Tài liệu Xử lý và gia cố đất nền

CHƢƠNG 4: XỬ LÍ VÀ GIA CỐ ĐẤT NỀN 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Khái niệm Đệm vật liệu rời (đá, sỏi, cát) Cọc vật liệu rời (cọc đá, cọc sỏi, cọc cát) Cọc đất vôi, đất xi măng Gia tải trước Giếng cát gia tải trước Bấc thấm Cừ tràm 4.2 Đệm cát - Chiều dày lớp đất yếu < 5m; ctrình vừa, nhỏ, nhà công nghiệp > dùng lớp đệm để thay thế toàn bộ lớp đất yếu - Làm tăng sức chiu tải của nền đất (được thay bởi lớp đất tốt hơn) - Làm giảm độ biến dạng - Làm tăng khả năng chống trượt khi có tải trọng ngang - Ưu: sử dụng vật liệu địa phương, pp thi công đơn giản - Khuyết: thích hợp cho công trình nhỏ; ctrình bên cạnh ao, hồ, ông, biển thì cần phải có biện pháp ngăn ngừa hiện tượng cát chảy. Khi MNN cao thì dùng ’ nên không hiệu quả.  Tính toán lớp đệm cát Ntt Df h pgl  b hđ bđ bt1 z2 1. Xác định hđ * ĐK 1: bt1+ z2  Rtc tại độ sâu (Df + hđ)  RII (Df + hđ) bt1 =  Df + đ hđ z2 : Ư/s do tải trọng ngoài tại đáy lớp đệm z2 = k0 pgl = k0 (p -  Df) k0 = f (l/b, z/b) m1m2 RII  [ Abz   B( D f  hđ ) *  Dc] ktc bz : bề rộng móng tính đổi bz N   tc 2 l - Móng băng b z  Fz  a  a ( Móng chữ nhật ) 2 a = (l-b)/2 * ĐK 2: tc N  Fz  2 S = Sđệm + Sđất  Sgh - Để đơn giản hơn, ta có thể chọn hđ rồi kiểm tra lại đk1 và đk2. - hđ được chọn bằng bề dày lớp đất yếu và  3m R1/R2 6 l/b = 1 5 R1: Cường độ của lớp đệm R2: Cường độ của đất bên dưới lớp đệm 4 l/b = 2 3 l/b = 00 2 1 K 0.5 1 1.5 Biểu đồ xác định hđ 2. Xác định bđ : Tính bề rộng đáy lớp đệm vật liệu rời với giả thiết góc 0. truyền ứng suất nén trong nền đất là   đ = 30  35 N tt bđ = b + 2 hđ tan300 Df h pgl  b Một số vấn đề thi công lớp đệm cát h b  - Đào bỏ hết lớp đất yếu  - Dùng loại cát hạt to, trung, hàm lượng chất bẩn  3% - Rải từng lớp dày 20 – 30cm, tưới nước vừa đủ ẩm (Wopt) và đầm. - Có thể thay cát bằng các loại đất tốt khác: cát pha sét lẫn sỏi, sỏi đỏ. đ đ bt 1 z 2 4.3 Cọc cát Tác dụng - Làm cho đất nền nén chặt lại nhờ hệ thống các cọc cát - Tăng sức chịu tải của đất nền - Giảm biến dạng, đặc biệt là biến dạng không đồng đều - Tăng khả năng chống trượt đối với ct chịu tải ngang Ƣu điểm - Tận dụng được vật liệu địa phương (cát) - Thiết bị khi công đơn giản - Thời gian thi công (xử lí nền) nhanh Nhƣợc điểm - Sử dụng hiệu quả cho ct có tải trung bình. Ct có tải lớn hoặc vùng đất yếu lớn thì biện pháp này không khả thi. Các bước tính toán cọc cát 1. Xác định diện tích cần nén chặt Fnc = lnc bnc lnc = l + 0,4 b bnc = b + 0,4 b 2. Xác định hệ số rỗng nén chặt sau khi có cọc cát - Nền cát enc = emax – D(emax – emin) Độ chặt tương đối D = 0,7  0,8 khi thi công đóng ống tạo cọc enc = emax – (0,7  0,8) (emax – emin) - Nền sét Gs enc  (W p  0,5 I p ) enc = 0,7  0,8, nhưng < 1 100  w e enc=ep=0,1MP p=0,1MPa p - Dung trọng sau khi nén chặt  nc Gs  (1  0,01W ) 1  enc 3. Xác định khoảng cách giữa các cọc  Cọc bố trí theo lƣới tam giác 1 Vs  1  e0 3 2 d 3 2 S  S 8 4  4 1  e0 1  enc d 2 600 L  d2  d2 3 4  6 8 Khoảng cách các cọc L để nền đạt enc L  0,952 d 1  e0 e0  enc  Cọc bố trí theo lƣới ô vuông 2  d L2  2 L 4  1  e0 1  enc L  0,886 d 1  e0 e0  enc d L 4. Xác định số lƣợng cọc cần thiết Fc : diện tích tổng các cọc cát, fc : diện tích 1 cọc cát Fc nnc  fc fc  d e0  enc Fc  Fnc 1 e0 4 2 Fc e0  enc  Fnc 1  e0 e0  enc Fnc nc  1 e0 f c Thường chọn d = 20  60cm, chọn và bố trí cọc nằm ngoài phạm vi nén chặt. 5. Xác định chiều dài cọc lc cần thiết Chiều dài cọc phải  chiều sâu vùng hoạt động lún (vùng chịu nén) và phải thỏa mãn khả năng chịu tại của lớp đất yếu. S = Scc + Sđất  Sgh bt1+ z2  Rtc(Df + lc)  RII (Df + lc) Thường chọn lc = Hnén + 0,5m 6. Kiểm tra điều kiện ổn định - Kiểm tra điều kiện ổn định dưới đáy móng ptc  Rtc(Df)  RII (Df) ptcmax  1,2 Rtc(Df)  1,2 RII (Df) ptcmin  0 - Kiểm tra điều kiện ổn định dưới cọc cát bt1+ z2  Rtc(Df + lc)  RII (Df + lc) 7. Kiểm tra điều kiện biến dạng S = Scc + Sđất  Sgh  Một số vấn đề thi công cọc cát - Đóng ống thép xuống nền đất, nhồi cát và đầm chặt, đồng thời rút ống théo lên; dùng ống thép tự mở đáy. - Thi công bằng pp chấn động thì sau khi hạ ống thép tới độ sâu thiết kế, nhồi cát vào, cho máy chấn động rung khoảng 15-20ph, kế tiếp rút ống lên 0,5m, làm tương tự. - Thi công bằng phương pháp nổ mìn. 4.4 Gia tải trước 4.4.1 Tính toán tải trọng gia tải cho phép để đất nền không bị phá hoại, p  pgh pgh  R tc  m ( A b   B D f  *  D c) p gh m1m2  RII  ( A b   B D f  *  D c) ktc Để đơn giản lấy  = 0 => A = 0, B = 1, D = 3,14 =  Pgh =  c Chiều cao lớp gia tải tính từ điều kiện cân bằng là *h=Pgh  h = pgh /  4.4.2 Tính toán cố kết đất nền p Biên thoát nước Biên thoát nước z h h h dz 1 1 h Cát thoát nước Nền đất không thấm Uv  1 8  e 2  2 4 Tv Khi Uv ≤ 60% Khi Uv > 60% Cv Tv  2 t h Tv  1  e1 k k Cv   a  w ao  w   Uv  2   => 4  100  => Tv = 1,781 – 0,933 log(100-Uv) 4.5 Giếng cát gia tải trước - Thích hợp cho ct có kích thước bản đáy lớn: móng băng, băng giao nhau, móng bè, nền đường, đê đập, … - Dùng cho nền: cát nhỏ - bụi bảo hòa nước, đất dính bảo hòa nước, bùn, than bùn, … - Ưu điểm: + Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền + Tăng khả năng chịu tải của đất nền + Nền được lún trước do thoát nước & gia tải + Giảm mức độ biến dạng & biến dạng không đồng đều của đất nền + Tăng khả năng chống trượt khi ct chịu tải ngang - Nhược điểm: + Chỉ sử dụng hiệu quả cho ct tải trọng trung bình và chiều dày lớp đất yếu không lớn + Thời gian thi công (gia tải) lâu + Không hiệu quả cho đất nền có k < 10-8 cm/s Cấu tạo của giếng cát Gồm 3 bộ phận chính: hệ thống giếng cát, lớp đệm & phụ tải Phản áp GIA TẢI TRƯỚC Lớp đ h=2H Giếng cát L=2R 2R z 2r Hướng thấm nước kz kr kz ệ m Tính toán giếng cát 1. Chiều dày lớp đệm cát hđệm = S + (30  50) cm, chọn hđệm  0,5 m S: độ lún ổn định của nền đất yếu 2. Xác định đƣờng kính d và khoảng cách giữa các giếng L - Thường chọn đường kính giếng cát d = 40 cm - Khoảng cách các giếng cát L = 2  5 m, chọn L = 2 m 3. Xác định chiều sâu giếng cát Lg - Chiều sâu giếng cát Lg  Hnén (phạm vi chịu nén) - bt1+ z2  Rtc(Df + lg)  RII (Df + lg) - Lg  2/3 Hđy - Thường chọn Lg = chiều sâu vùng đất yếu