Tài liệu Xử lý nền đất yếu khi ép cọc bê tông pot

Xử lý nền đất yếu khi ép
cọc bê tông

Khái niệm
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, 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…Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính
thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp.
Các phương pháp xử lý nền đất yếu gồm nhiều loại, căn cứ vào điều kiện địa
chất, nguyên nhân và đòi hỏi với công nghệ khắc phục. Kỹ thuật cải tạo nền
đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở lý thuyết và
phương pháp thực tế để cải thiện khả năng tải của đất sao cho phù hợp với
yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng công trình xây dựng
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu
lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.

Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện
như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất… Với từng điều kiện cụ thể
mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử
lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như:
Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
Các biện pháp xử lý về móng
Các biện pháp xử lý [nền]
Các vấn đề khi xây dựng công trình trên nền đất yếu
Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn
nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các

vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn
định của cả diện tích lớn do nền đất chịu sức ép lớn.
Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng
và sông Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành
và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất
nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình
thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu.
Các giải pháp móng có độ sâu không lớn đều thỏa mãn được sức chịu tải
nhưng không giải quyết được vấn đề lún, chỉ có cọc móng (có độ sâu lớn)
mới có thể đồng thời giải quyết được vấn đề lún và sức chịu tải. Do đó, các
công trình móng nhà trong khu phát triển trung tâm đô thị mới Sài Gòn, chủ
yếu sử dụng dạng thiết kế cọc móng định hình như cọc vuông bêtông đúc
sẵn 250/250, 300/300, 350/350, 400/400, và các cọc này được tập trung sản
xuất tại xưởng bêtông mà công ty xây dựng cùng hợp tác đầu tư và kiểm tra,
quản lý chất lượng rất chặt chẽ.
Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu
Móng của đường bộ, đường sắt, nhà cửa và các dạng công trình khác đặt
trên nền đất yếu thường đặt ra những bài toán sau cần phải giải quyết:
+ Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén của
nền đất.
+ Độ ổn định: Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái
dốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc. Bài toán trên phải
được xem xét do sức chịu tải và cường độ của nền không đủ lớn.
+ Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng nền do bài toán thấm và dưới tác động
của áp lực nước.
+ Hoá lỏng: Đất nền bị hoá lỏng do tải trọng của tầu hoả, ô tô và động đất.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được
quan tâm:
- Xây dựng công trình đường giao thông, thuỷ lợi, đê điều và công trình cơ
sở trên nền đất yếu

- Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai thác
và sử dụng cần có công nghệ xử lý sâu.
- Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều.
- Lấn biển và xây dựng các công trình trên biển.
- Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển.
- Xử lý nền đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng sông Cửu Long.
Tiêu chuẩn thiết kế nền đất yếu
Cho đến thời điểm hiện nay, ở trong nước vẫn chưa xây dựng đầy đủ được
những Tiêu chuẩn riêng của Việt nam về tính toán thiết kế cũng như Quy
trình công nghệ thi công mới để xử lý nền dất yếu mà đều dựa chủ yếu vào
các tài liệu ở nước ngoài chuyển giao. Tại Việt Nam đang thiết kế và thi
công theo một số quy trình, quy phạm như:
- Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dựng nền
đường trên đất yếu: 22TCN 236-97.
- Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đường:
22TCN 244-98.
- Vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế
thi công và nghiệm thu: 22TCN248-98.
- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn
thiết kế: 22TCN-2000.
Các phương pháp xử lý nền đất yếu
Phương pháp xử lí đất yếu gồm nhiều loại, căn cứ vào điều kiện địa chất,
nguyên nhân và đòi hỏi với công nghệ khắc phục.
Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở
lý thuyết và phương pháp thực tế để cải thiện khả năng tải của đất sao cho
phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng công trình xây dựng
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu
lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện

như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất… Với từng điều kiện cụ thể
mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử
lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như:
Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
Các biện pháp xử lý về móng
Các biện pháp xử lý nền
Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều
kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu,
sức chịu tải bé.
Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền
hoặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Người ta thường
dùng các biện pháp sau:
Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả
năng chịu lực của công trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân
công trình, tức là giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng.
Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng bằng cách dùng kết
cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún để
khử được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún
không đều.
Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình để đủ sức chịu các ứng
lực sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép để
tăng khả năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các
vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.
Các biện pháp xử lý về móng
Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương
pháp xử lý về móng thường dùng như:
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.
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.
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.
Các biện pháp xử lý nền
1. Phương pháp thay nền. Đây là một phương pháp ít được sử dụng, để khắc
phục vướng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nền
đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ
học cao, như làm gối cát, đệm cát. Phương pháp này đòi hỏi kinh tế và thời
gian thi công lâu dài, áp dụng được với mọi điều kiện địa chất. Bên cạnh đó
cũng có thể kết hợp cơ học bằng phương pháp nén thêm đất khô với điều
kiện địa chất đất mùn xốp.
2. Các phương pháp cơ học. Là một trong những nhóm phương pháp phổ
biến nhất, bao gồm các phương pháp làm chặt bằng sử dụng tải trọng
tĩnh(phương pháp nén trước), sử dụng tải trọng động(đầm chấn động), sử
dụng các cọc không thấm, sử dụng lưới nền cơ học và sử dụng thuốc nổ sâu ,
phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc cát, cọc xi măng đất,
cọc vôi…), phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát…để gia cố

nền bằng các tác nhân cơ học.
Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát hoặc đất
sỏi như dùng máy đầm rung, đầm lăn. Cọc không thấm như cọc tre, cọc cừ
tràm, cọc gỗ chắc thường được áp dụng với các công trình dân dụng. Sử
dụng hệ thống lưới nền cơ học chủ yếu áp dụng để gia cố đất trong các công
trình xây mới như đường bộ và đường sắt. Sử dụng thuốc nổ sâu tuy đem lại
hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng không thích hợp với đất sét và đòi
hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.
3. Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương
pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm…
4. Phương pháp nhiệt học. Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kết
hợp với một số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép. Sử
dụng khí nóng trên 800o để làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất yếu.
Phương pháp này chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét hoặc đất cát
mịn. Phương pháp đòi hỏi một lượng năng lượng không nhỏ, nhưng kết quả
nhanh và tương đối khả quan.
5. Các phương pháp hóa học. Là một trong các nhóm phương pháp được chú
ý trong vòng 40 năm trở lại đây. Sử dụng hóa chất để tăng cường liên kết
trong đất như xi măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa… hoặc một số
hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa. Phương pháp xi măng hóa và
sử dụng cọc xi măng đất tương đối tiện lợi và phổ biến. Trong vòng chưa tới
20 năm trở lại đây đã có những nghiên cứu tích cực về việc thêm cốt cho cọc
xi măng đất. Sử dụng thủy tinh ít phổ biến hơn do độ bền của phương pháp
không thực sự khả quan, còn điện hóa rất ít dùng do đòi hỏi tương đối về
công nghệ.
6. Phương pháp sinh học. Là một phương pháp mới sử dụng hoạt động của
vi sinh vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nước úng trong vùng
địa chất công trình. Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời
gian thi công tương đối dài, nhưng lại được khá nhiều ủng hộ về phương
diện kinh tế.

7. Các phương pháp thủy lực. Đây là nhóm phương pháp lớn như là sử dụng
cọc thấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử dụng
bơm chân không, sử dụng điện thẩm. Các phương pháp phân làm hai nhóm
chính, nhóm một chủ yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi
hỏi một lượng tương đối thời gian và còn khiêm tốn về tính kinh tế. Nhóm
hai ngoài mục đích trên còn muốn mượn lực nén thủy lực để gia cố đất,
nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ, thời gian thi công giảm đi và tính kinh
tế được cải thiện đáng kể.
8. Ngoài ra còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗn
hợp, đâm xuyên, bơm cát…