Biện pháp xử lý nền đất yếu là yêu cầu rất quan trọng đối với các công trình xây dựng nằm trên khu đất được đánh giá không đủ độ bền, sức chịu tải, khả năng chống đỡ kết cấu kém và dễ biến dạng….
Như vậy, vấn đề đặt ra là cần có các biện pháp hiệu quả để khắc phục các ảnh hưởng của các vùng đất này đảm bảo điều kiện cho các công trình diễn ra thuận lợi và an toàn.
Bài viết này, Trung Tâm Thí Nghiệm sẽ giải đáp cho bạn đọc về đặc điểm của nền đất yếu, các loại nền đất yếu thường gặp, biện pháp xử lý áp dụng cho từng loại nền đất yếu và các phương pháp xử lý hiệu quả khi tiến hành xây dựng công trình. Mời bạn đọc cùng theo dõi.
A. Đặc điểm của nền đất yếu
- Nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ
- Sức chịu tải bé (0,5 – 1kg/cm2)
- Đất có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg)
- Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0)
- Độ sệt lớn (B>1)
- Mô đun biến dạng bé (E<50kg/cm2)
- Khả năng chống cắt (C) bé
- khả năng thấm nước bé
- Hàm lượng nước trong đất cao
- Độ bão hòa nước G>0.8, dung trọng bé.
B. Các loại nền đất yếu thường gặp
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp.
- Đất bùn: đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực.
- Đất than bùn: 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 từ 20 -80%).
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể.
Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy.
- Đất bazan: loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sụt.
C. Các biện pháp xử lý nền đất yếu
Phụ thuộc vào đặc điểm công trình, đặc điểm nền đất… để người thiết kế đưa ra biện pháp xử lý thích hợp. Hiện nay có một số biện pháp xử lý nền đất yếu như:
- Biện pháp xử lý nền đất
- Biện pháp xử lý móng
- Biện pháp xử lý kết cấu công trình
I. Biện pháp xử lý nền đất
1. Biện pháp cơ học:
- Là phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm chấn động, làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc vôi…), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước, phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát…
- Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát 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 còn gọi là nền cọc cát.
- Sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát làm nhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn.
- Nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý
- Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại vật liệu khác. Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.
2. Biện pháp vật lý:
Hạ mực nước ngầm, dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm…
3. Biện pháp hóa học:
Keo kết đất bằng xi măng, vữa xi măng, phương pháp Silicat hóa hay phương pháp điện hóa…
II. Biện pháp xử lý móng
Phương pháp xử lý móng khi xây dựng công trình trên nền đất yếu được thực hiện như sau:
1. Thay đổi chiều sâu chôn móng nhằm giải quyết sự lún và khả năng chịu tải của nền; Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức chịu tải của nền đồng thời làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên giảm được độ lún của móng.
Đồng thời tăng độ sâu chôn móng, có thể đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định hơn.
Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh tế và kỹ thuật.
2.Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều kiện biến dạng của nền.
Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tác dụng lên mặt nền và làm giảm độ lún của công trình.
Tuy nhiên đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp.
3.Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất công trình
Có thể thay móng đơn bằng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè hoặc móng hộp.
Trường hợp sử dụng móng băng mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng thêm khả năng chịu lực cho móng.
Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì biến dạng bé và độ lún sẽ bé.
Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng bản có kích thước lớn.
D. Phương pháp xử lý cụ thể:
I. Xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất – xi măng
Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn, bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão.
Tác dụng của cọc vôi:
- Sau khi cọc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại.
- Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt.
- Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đất giảm 5 – 8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5 – 3 lần.
- Việc chế tạo cọc đất – xi măng cũng giống như đối với cọc đất – vôi, ở đây xilô chứa xi măng và phun vào đất với tỷ lệ định trước.
- Lưu ý sàng xi măng trước khi đổ vào xilô để đảm bảo xi măng không bị vón cục và các hạt xi măng có kích thước đều < 0,2mm, để không bị tắc ống phun.
- Hàm lượng xi măng có thể từ 7 – 15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng xi măng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét.
Qua kết quả thí nghiệm đã cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ 4 – 5 lần so với khi chưa gia cố.
Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất – ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất – xi măng này để gia cố nền là rất tốt.
II. Xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước (sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m.
Nguyên lý: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp lớp đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt trung, hạt thô đầm chặt.
Tác dụng chủ yếu của việc thay thế nền đất yêu bằng tầng đệm cát:
- Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dưới.
- Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.
-
Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng.
- Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận được.
- Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt.
- Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình.
- Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối rộng rãi.
>>> Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m. Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.
III. Xử lý đầm chặt lớp đất mặt
Đối với nền đất yếu có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì có thể sử dụng phương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt của đất và làm giảm tính nén lún.
Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác dụng như một tầng đệm đất, không những có ưu điểm như phương pháp đệm cát mà cón có ưu điểm là tận dụng được nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào đắp.
Hiện nay phương pháp đầm xung kích được sử dụng phổ biến. Theo phương pháp này quả đầm trọng lượng 1 – 4 tấn (có khi 5 – 7 tấn) và đường kính không nhỏ hơn 1m. Để hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/ cm2 với loại đất sét và 0,15kg/cm2 với đất loại cát.
IV. Phương pháp gia tải nén trước
Sử dụng phương pháp gia tải nén trước để xử lý đối với nền đất yếu như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà nước.
ưu điểm:
- Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất
- Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian.
Biện pháp thực hiện:
- Dùng chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá…) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự kiến thiết kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng công trình.
- Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nước ra khỏi lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian.
Tùy thuộc vào địa chất công trình xây dựng mà có thể sử dụng biện pháp riêng lẻ hoặc kết hợp cả hai để tạo hiệu quả cao nhất.
Tiến hành: áp dụng xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm. Đây là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước.
Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ thì có thể bố trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết. Phương pháp này thường dùng để xử lý nền đường đắp trên nền đất yếu.
Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng.
Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép.
Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc thấm với gia tải tạm thời.
tức là đắp cao thêm nền đường so với chiều dày thiết kế 2 – 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đường đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải.
Bấc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) được bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie không dệt…)
Đặc điểm của bấc thấm:
- Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lõi chất dẻo.
- Lõi chất dẽo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa nước.
- Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không dệt hay vật liệu giấy tổng hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung quanh, đồng thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị.
- Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường cho nước thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn.
- Nếu so sánh hệ số thấm nước giữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10-4m/s) lớn hơn nhiều lần so với hệ số thấm nước của đất sét ( k = 10 x 10-5m/ngày đêm).
- Do đó, các thiết bị PVD dưới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng của đất thoát tự do ra ngoài.
Như vậy, tùy thuộc vào từng loại đất nền áp dụng cho từng công trình cụ thể để sử dụng biện pháp hợp lý hoặc có thể kết hợp các biện pháp với nhau để tạo được hiệu quả cao nhất.
CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM: Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước
| Quý Khách hàng có nhu cầu thí nghiệm vật liệu xây dựng hoặc tìm Phòng Thí Nghiệm uy tín – chất lượng, hãy liên hệ ngay cho chúng tôi:
TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM KIỂM ĐỊNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG Điện thoại: 0979 635 840 Website: https://thinghiemvlxd24h.com/ Email: thinghiemkdvlxd@gmail.com Địa chỉ: KĐT Đại Thanh, Thanh Trì, Hà Nội |
