứng dụng cho một công trình cụ thể. Công nghệ này hứa hẹn là một tiến bộ kỹ thuật mới trong xử lý nền đất yếu ở công trình hiện tại và trong khu vực nghiên cứu. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thi công cọc cát cho việc gia cố nâng cao sức chịu tải của nền đê, tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu, nghiên cứu lựa chọn giải pháp thích hợp xử lý nền đê La Giang. - Công tác thiết kế xử lý nền đất yếu công trình đê bằng công nghệ đóng cọc cát, tính toán kiểm tra và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật với các phương pháp sử dụng hiện tại. - Công tác thi công cọc cát. - Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế, thi công công nghệ xử lý nền yếu bằng cọc cát. Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục. - Từ những nội dung cụ thể đánh giá ưu nhược điểm từ đó đưa ra đề xuất phương pháp xử lý nền ưu việt nhất, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất. 4. Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận. Tiếp cận thực tế: Từ yêu cầu và điều kiện địa chất thực tế (tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh) đi đến nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lý nền hợp lý vừa khoa học hiện đại vừa phổ biến, phù hợp với điều kiện vật liệu địa phương sẵn có. - Phương pháp nghiên cứu. + Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập tài liệu + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng các công thức tính toán thông thường và mô hình phần mềm tính toán ứng dụng + Phương pháp phân tích, tổng hợp đề xuất giải pháp, phương pháp xử lý nền đất yếu hợp lý 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay 1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều học giả nghiên cứu và đưa ra các giải pháp về xử lý nền đất yếu khi thi công các công trình. Trong các giải pháp này, một số đã được đưa vào sử dụng rất rộng rãi, còn một số giải pháp khác đang ở trong giai đoạn đưa vào thử nghiệm, nhưng nói chung chúng đều có tác dụng thoát nước, tăng nhanh tốc độ cố kết và làm cho đất được nén chặt và tăng độ bền của đất, làm giảm độ lún và lún không đều, rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành xây dựng Nền đất yếu ở đây là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng. Khi xây dựng công trình đê điều, đường giao thông trên nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của nền đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp. Trong thực tế xây dựng có rất nhiều công trình bị lún, sập, hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá được tính chất cơ lý của đất nền. Do đó việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu làm cơ sở và đề ra giải pháp phù hợp là vấn đề hết sức khó khăn nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố và hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu. 1.1.2. Các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay Cho đến nay, khái niệm về đất yếu vẫn chưa thật rõ ràng, tuy nhiên đa số các nhà nghiên cứu đều cho rằng đất yếu là những loại đất có khả năng chịu 4 lực nhỏ (thường <1kG/cm2), có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e<1)), mô đun tổng biến dạng nhỏ (thường thì E 0 <50 kG/cm2), trị số sức kháng cắt không đáng kể và nếu không áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu này rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được. Đất yếu có thể là đất sét yếu, đất cát yếu, bùn, than bùn, đất than bùn và đất hữu cơ, đất đắp…. Đất yếu được thành tạo ở lục địa (đất tàn tích, sườn tích, lũ tích, phong thành, đất lấp, đất đắp) hoặc ở vùng vịnh hoặc ở biển (cửa sông, tam giác châu, vịnh biển hoặc biển). Trong xây dựng, khi gặp nền đất yếu không thể sử dụng làm nền công trình vì không thoả mãn yêu cầu nền móng thì phải tiến hành xử lý, tạo thành nền nhân tạo để thoả mãn yêu cầu kết cấu về mặt an toàn và sử dụng bình thường. Hiện nay, có nhiều biện pháp xây dựng đường đắp trên nền đất yếu. Trong đó, có một số nhằm cải thiện sự ổn định của nền đường đắp như giảm trọng lượng nền đắp, tăng chiều rộng nền đường, làm thoải taluy, làm bệ phản áp. . ., một số biện pháp nhằm tăng cường độ đất nền (tăng c, ϕ), một số biện pháp khác nhằm tăng độ cố kết hoặc giảm độ lún cuối cùng như cọc cát, cọc balat, giếng cát, bấc thấm. . . . Nhưng nhìn chung lại thì một số biện pháp xử lý nền trình bày dưới đây đã đạt được hiệu quả và được áp dụng rộng rãi. Trong khuôn khổ luận văn chúng tôi chỉ đưa ra các biện pháp xử lý nền đất yếu thường gặp khi thi công các công trình Thủy lợi dạng tuyến như đê, đập, kênh mương... 1.1.2.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát a. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng: Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre...) là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên 5 còn gọi là nền cọc cát. Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây : Công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày > 3m. b. Tác dụng của cọc cát: - Làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền đất giảm đi, trọng lượng thể tích, modun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên. - Do nền đất được nén chặt, nên sức chịu tải tăng lên, độ lún và biến dạng không đều của đất nền dưới đế móng giảm đi đáng kể. - Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc. Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền được nén chặt bằng cọc cát có thể được coi như một nền thiên nhiên. - Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng. Phần lớn độ lún của công trình diễn ra trong quá trình thi công, do vậy công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định. Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm 50%, so với cọc gỗ giảm 30%), không bị ăn mòn, xâm thực. Biện pháp thi công đơn giản không đòi hỏi những thiết bị thi công phức tạp. Hình 1.1. Thi công cọc cát 6 1.1.2.2. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất - xi măng a. Mô tả công nghệ: Phương pháp này mới được giới thiệu vào nước ta nhưng điều kiện sử dụng rộng rãi còn hạn chế. Đây là biện pháp có ý nghĩa kinh tế cao, nên được thí điểm nhiều nhà hơn nữa để có kết quả nhân rộng diện sử dụng. Dùng máy đào kiểu gàu xoay, bỏ gàu và lắp lưỡi khuấy đất kiểu lưỡi chém ngang để làm tơi đất trong hố khoan mà không lấy đất khỏi lỗ khoan. Xoay và ấn cần xoay đến độ sâu đáy trụ. Ta được một trụ mà bên trong đất được khuấy đều. Khi mũi khuấy ở đáy trụ thì bắt đầu bơm sữa xi măng được dẫn trong lòng cần khoan đến mũi khoan. Đất lại được trộn với sữa xi măng thành dạng xền xệt có xi măng. Vừa rút vừa bơm sữa xi măng và trộn. Cuối cùng khi cần khoan nâng mũi lên đến mặt đất, ta được cọc đất trộn xi măng. Xi măng sẽ phát triển cường độ như tính toán. 7 Những trụ đất xi măng trộn ướt thường bố trí sát nhau dưới chân móng băng, đường kính trụ nọ sát trụ kia. Lượng xi măng dùng cho 1m3 trụ từ 250kg đến 350 kg. Tỷ lệ Nước/Ximăng là 60% đến 120% với sữa xi măng bơm xuống cọc. Sau 28 ngày, khoan lấy mẫu trong các trụ này cường độ đạt 17 kG/cm2 với lượng xi măng là 250 kg/m3 và hơn nữa tuỳ thuộc loại đất tại chỗ. Phương pháp này đã được các nước Hoa kỳ, Anh, Pháp, Đức và nhiều nước châu Âu khác sử dụng. Nước Nhật cũng xây dựng nhiều nhà với loại trụ này. Với trụ này có thể xây dựng nhà từ 8 tầng đến 10 tầng và các công trình cầu cảng đường thủy phức tạp. Nhật bản giới thiệu với thị trường nước ta loại máy làm trụ loại này là TENOCOLUMN. Các chỉ tiêu khi sử dụng máy TENOCOLUMN như sau: Lượng ximăng Tỷ lệ N/X Cường độ mẫu (kg/m3) % kG/cm2 Cát 250 120 41,8 Bùn,sét 226 100 30 á cát 250 60 17,1 Đất lẫn hữu cơ 350 60 15,7 Than bùn 325 60 16,4 Loại đất tại chỗ Với những chỉ tiêu trên đây, phương pháp tỏ ra hữu hiệu khi qui đổi sức chịu tải dưới nền thành trị số đồng nhất dùng khi tính toán móng băng dưới công trình. Với sức chịu của trụ khoảng 15 kG/cm2 có thể qui đổi sức chịu đáy móng băng thành bình quân 5~7 kG/cm2 là điều có ý nghĩa khi thiết kế móng. 8 Hình 1.2. Thi công xử lý nền móng trụ đất – xi măng bể xăng dầu (dung tích 12.500m3/bể), Tổng kho xăng dầu miền Tây, Khu công nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ b. Phạm vi ứng dụng - Gia cố nền móng công trình Tạo thành cọc chịu lực, thay thế cọc đóng, cọc ép, cọc nhồi trong gia cố nền móng. Đây là một trong những nhiệm vụ chính trong công tác gia cố đất của công nghệ này. 9 - Gia cố thành hố đào Kết hợp tính chống thấm và sức kháng cắt của vật liệu xi măng - đất có thể được dùng để giữ vách hố đào. Các bức tường cột xi măng - đất được thi công trước, sau khi đủ cường độ mới đào hố mở móng. Bản đáy gồm các cọc xi măng - đất ngắn, ken sít cũng có thể được thi công tương tự. Hệ tường vây và bản đáy xi măng - đất đảm bảo hố đào được khô ráo và an toàn khi thi công. - Chống thấm Do vật liệu ximăng - đất có hệ số thấm nhỏ, nó được dùng để chống thấm cho các công trình đê, đập. Tường chống thấm xi măng - đất gồm một hoặc nhiều hàng cọc ken sít, liên kết với nhau. - ổn định tường chắn Các tường chắn đất, do nhiều yếu tố, có thể bị mất ổn định và có nguy cơ sạt lở, ảnh hưởng đến an toàn của chính công trình cũng như các công trình lân cận. Để tránh sự cố xảy ra, có thể gia cố các khối xi măng - đất sau lưng tường chắn để giảm áp lực đất lên tường chắn và tăng sức chống cắt của toàn bộ hệ thống. - Gia cố đường hầm Một ứng dụng ưu việt của công nghệ này là tạo lớp vỏ bọc bảo vệ và chống thấm cho các đường hầm và công trình ngầm. Đối với các tuyến đường hầm được thiết kế đi qua vùng đất yếu hoặc dưới mực nước ngầm, trước hết thi công các khối ximăng - đất đặc chắc, sau đó mới khoan, đào xuyên qua các khối gia cố. 10 1.1.2.3. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng đệm cát a. Phạm vi áp dụng: Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than bùn có chiều dày lớp đất cần thay thế không lớn lắm (nhỏ hơn 3m). Người ta bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn hơn. b. Tác dụng của Đệm cát: - Lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng công trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên. Làm tăng sức chịu tải của đất nền. - Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát. - Giảm chiều sâu chôn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng. - Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún. Tuy nhiên, khi sử dụng biện pháp đệm cát cần phải chú ý đến trường hợp sinh ra hiện tượng cát chảy, xói ngầm trong nền do nước ngầm hoặc hiện tượng hóa lỏng do tác dụng của tải trọng động. Hình 1.3. Xử lý nền đê bằng đệm cát 11 1.1.2.4. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát Mô tả: Phương pháp này gồm hệ thống các cột cát thấm nước và thoát nước tự do nằm trong một giếng thẳng đứng được tạo thành trong đất yếu và một lớp đệm cát rải trên nền thiên nhiên. Khi chất tải trên lớp đất yếu, nước trong lỗ rỗng chịu một áp lực sinh ra một gradient thủy lực và bị đẩy về phía giếng cát, nước thoát lên tầng đệm cát mỏng và thoát ra ngoài. Sơ đồ bố trí giếng cát hình 1.4. phaà n ñaé p gia taû i ñeä m caù t neà n ñaé p ñaá t yeá u gieá ng caù t Hình 1.4: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng giếng cát. Yêu cầu cát dùng cho giếng cát: + Hàm lượng hữu cơ không quá 5%; + Tỷ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,25mm chiếm trên 50%; + Tỷ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5%: + Thỏa hai điều kiện: D60 >6 D10 1< D302 <3 D10 * D60 Trong đó: D10, D30, D60- Kích thước cỡ hạt nhỏ hơn nó chiếm 10%, 30%, 60%. - Mục đích: + Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, nhanh đạt tới độ lún ổn định.