Tài liệu Nghiên cứu giải pháp xử lý nền khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc dự án nhà máy nhiệt điện long phú 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI -------------- TRẦN KHÁNH TRÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHU VỰC LẮP ĐẶT DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY CHÍNH THUỘC DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ 1 Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật xây dựng Mã số: 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. HOÀNG VIỆT HÙNG HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Trần Khánh Trình i LỜI CÁM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 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, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Hoàng Việt Hùng người đã hướng dẫn trực tiếp, nhiệt tình chỉ ra những định hướng khoa học cho luận văn, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tuy bản thân đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế, vì vậy luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy, Cô, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn ! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... ix CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU CÁC BIỆN PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ...................................................................................... 4 1.1. Khái niệm đất yếu và nền đất yếu ............................................................................ 4 1.1.1. Khái niệm về đất yếu ............................................................................................. 4 1.1.2. Các loại đất yếu ..................................................................................................... 5 1.1.3. Nhận biết đất yếu ................................................................................................... 5 1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình ......................................................................... 7 1.3. Các biện pháp về móng .......................................................................................... 11 1.3.1. Thay đổi chiều sâu chôn móng ............................................................................ 11 1.3.2. Thay đổi kích thước và hình dáng móng ............................................................. 13 1.3.3. Thay đổi loại móng và độ cứng móng ................................................................. 13 1.4. Các biện pháp xử lý nền ......................................................................................... 16 1.4.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học ............................... 16 1.4.2. Làm chặt đất bằng phương pháp đầm rung ......................................................... 17 1.4.3. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn ... 18 1.4.4. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng ............. 19 1.4.5. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ ..................................................... 21 1.4.6. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm ............................... 22 1.4.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính ....................................... 26 1.4.8. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch ........................................... 27 1.4.9. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu .............................................. 27 1.4.10. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất - vôi, cọc đất - ximăng, cọc cát – ximăng - vôi ....................................................................... 27 1.4.11. Bệ phản áp ......................................................................................................... 29 1.4.12. Tăng hệ số mái................................................................................................... 30 1.4.13. Phương pháp nén trước...................................................................................... 30 1.4.14. Phương pháp cố kết chân không........................................................................ 31 iii 1.5. Các biện pháp thi công để xử lý nền ...................................................................... 32 1.5.1. Nén chặt đất bằng cách hạ thấp mực nước ngầm ................................................ 32 1.5.2. Khống chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực của nền đất .............. 33 1.5.3. Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng của nền ................... 34 1.6. Kết luận Chương 1 ................................................................................................. 35 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ......... 36 2.1. Tính toán cọc cát .................................................................................................... 36 2.1.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .......................................................................... 36 2.1.2. Thi công cọc cát. ................................................................................................. 37 2.1.3. Tính toán thiết kế cọc cát .................................................................................... 39 2.2. Phương pháp nén trước .......................................................................................... 46 2.2.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .......................................................................... 46 2.2.2. Biện pháp thi công............................................................................................... 47 2.3. Xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước và bơm hút chân không ............... 48 2.3.1. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước ...................................... 48 2.3.2. Xử lý nền khối đắp bằng bơm hút chân không. .................................................. 54 2.4. Kết luận Chương 2 ................................................................................................. 65 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ - KHU VỰC LẮP ĐẶT DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ .............................. 66 3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 66 3.2. Tổng quan về công trình......................................................................................... 66 3.2.1. Nội dung phê duyệt ............................................................................................. 66 3.2.2. Về địa điểm xây dựng công trình ........................................................................ 67 3.2.3. Cơ sở lựa chọn địa điểm ...................................................................................... 68 3.2.4. Lựa chọn địa điểm ............................................................................................... 69 3.2.5. Mô tả địa điểm chọn ............................................................................................ 70 3.2.6. Điều kiện địa chất ................................................................................................ 70 3.2.7. Các giải pháp kiến trúc, xây dựng ....................................................................... 74 3.2.8. Cảnh quan và cây xanh........................................................................................ 76 3.3. Phân tích các giải pháp áp dụng ............................................................................. 77 3.3.1. Giải pháp sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải trước .............................................. 81 3.3.2. Phương án cọc cát xử lý nền ............................................................................... 87 iv 3.3.3. Phương án xử lý nền bằng cọc ximăng đất ......................................................... 89 3.4. Kết luận Chương 3.................................................................................................. 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 95 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 ..................................................... 2 Hình 1.2. Làm chặt đất nền đường bằng xe lu .............................................................. 17 Hình 1.3 Làm chặt đất nền đường bằng xe lu rung ....................................................... 18 Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng thuỷ chấn .................................................... 19 Hình 1.5 Sơ đồ chất tải .................................................................................................. 20 Hình 1.6 Thi công cọc cát ............................................................................................. 20 Hình 1.7 Thi công cắm bấc thấm .................................................................................. 21 Hình 1.8 Mái dốc taluy có vải địa kỹ thuật gia cường. ................................................. 23 Hình 1.9 Mái dốc có vải địa kỹ thuật gia cường, chống sạt lở, tiêu thoát nước. .......... 23 Hình 1.10 Vải ĐKT làm lớp phân cách giữa nền đất đắp và đất yếu nhằm duy trì chiều dày đất đắp và tăng khả năng chịu tải của nền đường................................................... 24 Hình 1.11 Vải địa kỹ thuật làm chức năng tiêu thoát nước/lọc ngược. ........................ 25 Hình 1.12 Thi công lắp đặt bấc thấm ............................................................................ 26 Hình 1.13 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm. ................................................... 26 Hình 1.14 Trình tự thi công cọc ximăng đất ................................................................. 29 Hình 1.15 Cọc ximăng đất sau thi công ........................................................................ 29 Hình 1.16 Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải đến tốc độ cố kết và cường độ chống cắt ... 34 Hình 2.1 Đưa cọc cát xuống bằng búa .......................................................................... 38 Hình 2.2 Đưa cọc cát xuống bằng rung động. ............................................................... 38 Hình 2.3 Tạo lỗ bằng nổ mìn ép đất. ............................................................................. 39 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí cọc cát ......................................................................................... 41 Hình 2.5 Sơ đồ xác định chiều dài cọc cát khi khống chế về biến dạng theo TCVN 4253-2012. ..................................................................................................................... 43 Hình 2.6 Sơ đồ xác định chiều dài cọc cát khi khống chế về ổn định. ......................... 43 Hình 2.7 Sơ đồ tính toán ổn định của nền đất theo phương pháp mặt trụ tròn. ............ 44 Hình 2.8 Sơ đồ tính lún của nền đất theo TCVN 4253-2012 ........................................ 45 Hình 2.9 Biểu đồ quan hệ tải trọng, độ lún theo thời gian ............................................ 48 Hình 2.10 Toán đồ xác định nhân tố xáo động F s ......................................................... 53 Hình 2.11 Toán đồ xác định sức cản F r ........................................................................ 53 vi Hình 2.12 Toán đồ xác định độ cố kết theo phương ngang U h ..................................... 54 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý phương pháp MVC............................................................ 55 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý phương pháp thi công không có màng kín khí .................. 56 Hình 3.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 ................................................... 67 Hình 3.2 Mặt bằng xây dựng Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 .................................... 68 Hình 3.3 Mặt cắt địa tầng (khảo sát của nhà thầu thi công trước khi xử lý nền) .......... 72 Hình 3.4 Tính lún của nền khi chịu tải 105 kN/m2, sơ đồ mô phỏng của bài toán ....... 78 Hình 3.5. Kết quả tính lún của nền ................................................................................ 79 Hình 3.6 Kết quả tính lún của nền trình bày kết hợp lưới phần tử biên ban đầu .......... 80 Hình 3.7 Giao diện phần mềm FoSSA (2.0) ................................................................. 81 Hình 3.8 Lựa chọn mô hình bài toán ............................................................................. 82 Hình 3.9 Lựa chọn thông số tính lún ............................................................................. 82 Hình 3.10 Lựa chọn thông số thiết kế PVD (bấc thấm) ................................................ 83 Hình 3.11 Thông số tính cố kết của nền ........................................................................ 83 Hình 3.12 Điều kiện biên mô phỏng bài toán gia cố nền cọc đất-xi măng ................... 90 Hình 3.13 Kết quả tính lún của nền có gia cố cọc đất xi măng ..................................... 91 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại đất theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn 14 TCN 123) ................... 6 Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng .................................................................... 7 Bảng 2.1 Xác định độ cố kết Uv ................................................................................... 51 Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (khảo sát giai đoạn lập dự án) ........................ 72 Bảng 3.2 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 2 ............................................................... 73 Bảng 3.3 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 3 ............................................................... 74 Bảng 3.4 Các thông số tính toán sử dụng trong nghiên cứu ......................................... 84 Bảng 3.5 Các thông số của đất nền và đất đắp .............................................................. 84 Bảng 3.6 Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian ...................................................... 85 Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán độ cố kết theo thời gian ............................................ 86 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT UBND Ủy ban nhân dân QLDA Quản lý dự án TTĐL Trung tâm Điện lực NMNĐ Nhà máy Nhiệt điện ĐKT Địa kỹ thuật CDM Cọc ximăng đất PVD Bấc thấm HCK Hút chân không BTCT Bêtông cốt thép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn ngành MVC Menard Vacuum Consolidation NXB Nhà xuất bản ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Các công trình xây dựng (gồm có công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, hạ tầng kỹ thuật, nông nghiệp và phát triển nông thôn) đều có mục đích sử dụng khác nhau nhưng chúng đều có điểm chung là xây dựng trên nền đất, trong lòng đất, gắn liền với đất. Những vùng có điều kiện địa chất khá, tốt thì chi phí đầu tư xây dựng nền móng công trình thường thấp hơn so với những vùng có điều kiện địa chất trung bình, yếu vì: (1) chi phí cho xử lý nền giảm hoặc có thể không cần phải xử lý, (2) giải pháp thiết kế móng ít tốn kém hơn, (3) chi phí bảo trì, bảo dưỡng, xử lý sau hoàn thiện do yếu tố đất nền gây ra cũng ít hơn, … Ở nước ta, những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu đã được nghiên cứu, áp dụng từ sau cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp kết thúc. Cho tới nay, hầu hết các phương pháp xây dựng, phương pháp xử lý nền công trình xây dựng trên nền đất yếu đều đã có áp dụng tại Việt Nam như: (1) Các biện pháp kết cấu để xử lý nền đất yếu, (2) Các biện pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền, (3) Các biện pháp làm tăng độ chặt của nền đất yếu, (4) Các phương pháp xử lý nền đất, nền đá bằng hóa lý, … Một số công nghệ xử lý nền thông dụng như: Đắp theo nhiều đợt; Thay thế nền, bệ phản áp; Xử lý bằng cọc cát + gia tải thoát nước; Xử lý bằng bấc thấm + gia tải thoát nước; Xử lý bằng bơm hút chân không + cắm bấc thấm + gia tải thoát nước; Xử lý bằng cọc đất - ximăng; Xử lý bằng cọc bêtông cốt thép. Việc xử lý nền công trình xây dựng thường tập trung vào các dự án đầu tư xây dựng các công trình có quy mô lớn, mức độ an toàn cao, công trình cấp I, cấp đặc biệt, công trình xây dựng trên nền đất yếu, công trình chịu tải trọng lớn, … Dự án Nhiệt điện Long Phú xây dựng trên khu đất 386,88 ha với ba dự án: Nhà máy Long Phú 1 (2x600MW ), Nhà máy Long Phú 2 (2x600MW), Nhà máy Long Phú 3 (2x100MW). Hiện đang đầu tư xây dựng Nhà máy Long Phú 1, điều kiện địa chất khu vực xây dựng được đánh giá là bất lợi với xây dựng công trình với chiều dày lớp đất này khoảng 17m. 1 Xuất phát từ thực tế trên, luận văn này đi sâu vào việc “Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1” có tính cấp thiết, có cơ sở khoa học và thực tiễn. Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu hiện nay. Phân tích, đánh giá các giải pháp được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc xử lý nền đất yếu. Trên cơ sở lý thuyết và tính toán, chọn giải pháp xử lý nền hợp lý của Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 và tập trung vào giải pháp đã lựa chọn. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu * Cách tiếp cận: - Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng; - Tìm hiểu các công trình thực tế đã thi công ở Việt Nam và Đồng bằng sông Cửu Long. - Tìm hiểu các báo cáo, đề tài nghiên cứu khoa học của các chuyên gia. * Phương pháp nghiên cứu: 2 - Nghiên cứu lý thuyết; - Thu thập tài liệu khảo sát địa chất của công trình; - Phân tích và tính toán cho công trình thực tế. - Mô phỏng mô hình toán và phân tích ổn định và biến dạng của nền sau xử lý. 4. Nội dung nghiên cứu - Hệ thống hóa các phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu bao gồm giải pháp về kết cấu công trình, giải pháp về móng và giải pháp xử lý nền, tìm hiểu chính về các giải pháp xử lý nền đất yếu để có được cái nhìn tổng thể về đất yếu và cách thức xử lý. - Tóm tắt cơ sở lý thuyết của một số phương pháp chính, những phương pháp dự kiến áp dụng cho bài toán ứng dụng để thấy được ưu điểm, nhược điểm và tính toán so sánh kinh tế, kỹ thuật và tính khả thi của giải pháp. - Tính toán so sánh giữa các phương án với số liệu cụ thể của bài toán ứng dụng - Mô phỏng bằng mô hình toán để đánh giá các thông số biến đổi của nền đất trong tính toán thiết kế. 5. Kết quả đạt được - So sánh và lựa chọn giải pháp xử lý nền phù hợp nhất, có tính khả thi cho Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1. - Đánh giá, kiểm tra hiệu quả của giải pháp xử lý nền đã chọn. 6. Bố cục luận văn Mở đầu Chương 1. Tổng quan về đất yếu các biện pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu Chương 2. Cơ sở lý thuyết của một số giải pháp xử lý nền Chương 3. Tính toán ứng dụng và phân tích mô hình Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU CÁC BIỆN PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.1. Khái niệm đất yếu và nền đất yếu 1.1.1. Khái niệm về đất yếu Đất yếu gồm các loại đất sét mềm bão hoà nước; các loại cát hạt nhỏ, mịn; than bùn; các trầm tích bị mùn hoá, ... Chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng (kém). Đất yếu nói chung có các đặc điểm sau: hầu như hoàn toàn bão hoà nước, có hệ số rỗng (ε) lớn thường > 1; khả năng chịu lực vào khoảng 50 - 100 kN/m2 (hay 0,5 – 1 daN/cm2); tính nén lún mạnh, hệ số nén lún (a) lớn; môđun biến dạng nhỏ (E ≤ 5000kN/m2), trị số sức kháng cắt không đáng kể. Một quan niệm khác cho rằng [1], đất yếu được hiểu là các loại đất ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của đất cao hơn hoặc gần bằng giới hạn chảy, đất yếu có hệ số rỗng lớn (đất sét: e ≥ 1,5; đất á sét e ≥ 1), lực dính C theo thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước nhỏ hơn 0,15 daN/cm2 (tương đương kG/cm2), góc nội ma sát φ < 100 hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu < 0,35 daN/cm2. Đất yếu có thể được phân loại theo trạng thái tự nhiên dựa vào độ sệt B: B= W − Wd Wch − Wd Trong đó: - W, W d , W ch - độ ẩm ở trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn chảy (nhão) của đất. - Nếu B > 1, đất ở trạng thái chảy. - Nếu 0,75 < B ≤ 1, đất ở trạng thái dẻo chảy. Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đất yếu được xác định theo tiêu chuẩn về sức kháng cắt không thoát nước S u và hệ số xuyên tiêu chuẩn như sau: - Đất rất yếu (trạng thái chảy): S u (kPa) ≤ 12,5 và N 30 ≤ 2 - Đất yếu (trạng thái dẻo chảy): S u (kPa) ≤ 25 và N 30 ≤ 4 4 (N: số búa đóng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn) Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được. Xét theo nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong điều kiện lục địa, vùng vịnh hoặc biển. Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích, sườn tích, bồi tích do gió, nước, lũ bùn đá, do con người gây ra. Nguồn gốc vũng, vịnh có thể ở cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh biển. Đất yếu nguồn gốc biển được tạo thành ở khu vực nước nông (không quá 200m), khu vực thềm lục địa (200 - 3000m) hoặc khu vực biển sâu (trên 3000m). Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không gian, điều kiện vật lý và khí hậu,... mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, các hạt mịn, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa,... 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. 1.1.2. Các loại đất yếu - Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét, trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp. - Đất than bùn: loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ > 13%). - Cát chảy: gồm các loại cát mịn, cát hạt nhỏ, cát bụi chứa nước có thể tự chảy. - Đất có hàm lượng tạp chất hoà tan muối clorua lớn hơn 5%, muối sunphat hoặc muối sunpphat clorua lớn hơn 10% tính theo trọng lượng. - Đất phù sa, đất bùn, đất mùn vì các đất này khả năng chịu lực kém. 1.1.3. Nhận biết đất yếu Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có mầu nâu 5 đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy. Ngoài ra ở các vùng thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0, độ bão hòa G > 0,8). Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Đối với loại này được xác định là đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng có các trị số như nói ở mục 1.1.1. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ có trong chúng: - Lượng hữu cơ có từ 20 - 30%: Đất nhiễm than bùn - Lượng hữu cơ có từ 30 - 60%: Đất than bùn - Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn Bảng 1.1 Phân loại đất theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn 14 TCN 123) §­êng kÝnh h¹t (mm) 0.050 0.01 0.02 2.0 0.10 0.25 200 20 100 Tæ h¹t th« (Coarse grains) Về nguyên tắc, khi gặp nền đất yếu phải xem xét cân nhắc các biện pháp sau: - Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình. - Các biện pháp xử lý về móng. - Các biện pháp xử lý nền. Việc áp dụng biện pháp nào là theo mục đích cần đạt 6 §¸ t¶ng Boulder B (Cobble) Cb 0.10 Tæ h¹t mÞn (Fine grains) To Cb2 Sái (hoÆc s¹n) (Gravel) G Nhá Cb1 To G3 Trung G2 Nhá G1 H¹t c¸t (Sand) S 5.0 TH« S4 H¹t bôi (Silt, Mo) M 60 0.50 Trung S3 Nhá S2 MÞn S1 TH« M3 Trung M2 H¹t sÐt (Clay) C MÞn M1 Th« MÞn Ph©n lo¹i h¹t ®Êt 0.005 0.002 Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng Mục đích sử dụng Thay thế đất Thoát nước và gia tải Làm chặt đất Ximăng hoá Đất có cốt Móng cọc x x x x x x x x x x x x x x Xử lý nông Xử lý nông và sâu Nâng cao sức chịu tải và giảm độ lún trong giới hạn cho phép Ổn định mái dốc Giảm áp lực đất x Kiểm soát thấm x Ghi chú Xử lý nông x Xử lý nông và sâu Xử lý nông và sâu Xử lý nông và sâu 1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, điều cần thiết là phải nắm được các hình thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy cảm của nó đối với độ lún của nền đất. Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy theo độ cứng có thể phân chia kết cấu ra làm 3 loại: - Loại kết cấu tuyệt đối cứng: như kết cấu khung nhiều tầng trên bản móng liên tục, mố cầu, công trình thủy lợi toàn khối, ống khói, xilô, … Đặc điểm của các loại kết cấu này là có độ cứng không gian rất lớn, do đó công trình không bị uốn, chỉ có khả năng lún đều hoặc nghiêng. Đối với những loại kết cấu này, tính nhạy lún kém, không yêu cầu có những biện pháp xử lý về phương diện kết cấu. Trong trường hợp này chỉ cần tìm cách giảm bớt khả năng nghiêng là được nếu độ nghiêng này có ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình. Công trình bị nghiêng do lún không đều 7 - Loại kết cấu mềm: kết cấu mềm như bản đáy móng các bể chứa, cống, âu thuyền và những cấu kiện độc lập liên kết khớp như cột trên móng đơn liên kết tự do với dàn hoặc dầm ngang, ... Các công trình thuộc loại này có thể bị uốn cong cùng cấp với khả năng biến dạng của đất nền, do đó không gây những nội lực phụ trong kết cấu và không ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình. Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng không đều. - Loại kết cấu có độ cứng hữu hạn: như kết cấu khung siêu tĩnh trên các móng đơn, dầm liên tục nhiều nhịp, vòm không khớp, ... Các công trình thuộc loại này thường hay gặp trong thực tế. Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết diện yếu (có nội lực tập trung) sẽ có những vết nứt. Hình dạng vết nứt phát triển có liên quan đến mức độ và tính chất biến dạng của công trình [1]. a Các loại biến dạng và vết nứt a. Biến dạng do kết cấu bị uốn cong xuống. b. Biến dạng do kết cấu bị uốn cong lên. c. Biến dạng do kết cấu bị vênh b c Ở những tiết diện xuất hiện vết nứt, độ cứng của kết cấu giảm đáng kể. Đặc điểm của các loại kết cấu này là tính nhạy lún lớn, do đó cần có những biện pháp xử lý kết cấu thích hợp. Dựa vào tính chất làm việc của công trình đối với nền đất lún không đều, có thể chọn hình thức kết cấu thích hợp với sơ đồ nền đất cụ thể. Đối với đất nền có tính nén lớn và lún không đều thì việc áp dụng những loại kết cấu có tính nhạy lún ít (kết cấu tĩnh định, ...) trong trường hợp này là hợp lý nhất. Ở đây 8