- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc vật liệu hỗn hợp cát biển-xi măng-tro bay. - Công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay xử lý nền đất yếu là công nghệ mới đang trong quá trình hoàn thiện cơ sở lý thuyết, cơ sở thực nghiệm và xây dựng quy trình công nghệ xử lý nền. - Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu cơ sở khoa học thiết kế, tính toán, thi công và nghiệm thu cọc cát biển-xi măng- tro bay. - Cơ sở khoa học để thiết kế cọc là xem xét vai trò của cọc trong xử lý nền, nghĩa là sử dụng cọc với vai trò cải tạo nền đất yếu hay gia cố nền đất yếu. - Các thông số quan trọng trong tính toán thiết kế cọc là: hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc. - sức chịu tải và độ lún của nền cọc.. - Cọc cát biển-xi măng-tro bay,. - Công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc cát biển- xi măng-tro bay là dùng một thiết bị chuyên dụng đưa vật liệu hỗn hợp cát biển-xi măng-tro bay trộn khô với nhau vào nền đất dưới dạng cọc, tiết diện tròn và trong quá trình thi công không lấy đất từ trong nền ra. - Đây là công nghệ mới, được phát triển trên cơ sở công nghệ cọc cát và công nghệ cọc đất-xi măng. - cọc cát, công nghệ cọc đất-xi măng, đồng thời sử dụng nguồn cát biển, tro bay làm vật liệu chế tạo cọc giúp giảm giá thành xây dựng và bảo vệ môi trường, đặc biệt có ý nghĩa đối với xử lý nền đất yếu phục vụ xây dựng các công trình hạ tầng vùng ven biển và hải đảo. - Cơ sở lý thuyết của công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay được xây dựng trên cơ sở phân tích khoa học các quá trình: nén chặt cơ học đất nền, gia tăng cường độ của cọc và đất nền xung quanh cọc, cố kết thoát nước đất nền.. - Để có thể ứng dụng công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay vào thực tiễn xử lý nền đất yếu ở Việt Nam, ngoài việc xây dựng, hoàn thiện cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, cần phải xây . - Xây dựng quy trình thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay. - Cũng như bất kỳ công nghệ xư lý nền đất yếu nào khác, công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay có mục đích duy nhất là nâng cao sức chịu tải và giảm độ lún của nền. - và lực dính kết (c) của đất nền. - của đất nền (Tạ Đức Thịnh và nnk, 2009). - Sau khi được xử lý, nền đất yếu trở thành nền mới (nền cọc) có thành phần, trạng thái, tính chất cơ lý mới. - Nền cọc gồm 2 thành phần: cọc cát biển-xi măng-tro bay và đất nền xung quanh cọc, trong đó, cọc có cường độ (sức chịu tải) lớn hơn nhiều so với đất nền. - Lúc này, sức chịu tải và độ lún của nền cọc được quyết định không chỉ bởi sức kháng cắt và đặc trưng biến dạng của đất nền (đã thay đổi do tác dụng cơ học, hóa lý trong quá trình thi công cọc) mà còn bởi cường độ của cọc cát biển-xi măng-tro bay được tạo ra trong nền. - Nói cách khác, tham gia vào tổng sức chịu tải và độ lún của nền mới (nền cọc) có vai trò rất lớn của cọc cát biển-xi măng-tro bay.. - Cọc cát biển-xi măng-tro bay, về lý thuyết, vừa giống cọc cát lại vừa giống cọc đất-xi măng, vừa có tính năng cải tạo nền lại vừa có tính năng gia cố nền. - Nếu hàm lượng xi măng, tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc nhỏ thì sau khi đông cứng, cường độ của cọc sẽ nhỏ, có thể xem cọc cát biển-xi măng- tro bay giống như cọc cát, đóng vai trò cải tạo nền.. - Nếu hàm lượng xi măng trong hỗn hợp vật liệu cọc lớn, cường độ của cọc sẽ lớn, cọc cát biển-xi măng- tro bay hoàn toàn giống cọc đất-xi măng, đóng vai trò gia cố nền. - Các nghiên cứu đã chỉ ra, việc sử dụng cọc để cải tạo nền hay gia cố nền phụ thuộc vào cấu trúc nền đất yếu. - Nếu cấu trúc nền gồm các lớp đất yếu chiều dày lớn và phía dưới vùng hoạt động nén ép của công trình phân bố các. - lớp đất yếu thì thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền là phù hợp. - Nếu cấu trúc nền chỉ gồm các lớp đất yếu hoặc đất yếu và đất tốt xen kẹp nhau nhưng phía dưới vùng hoạt động nén ép của công trình phân bố các lớp đất tốt thì thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền là thích hợp (Tạ Đức Thịnh, 2017). - Do đó, trước khi thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay cần tiến hành khảo sát địa kĩ thuật để xác định cấu trúc nền đất yếu khu vực xây dựng công trình.. - Thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền. - Sử dụng cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền, nghĩa là để làm thay đổi tính chất cơ lý của đất yếu theo hướng có lợi cho công tác xây dựng. - Cọc cát biển-xi măng-tro bay đóng vai trò như vật liệu chiếm thể tích lỗ rỗng trong đất, làm tổng thể tích lỗ rỗng giảm đi, các hạt đất được sắp xếp lại, nền đất được nén chặt và sức chịu tải của nền tăng lên.. - Lúc này, cường độ của cọc không đáng kể, vai trò của xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc chỉ là chất kết dính các hạt cát biển để cọc không bị cắt, gãy và các hạt cát biển không di chuyển vào trong nền hoặc xuống phía dưới nền làm biến dạng cọc. - Do đó, hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc không cần lớn. - Quy trình thiết cọc cát biển-xi măng-tro bay theo trình tự các bước sau: khảo sát địa kĩ thuật khu vực xây dựng. - xác định hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc. - xác định hệ số rỗng yêu cầu của nền đất yếu sau cải tạo. - Khảo sát địa kĩ thuật khu vực xây dựng Mục đích khảo sát địa kĩ thuật là xác định cấu trúc nền khu vực xây dựng, đặc biệt là đối tượng đất yếu cần cải tạo với các đặc trưng: chiều dày, phạm vi phân bố trong không gian, thành phần và tính chất cơ lý của các loại đất yếu. - Xác định hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc. - Vật liệu cọc cát biển-xi măng-tro bay gồm cát biển, xi măng và tro bay trộn khô với nhau. - nền, tạo thành vữa cát biển-xi măng-tro bay, sau đó rắn chắc lại thành cọc cứng. - Với vai trò cải tạo nền, cường độ của cọc cát biển-xi măng-tro bay sau khi đông cứng sẽ không lớn hơn nhiều so với cường độ của đất nền xung quanh cọc. - Vì vậy, trước khi phối trộn vật liệu cọc theo tỷ lệ, cần tiến hành thí nghiệm xác định ảnh hưởng của hàm lượng xi măng và tro bay đến cường độ kháng nén của cọc. - Các nghiên cứu đã chỉ ra, hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc sẽ hợp lý khi tạo ra cường độ kháng nén của mẫu cọc không lớn hơn 0,5 MPa.. - Tính hệ số rỗng yêu cầu của nền đất yếu sau cải tạo. - Vì vậy, trong cải tạo nền đất yếu, hiệu quả cải tạo được đánh giá thông qua so sánh giá trị hệ số rỗng của đất yếu trước và sau khi cải tạo. - Có thể xác định hệ số rỗng yêu cầu của đất yếu sau khi cải tạo như sau:. - 𝜀 𝑚𝑎𝑥 − 𝜀 𝑚𝑖𝑛 (2) Từ (2) xác định được hệ số rỗng yêu cầu (ԑ yc ) của đất cát sau cải tạo:. - Chiều dài cọc cũng chính là chiều sâu cần cải tạo nền, phụ thuộc vào cấu trúc nền đất yếu và chiều sâu vùng hoạt động nén ép của công trình.. - Với mục đích cải tạo nền khi cấu trúc nền có các lớp đất yếu chiều dày lớn, cho nên, trong mọi trường hợp, chiều dài cọc cần lớn hơn vùng hoạt động nén ép của công trình.. - Cấu trúc nền đất yếu xác định được nhờ công tác khảo sát địa kĩ thuật. - Đường kính cọc cát biển-xi măng-tro bay được xác định phụ thuộc vào tính năng của thiết bị chế tạo cọc cũng như quy mô, tải trọng công trình.. - Số lượng cọc cát biển-xi măng-tro bay (N) được xác định theo công thức:. - Để giảm diện tích phần đất nền không được nén chặt, có thể bố trí cọc cát biển-xi măng-tro bay theo dạng tam giác đều (Hình 1).. - -Diện tích phần đất yếu giữa 3 cọc là:. - 𝜀 0 - hệ số rỗng ban đầu của đất nền. - 𝜀 𝑦𝑐 - hệ số rỗng yêu cầu của đất nền sau khi gia cố. - Thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền. - Sử dụng cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền, nghĩa là dùng sức chịu tải (cường độ) của bản thân cọc cát biển-xi măng-tro bay để chống đỡ tải trọng công trình (giống như cọc đất-xi măng), cho nên, sức chịu tải của cọc phải đủ lớn. - Trình tự thiết cọc cát biển-xi măng-tro bay theo các bước sau:. - tính sức chịu tải của cọc. - Tuy nhiên, khác với cọc đất-xi măng không có tác dụng gia tăng cường độ của đất nền xung quanh cọc, cọc cát biển-xi măng-tro bay, ngoài việc có sức chịu tải lớn như cọc đất-xi măng còn có tác dụng gia tăng sức chịu tải của phần đất nền xung quanh cọc. - Nghĩa là, không giống nền cọc đất-xi măng chỉ có cọc đất-xi măng tham gia vào sức chịu tải của nền cọc mà tham gia vào sức chịu tải của nền cọc cát biển-xi măng-tro bay có cả cọc cát biển-xi măng-tro bay và đất nền xung quanh cọc. - Do đó, hàm lượng xi măng và tro bay trong cọc cát biển-xi măng-tro bay có thể nhỏ hơn hàm lượng xi măng trong cọc đất-xi măng nhưng sức chịu tải của nền cọc cát biển-xi măng vẫn đảm bảo tương đương so với nền cọc đất-xi măng.. - Cường độ kháng nén của cọc cát biển-xi măng- tro bay phụ thuộc vào hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc, có thể thiết kế theo ý muốn tùy theo quy mô, tải trọng của từng loại công trình. - Vì vậy, cần tiến hành thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng và tro bay hợp lý trong hỗn hợp vật liệu cọc, sao cho cường độ kháng nén của cọc không nhỏ hơn tải trọng của công trình tác f. - Thông thường, cường độ kháng nén của cọc cát biển-xi măng-tro bay nên lựa chọn lớn hơn 1,5 MPa.. - Với mục đích gia cố nền khi cấu trúc nền có các lớp đất yếu nằm phía trên, phía dưới là các lớp đất tốt, cho nên, trong mọi trường hợp, chiều dài cọc cần lớn hơn chiều sâu vùng ảnh hưởng của công trình.. - Đường kính cọc, khoảng cách giữa các cọc xác định tương tự như trong trường hợp sử dụng cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền đất yếu nêu trên.. - Tính sức chịu tải của cọc. - Tính sức chịu tải của cọc đơn, theo công thức:. - Tính sức chịu tải của nhóm cọc gia cố. - Số lượng cọc cát biển-xi măng-tro bay cần gia cố được xác định theo công thức sau:. - P c - sức chịu tải của cọc đơn.. - Xây dựng quy trình thi công cọc cát biển-xi măng-tro bay. - Sau khi đã có bản vẽ thiết kế, quy trình thi công cọc cát biển-xi măng-tro bay được tiến hành theo trình tự các bước: Lựa chọn thiết bị thi công;. - thi công cọc thử. - thi công đại trà.. - Lựa chọn thiết bị thi công. - Lưỡi khoan guồng xoắn và thiết bị thi công cọc cát biển-xi măng.. - Vật liệu cát biển, xi măng và tro bay nhập vào công trường phải có chứng chỉ kiểm định đặc tính kỹ thuật đã được quy định trong thiết kế. - Kho chứa xi măng và tro bay được bảo đảm chống ẩm, tránh tác động bất lợi trong sử dụng.. - Thi công cọc thử. - áp lực khí nén và lượng vật liệu cát biển, xi măng và tro bay sử dụng.. - Thi công đại trà. - Trong khi chưa ban hành được tiêu chuẩn nghiệm thu cọc cát biển-xi măng-tro bay, có thể tham khảo tài liệu hiện hành của Bộ Khoa học và Công nghệ về nghiệm thu cọc đất-xi măng để áp dụng (Bộ KH&CN, 2012). - của đất nền trước và sau khi xử lý. - Cần tính toán độ lún và sức chịu tải của nền sau xử lý để đảm bảo rằng, công trình dự định xây dựng trên nền đất yếu đảm bảo đạt yêu cầu cho phép. - *Trường hợp cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền:. - c - lực dính của đất. - chứng chỉ chi tiết vật liệu cát biển, xi măng, tro bay. - Công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay xử lý nền đất yếu là công nghệ mới, phát huy được ưu điểm, khắc phục được nhược điểm của công nghệ cọc cát, cọc đất-xi măng, có thể được ứng dụng xử lý nền đất yếu phục vụ xây dựng công trình, đặc biệt có ý nghĩa đối với công trình hạ tầng vùng ven biển sử dụng nguồn cát biển và tro bay tại chỗ làm vật liệu cọc.. - Việc lựa chọn thiết kế cọc cát biển-xi măng- tro bay phụ thuộc vào cấu trúc nền đất yếu. - Nếu cấu trúc nền gồm các lớp đất yếu chiều dày lớn và phía dưới vùng hoạt động nén ép của công trình phân bố các lớp đất yếu thì thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền. - Nếu cấu trúc nền chỉ gồm các lớp đất yếu hoặc đất yếu và đất tốt xen kẹp nhau nhưng phía dưới vùng hoạt động nén ép của công trình phân bố các lớp đất tốt thì thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền.. - Nếu sử dụng cọc để cải tạo nền thì hàm lượng xi măng, tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc nên lựa chọn sao cho cường độ kháng nén của mẫu cọc không lớn hơn 0,5 Mpa. - Nếu sử dụng cọc để gia cố nền thì hàm lượng xi măng, tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc nên lựa chọn để cường độ. - Quy trình tính toán thiết kế cọc cát biển-xi măng gồm: đường kính cọc, chiều dài cọc, khoảng cách giữa các cọc, sức chịu tải và độ lún của nền cọc. - Quy trình thi công cọc và nghiệm thu cát biển- xi măng-tro bay theo trình tự: lựa chọn thiết bị thi công cọc. - thi công đại trà. - Cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện cơ sở lý thuyết, cơ sở thực nghiệm và triển khai thi công thực nghiệm ở hiện trường cọc cát biển-xi măng- tro bay với các nội dung: đánh giá định lượng vấn đề cố kết thoát nước của đất nền. - nghiên cứu ảnh hưởng của từng kiểu cấu trúc nền đất yếu đến hiệu quả xử lý nền.. - Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ: Nghiên cứu khả năng gia cố nền đất yếu bằng cọc cát-xi măng-vôi.. - Bàn về phương pháp tính toán sức chịu tải và độ lún của nền đất yếu gia cố bằng cọc đất-xi măng. - Gia cố nền đất yếu - Phương pháp trụ đất xi măng.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt