Tài liệu Nghiên cứu giải pháp xử lý nền kho than – nhà máy nhiệt điện sông hậu 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HUỲNH TUẤN ANH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN – NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU 1 Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Phạm Quang Tú HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu, hình ảnh, biểu đồ trong đề tài đều là chân thực, không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào trước đây. Các biểu đồ, số liệu và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích nguồn tài liệu theo đúng quy định. Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm ……. Tác giả luận văn Huỳnh Tuấn Anh i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền kho than – nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1” được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp. Học viên xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt em xin trân thành cám ơn đến Thầy TS. Phạm Quang Tú đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Học viên xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy: GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Nguyễn Hữu Huế, PGS.TS Hoàng Việt Hùng, PGS.TS Bùi Văn Trường, PGS.TS Nguyễn Hữu Thái, TS. Đỗ Tuấn Nghĩa, TS. Nguyễn Văn Lộc và Quý Thầy cô trong Bộ môn Địa Kỹ thuật rất nhiều tâm huyết và lòng yêu nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi và các bạn học viên của lớp học tập và nghiên cứu. Quý Thầy cô luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng và cần thiết, giúp học viên giảm bớt rất nhiều khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Học viên xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy, Cô, Anh, Chị nhân viên của Phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi và bạn bè, gia đình đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, bản thân tôi nhận thấy trình độ còn nhiều hạn chế, vì vậy trong luận văn này ít nhiều vẫn còn nhiều thiếu sót. Bản thân tôi kính mong quý Thầy, Cô giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để em có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ.................................................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. vii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ..............3 1.1. Khái niệm về nền đất yếu .........................................................................................3 1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu .............................................................................3 1.3. Các giải pháp cải tạo đất yếu ....................................................................................4 1.3.1. Mục đích của việc cải tạo và xử lý nền đất yếu.....................................................4 1.3.2. Các giải pháp cải tạo nền đất yếu ..........................................................................4 1.4. Phân tích ưu, nhược điểm của từng giải pháp. .........................................................4 1.4.1. Các giải pháp cơ học: ............................................................................................4 1.4.2. Các giải pháp vật lý: ............................................................................................12 1.4.3. Các giải pháp hóa học: ........................................................................................17 1.5. Kết luận chương 1 ..................................................................................................20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI .......................................22 2.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................................22 2.1.1. Kiểm tra tính ổn định:..........................................................................................22 2.1.2. Độ lún của nền .....................................................................................................23 2.2. Các vấn đề liên quan đến công tác thi công. ..........................................................27 2.2.1. Thi công đệm cát trên đầu bấc thấm:...................................................................27 2.2.2. Thi công cắm bấc thấm: ......................................................................................27 2.2.3. Đắp vật liệu gia tải và dỡ tải: ...............................................................................29 2.3. Các vấn đề liên quan đến công tác nghiệm thu. .....................................................29 2.3.1. Kiểm tra, nghiệm thu chất lượng bấc thấm: ........................................................29 2.3.2. Kiểm tra nghiệm thu chất lượng đệm cát: ...........................................................30 2.3.3. Kiểm tra nghiệm thu chất lượng thi công bấc thấm: ...........................................30 2.4. Các vấn đề liên quan đến đánh giá chất lượng. ......................................................31 2.4.1. Quan trắc lún và xử lý số liệu quan trắc: .............................................................32 2.4.2. Đo áp lực nước lỗ rỗng và đánh giá độ cố kết hiện trường: ................................32 iii 2.5. Kết luận chương 2. ................................................................................................. 32 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN. ............................................... 34 3.1. Giới thiệu về công trình.......................................................................................... 34 3.2. Các số liệu đầu vào................................................................................................. 36 3.2.1. Yêu cầu xử lý nền:............................................................................................... 36 3.2.2. Tài liệu địa chất ................................................................................................... 36 3.2.3. Tài liệu địa hình................................................................................................... 37 3.3. Tính toán so sánh các phương án xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải. .......... 38 3.3.1. Các trường hợp tính toán ..................................................................................... 38 3.3.2. Các tham số tính toán: ......................................................................................... 39 3.4. Mô phỏng bài toán ổn định bằng phần mềm GEOSTUDIO 2007 (SLOP/W CONTOUR). ................................................................................................................. 62 3.4.1. Tính toán ổn định ................................................................................................ 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 70 iv DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1. Thi công cọc cát [3] .........................................................................................5 Hình 1.2. Thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ............................................................7 Hình 1.3. Thi công máy đóng cọc ...................................................................................8 Hình 1.4. Thi công đổ bê tông cọc khoan nhồi [4] ..........................................................9 Hình 1.5. Thi công máy đầm .........................................................................................11 Hình 1.6. Nguyên lý hoạt động giếng cát ......................................................................14 Hình 1.7. Nguyên lý hoạt động bấc thấm ......................................................................15 Hình 1.8. Thi công cắm bấc thấm [6] ............................................................................16 Hình 1.9. Phương pháp thi công trộn khô .....................................................................19 Hình 1.10. Phương pháp thi công Jetgrouting ...............................................................19 Hình 2.1. Phân mảnh khối theo phương pháp Bishop ...................................................23 Hình 3.1. Mặt bằng tổng thể ..........................................................................................35 Hình 3.2. Mặt bằng phối cảnh tổng thể .........................................................................35 Hình 3.3. Mặt cắt địa chất của hố khoan đại diện. ........................................................37 Hình 3.4. Sơ đồ tính lún cố kết của đất nền...................................................................37 Hình 3.5. Hình minh họa chất tải kho than....................................................................40 Hình 3.6. MC thiết kế bấc thấm ....................................................................................62 Hình 3.7. Tính toán ổn định khi chưa xử lý nền............................................................63 Hình 3.8. Tính toán ổn định sau khi xử lý nền ..............................................................64 Hình 3.9. Mô hình hóa bài toán bằng phần mềm Geostudio .........................................65 Hình 3.10. Lưới biến dạng thấm sau 240 ngày .............................................................65 Hình 3.11. Áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán dưới nền công trình .......................................65 Hình 3.12. Độ lún của mặt nền tại các thời điểm khác nhau .........................................66 Biểu đồ 1. Lún trong quá trình gia tải và cắm bấc thấm (phương án 1)........................ 48 Biểu đồ 2. Lún trong quá trình gia tải và cắm bâc thấm (phương án 2)........................ 51 Biểu đồ 3. Lún trong quá trình gia tải và cắm bấc thấm (phương án 3)........................ 54 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các trường hợp tính toán .............................................................................. 38 Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cơ lý .......................................................................................... 39 Bảng 3.3. Các chỉ tiêu cơ lý (tiếp theo) ......................................................................... 39 Bảng 3.4. Tính toán tải trọng khi chưa xử lý nền.......................................................... 40 Bảng 3.5. Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền................................................ 40 Bảng 3.6. Tính toán tải trọng trong quá trình khai thác ................................................ 41 Bảng 3.7. Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền (pa 3) ..................................... 41 Bảng 3.8 Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền (pa 4) ...................................... 41 Bảng 3.9. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án không xử lý nền) ........... 44 Bảng 3.10. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án1) .................................. 48 Bảng 3.11. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 2) ................................. 51 Bảng 3.12. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 3) ................................. 54 Bảng 3.13. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 4) ................................. 57 Bảng 3.14. Kết quả tính toán phương án 0 (khi không xử lý nền) ................................ 58 Bảng 3.15. Kết quả tính toán phương án 1. ................................................................... 58 Bảng 3.16. Bảng kết quả tính toán phương án 2. .......................................................... 58 Bảng 3.17. Bảng kết quả tính toán phương án 3. .......................................................... 59 Bảng 3.18. Bảng kết quả tính toán phương án 4. .......................................................... 59 Bảng 3.19. Bảng kết quả tính toán phương án kinh tế (phương án 2). ......................... 59 Bảng 3.20. Bảng kết quả tính toán phương án kinh tế (phương án 3). ......................... 60 Bảng 3.21. Bảng tổng hợp so sánh các phương án: ...................................................... 62 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT c: Lực dính (kPa); ϕ: Góc ma sát trong (°); b: Bề rông của một mảnh trượt (m); u: Áp lực nước lỗ rỗng tác động vào mảnh trượt (kPa); W: trọng lượng một mảnh (kN/m3; α: Góc nghiêng ở đáy mảnh trượt (°). ∆p : Ứng suất phụ thêm do tải trọng ngoài gây ra. Do diện chịu tải lớn, nên xem như ứng suất phụ thêm không thay đổi theo chiều sâu. σ z : Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của các lớp đất. p c : Áp lực tiền cố kết của lớp đất tương ứng. C c : Chỉ số nén của lớp đất tương ứng. C s : Chỉ số nén lại của lớp đất tương ứng. h i : chiều dày của lớp đất tương ứng. e 0i : hệ số rỗng ban đầu của lớp đất phân tố i. U v độ cố kết theo phương đứng. U h độ cố kết theo phương ngang. vii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài - Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng giao thông, các cụm khu công nghiệp, các cụm cảng, các công trình thủy lợi…, tuy nhiên ở một số công trình vẫn còn những sự cố liên quan đến nền móng công trình, gây thiệt hại về người và kinh tế. - Vùng đồng bằng sông Cửu Long cũng như cả nước hiện đang phát triển kinh tế nên việc đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng mạnh mẽ. Bên cạnh đó, sự tiếp cận các công nghệ mới trong xây dựng đặc biệt là trong lĩnh vực xử lý nền được phát triển vượt bậc với các công nghệ từ các nền kinh tế phát triển. Đây là nhân tố thuận lợi để cán bộ kỹ thuật trong nước có điều kiện tiếp cận, nâng cao trình độ. - Trong sơ đồ quy hoạch điện VII – sửa đổi, mạng lưới các nhà máy nhiệt điện cần được xây dựng mới trong giai đoạn đến 2020 là nhà máy trong đó có Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1. Khu vực xây dựng nằm ven sông Hậu – nơi có các lớp đất yếu phân bố ngay trên bề mặt, có nguy cơ gây mất ổn định và lún nền công trình. Việc lựa chọn giải pháp xử lý nền phù hợp, đáp ứng được các yêu cầu về tiến độ, chất lượng và giá thành là yêu cầu cấp thiết cho dự án. 2. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu này nhằm mục đích: tổng kết lại phần lý thuyết tính toán nền đất yếu và giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải, tìm ra các giải pháp tối ưu nhất để ứng dụng vào xử lý nền kho than của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1, đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật nhưng vẫn đảm bảo về mặt kinh tế và thời gian xử lý nền. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Tiếp cận theo hướng kế thừa, thu thập, tập hợp các số liệu khảo sát cơ bản, phân tích tổng hợp sử dụng ý kiến của các chuyên gia để tham vấn. Phương pháp nghiên cứu: 1 - Nghiên cứu lý thuyết tính toán. - Nghiên cứu bằng mô hình số lựa chọn giải pháp thiết kế tối ưu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: xử lý nền kho than của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1. Nội dung nghiên cứu: - Tổng quan về các giải pháp xử lý nền. - Cơ sở lý thuyết: phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải và hút chân không; xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải. - Từ đó lựa chọn giải pháp, ứng dụng cho trường hợp cụ thể. 4. Kết quả đạt được - Hiểu biết về điều kiện tự nhiên và địa kỹ thuật công trình tại vị trí xây dựng nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 cũng như các vấn đề địa chất phát sinh khi xây dựng công trình; - So sánh, lựa chọn để tìm được giải pháp xử lý nền móng cho phù hợp phạm vi dự kiến xây dựng kho than của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1; - Sử dụng mô hình số để mô phỏng bài toán xử lý nền được lựa chọn và so sánh, kiểm chứng với kết quả tính toán lý thuyết. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1. Khái niệm về nền đất yếu Nền đất yếu là phạm vi đất nền gồm các lớp đất yếu có khả năng chịu lực kém, nằm ở bên dưới móng công trình và chịu tác dụng của tải trọng công trình truyền xuống. Xét về mặt cấu trúc, tầng đất nền này có thể được hợp thành do một hay nhiều lớp đất yếu xen kẽ nhau hoặc xen giữa các lớp đất khác có khả năng chịu lực tốt hơn. Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, người ta thường phải áp dụng những biện pháp xử lý để làm tăng khả năng chịu lực của chúng. Đất yếu gồm các loại đất sét mềm có nguồn gốc trầm tích, thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét; các loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc; than bùn; các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa,.. Chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng [1]. Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không gian, điều kiện địa lý và khí hậu, những biến đổi sau khi được tạo nên,... mà tồn tại các loại đất khác nhau hiện nay. Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất sét yếu bão hòa nước. Loại đất này có những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu cho các loại đất yếu nói chung. Các hạt tạo thành đất sét được phong hóa từ đá mẹ, được vận chuyển và trầm lắng. Sau sự vận chuyển của sông ngòi, việc hình thành các hạt sét chỉ có thể xảy ra trong các môi trường trầm tích yên tĩnh. Tùy theo môi trường trầm tích khác nhau mà có thể có các loại đất sét khác nhau. 1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm2), tính nén lún mạnh (a>0.1 cm2/kG), hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), độ sệt B lớn (B>1), mô đun biến dạng thấp (thường thì Eo < 50 daN/cm2) lực chống cắt nhỏ, hàm lượng nước trong đất cao, độ bảo hòa nước G>0.8, khối lượng trầm tích bé... Nếu không áp dụng các biện pháp xử lý thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được [2]. 3 1.3. Các giải pháp cải tạo đất yếu 1.3.1. Mục đích của việc cải tạo và xử lý nền đất yếu Mục đích làm tăng sức chịu tải của đất nền, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất… 1.3.2. Các giải pháp cải tạo nền đất yếu Gồm có 03 nhóm giải pháp, cụ thể như sau: - Các giải pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm chấn động, các loại cọc (cọc cát, cọc BTCT, cọc khoan nhồi...), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước, phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát… - Các giải pháp vật lý (thoát nước): Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm… - Các giải pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa xi măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa… 1.4. Phân tích ưu, nhược điểm của từng giải pháp. 1.4.1. Các giải pháp cơ học: Nhóm giải pháp này được sử dụng nhiều và phổ biến cho các công trình dân dụng, cầu đường, thủy lợi có yêu cầu tải trọng thiết kế lớn như: nhà cao tầng, cầu đường giao thông, đập thủy lợi... vì giải pháp này xử lý chủ yếu bằng cách sử dụng các vật liệu để lèn ép vào đất nền như cát, đá dăm, bê tông cốt thép xuyên qua các tầng đất yếu, tải trọng được truyền qua lớp đất tốt làm tăng khả năng chịu lực của móng công trình. Giải pháp này được sử dụng rộng rãi vì công nghệ xử lý đơn giản, vật liệu xử lý có sẵn ở thiên nhiên. Nhóm giải pháp này gồm có các phương pháp sau: 1.4.1.1. Cọc cát. ■ Nguyên lí làm việc: Thể tích của cọc sẽ chiếm chỗ trong nền đất, đất xung quanh dọc theo chiều dài cọc được lèn chặt lại, do đó sức chịu tải của nền được tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều của đất nền dưới đế móng của công trình giảm đi. 4 ■ Thi công cọc cát: - Chuẩn bị hố móng, đóng ống thép xuống đất, nhồi cát và đầm chặt, đồng thời rút ống thép lên. - Ống thép được hạ xuống nền đất bằng búa đóng cọc hoặc bằng phương pháp chấn động. + Khi thi công bằng phương pháp đầm nện: đóng những cọc lõi bằng thép xuống tới cao trình thiết kế, sau đó rút lên vầ nhồi cát vào lỗ cọc, đồng thời đầm từng lớp bằng búa treo, mỗi lớp có chiều dày từ 1m đến 1,2m. + Khi thi công bằng phương pháp chấn động: thì sau khi hạ ống thép tới chiều sâu thiết kế, người ta nhấc máy lên và đổ cát vào khoảng 1m, sau đó đặt máy chấn động vào rung trong khoảng 15-20s, tiếp theo bỏ máy chấn động ra và rút ống lên khoảng 0.5m rồi lại đặt máy chấn động vào rung trong khoảng 10-15s để cho đầu nhọn của ống mở ra, cát tụt xuống. Sau đó rút ống lên dần với tốc độ đều, vừa rút ống vừa rung và khi nào ống chỉ còn lại trong đất khoảng chừng 0.5-0.8m, lúc đó mới bỏ máy chấn động ra. Hình 1.1. Thi công cọc cát [3] 5 ■ Ưu điểm: - Cọc cát làm cho độ rỗng, độ ẩm của đất nền giảm và góc ma sát trong tăng lên. Vì đất nền được nén chặt lại do đó sức chịu tải của nền tăng lên, biến dạng và sự chênh lệch biến dạng của nền công trình giảm đi đáng kể. - Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền đất được gia cố bằng cọc cứng. - Giá thành xây dựng rẻ hơn nhiều so với cọc gỗ, cọc BTCT và đồng thời không bị ăn mòn khi nước ngầm có tính xâm thực. ■ Nhược điểm: - Cần trang bị thiết bị thi công nặng, ống vách dài. - Khó kiểm soát được chất lượng cọc trong quá trình thi công. - Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m. - Các lớp đất trong phạm vi gia cố bị ép chặt khi đóng lỗ tạo cọc cát (không xuất hiện tình huống gia tăng áp lực nước lổ rổng khi tạo lổ và giảm áp lực này khi kéo ống vách lên, đầm cát tạo cọc cát). Do đó, nếu nước trồi lên mặt đất thì đây là quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và hiệu quả nén chặt đất không cao. Khi đó, đất đang cố kết, mà với đất dính thì cần thời gian, không thể có hiệu quả tức thời. ■ Phạm vi áp dụng: - Phương pháp này được áp dụng để gia cố nền ở vùng đất yếu đầm lầy, khu vực nền ẩm ướt và nền đất yếu có chiều dày>3m. - Mực nước ngầm (tại thời điểm thi công) phải ở sâu (nếu lớn hơn độ sâu đỉnh cọc cát thì tốt nhất). 6 1.4.1.2. Cọc bê tông cốt thép. ■ Nguyên lí làm việc: - Khi hạ cọc xuống đất nền, thể tích của cọc sẽ chiếm chỗ đất lỗ rỗng của đất nền từ đó làm tăng khả năng chịu lực của đất nền. - Cọc bê tông cốt thép làm việc tốt trong môi trường đất, do đó người ta thường sử dụng cọc bê tông cốt thép để gia cố nền đất yếu, đặc biệt là các công trình chịu tải trọng lớn như các công trình dân dụng và công nghiệp, công trình giao thông, thủy lợi. ■ Thi công cọc bê tông cốt thép: ● Thi công cọc đúc sẵn: Có 02 phương pháp để chọn thi công cọc: “ ép cọc” và “ đóng cọc”, tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa mạo mà chọn phương pháp thi công cho phù hợp. Theo yêu cầu thiết kế mà ta chọn kích thước và tiết diện để phù hợp với công trình. Nếu chiều dài cọc lớn có thể chia cọc thành những đoạn cọc ngắn phù hợp cho việc chế tạo và thi công. Việc đổ bê tông cọc phải liên tục tránh làm phân tầng, rỗng bê tông, khuôn đúc cọc phải phẳng, dùng đầm dùi để đầm từ đỉnh cọc đến mũi cọc tránh khuyết tật bên trong cọc. Hình 1.2. Thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 7 Hình 1.3. Thi công máy đóng cọc ■ Thi công cọc khoan nhồi: - Định vị tim cọc. - Dựng ống vách. - Khoan tạo lỗ. - Hạ lồng cốt thép. - Làm sạch đáy hố khoan. - Đổ bê tông. - Rút ống chống: đây là giai đoạn cuối cùng, toàn bộ giá đỡ được tháo dỡ, ống chống vách được rút lên, đồng thời phải đổ thêm bê tông để bù vào thành ống chiếm chỗ trong đất. - Kiểm tra chất lượng của cọc: kiểm tra chất lượng đổ bê tông, cốt thép và kiểm tra khả năng chịu tải trọng của cọc (bằng phương pháp nén tĩnh, siêu âm). 8 Hình 1.4. Thi công đổ bê tông cọc khoan nhồi [4] ■ Ưu điểm: Sức chịu tải tốt, tuổi thọ của cọc cao. - Đối với thi công cọc đúc sẵn: Khả năng chịu nén tốt, tránh được sự xâm thực, quá trình đúc cọc dễ dàng, dễ dàng thi công, có khả năng áp dụng khi chiều dày lớp đất yếu lớn. - Đối với cọc khoan nhồi: Sức chịu tải tốt do đường kính cọc mà chiều sâu mũi cọc lớn, tính liên tục cao do cọc liền khối không phải nối từng đoạn cọc, độ nghiêng lệch của cọc nằm trong giới hạn cho phép, đặc biệt là thi công rất tốt trong khu vực đô thị vì hạn chế ảnh hưởng đến kết cấu các công trình xung quanh. ■ Nhược điểm: Chi phí khá lớn, đòi hỏi kĩ thuật cao trong thiết kế và thi công. - Đối với cọc đúc sẵn: + Xử lý nền đất yếu có chiều dày lớp đất yếu lớn cần nối các đoạn cọc lại do đó tính liên tục của cọc có thể bị giảm đi. + Khi thi công cọc trong đô thị rất dễ ảnh hưởng đến kết cấu các công trình lân cận. - Đối với cọc khoan nhồi: + Bê tông cọc được thi công trong môi trường bùn đất nên khó kiểm soát được chất lượng bê tông. + Cọc rất dễ bị biến dạng bởi sạt lở các thành vách hố khoan do đó tiết diện thi công cọc thực tế có thể sai khác so với thiết kế. 9 + Do ảnh hưởng của mặt nước ngầm cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng cọc. + Do ảnh hưởng về tính chất lý, hóa học của nước ở khu vực bị ô nhiểm cũng ảnh hưởng không ít đến chất lượng bê tông. + Ma sát thân cọc và sức chống mũi đáy cọc giảm khi dung dịch bùn khoan bám vào thành vách và lắng đọng xuống đáy hố khoan. ■ Phạm vi áp dụng: - Cọc bê tông cốt thép được xử lý cho công trình có chiều sâu lớp đất yếu lớn và công trình cần chịu tải trọng lớn. - Áp dụng cho các công trình xây dựng dân dụng, cầu giao thông, cầu cảng... 1.4.1.3. Đệm cát. ■ Nguyên lí hoạt động: Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng công trình, đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng của công trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất chịu lực ở phía dưới, giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đồng đều, làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền. ■ Thi công đệm cát: - Khi thi công đệm cát, việc trước tiên là phải xác định các chỉ tiêu đầm nén. Để đánh giá chất lượng đầm nén người ta thường dựa vào hai chỉ tiêu quan trọng: độ chặt và độ ẩm đầm nén. - Khi thi công đầm nén đệm cát thì thường thi công theo từng lớp, chiều dầy đầm tùy thuộc vào trọng lượng của máy đầm mà tính toán và thi công cho phù hợp. 10