chương iV: xây dựng công trình trên nền đất docx

chơng iV
xây dựng công trình trên nền đất yếu.

$.1 .Khái niệm chung:
+ Nền đất yếu:
Đây là khái niệm chỉ là tơng đối
Vì: :
Trạng thái vật lý của đất
Tơng quan giữa khả năng của đất và tải trọng CT (Công trình)
vì có thể yếu với CT này nhng tốt với CT khác.
Thờng đất: Có khả năng chịu lực: 0.5 ữ 1.0 kg/cm2,
Có tính nén lún mạnh.
Đất yếu hầu nh:
BÃo hoà, hệ số rỗng e lớn (e>1);
Mô duyn tổng biến dạng bé ( E 50 kg/cm2);
Trị số sức chống cắt c; ϕ nhá: ϕ = 4÷8o; c = 0.05 ÷ 0.1 kg/cm2
Bao gồm: Sét mềm, các loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn
Việc xây dựng CT trên nền đất yếu cần thiết phải nghiên cứu xử lý cả 3 bộ phận
của CT: KCCT (Kết cấu công trình), Mãng, NỊn, (TC).
$.2 C¸c biƯn ph¸p vỊ KCCT:
KCCT cã thĨ bị phá hỏng toàn bộ hoặc từng bộ phận do:
các đ/k về biến dạng không đợc thoả mÃn hoặc
áp lực tác dụng lên mặt nền quá lớn.
Nhằm mục đích:
Giảm áp lực lên móng
Tăng khả năng chịu lực của KCCT
Ta dùng biện pháp:
Dùng VL(Vật liệu) nhẹ; KC nhẹ
Làm tăng độ mềm của CT
Tăng cờng độ cho KC
1.Dùng VL nhẹ và KC nhẹ:

Để giảm trọng lợng KCCT
Lu ý: Những CT thờng xuyên chịu tải trọng ngang lớn thì lúc đó phải có
biện pháp để đảm bảo tính ổn định trợt.
60


2.Tăng độ mềm của CT:
Làm mềm CT (kể cả móng) sẽ khử đợc các ứ/s phụ thêm phát sinh trong KC khi
lún không đều:
Bằng cách:
Cắt các bộ phận cứng của CT thành nhiều phần tách biệt bằng các khe lún.
Dùng KC tĩnh định
Khe lún:
+ Là 1 trong những biện pháp KC có hiệu quả khi xây dựng CT có tải
khác nhau trên nền có tính nén lớn và không đều.
+ Cần đợc bố trí để đảm bảo các bộ phận của CT có khả năng làm việc
độc lập, có đủ cờng độ và độ cứng khi chịu uốn, không gây vết nứt khi nền biến
dạng lớn và không đều.
Vị trí khe lún:

Dựa vào sự phân bố các lớp đất.
Hình thức KC.

Tại:
lớn

+ Chiều dày lớp đất thay đổi đột biến và tính nén của đất nền khác nhau

+ Khi đất đồng đều thì bố trí ở chỗ thay đổi lớn về chiều cao, hoặc chênh
lệch đáng kể tải trọng

+ Nếu CT có hình dạng phức tạp bố trí ở chỗ có sự thay đổi kích thớc
hình học.

61


Chiều rộng khe lún:
:

Tính chất biến dạng của CT
Sự phân bố các lớp đất yếu.

Trờng hợp a: Khe lún nên cấu tạo hẹp vào khoảng 1cm
Trờng hợp b: Khe lún lấy lớn hơn khoảng 3-5cm
Chiều rộng tối thiểu để các bộ phận tách ra không tựa lên nhau:
= kh (tgθph - tgθtr)
h – chiỊu cao cđa khe lón
θph; θtr góc nghiêng của CT ở bên phải và bên trái khe lún.
k: Hệ số xét đến tính chất không ®ång nhÊt cđa ®Êt, cã thĨ lÊy: 1,3 ÷ 1,5
Lu ý: Khe lún là cần thiết nhng không phải lúc nào cũng đủ. Nó tránh đợc sự
truyền lực trực tiếp từ công trình này lên công trình khác nhng không triệt tiêu đợc sự chồng chéo nhau về ứ/s trong nền đất dễ gây ra độ lún của CT có trớc.
Trong nền có tính nén lún lớn riêng tác dụng của khe lún không đủ cần phải có
những biện pháp đặc biệt ví dụ nh tờng cừ cho phép giảm đáng kể sự chồng chéo
này.
Dùng KC tĩnh định:
Bằng cách thay mèi nèi cøng b»ng khíp hc gèi tùa → khư đợc ứng xuất
phụ thêm phát sinh Tuy nhiên làm CT nặng thêm.

62

3. Tăng thêm cờng độ cho KC:
Mục đích:
Để các bộ phận đủ sức chịu thêm ứng lực sinh ra do lún không đều.
Tăng thêm cờng độ và độ cứng không gian cho KC.
Bằng cách: Bố trí giằng liên tục bằng gạch cốt thép hoặc BTCT
dọc theo tờng chịu lực và
dọc theo móng.
Xác định vị trí giằng
Thiết kế giằng:
Xác định lợng cốt thép.
Tuỳ CT bị uốn cong xuống hoặc lên mà giằng có thể bố trí phía dới hoặc phía
trên của têng.
Khi cèt thÐp bè trÝ 1 hµng chiỊu dµy gi»ng ≤ 7,5cm
Khi cèt thÐp bè trÝ 2 hµng chiỊu dµy gi»ng > 150cm
ThÐp φ: (6-12mm)

$.3 C¸c biƯn ph¸p vỊ Mãng:
63


1. Thay đổi chiều sâu chôn móng:
Chiều sâu chôn móng tăng Sức chịu tải của nền tăng lên Cơ đất
2.Thay đổi kích thớc móng:
Nếu dới đế móng là lớp đất yếu có chiều dày thay đổi, để đảm bảo độ lún
của nền đất tại mọi điểm có giá trị nh nhau có thể dùng hai biện pháp sau:
Cấu tạo móng theo chiều sâu khác nhau để chiều dày vùng chịu nén của
lớp đất dới đế móng nh nhau
Hoặc thiÕt kÕ ®Õ mãng cã chiỊu réng thay ®ỉi nh»m mục đích tạo biểu đồ
phân bố ứng xuất tiếp xúc có giá trị khác nhau tại mọi điểm dới đế móng.

3.Thay đổi loại móng và độ cứng của móng:
Chọn loại móng quan trọng không những chỉ thể hiện về mặt chịu lực mà
còn có ý nghĩa kinh tế lớn.
Dựa vào:
Hình thức KC cũng nh tính chất truyền tải trọng
Sơ đồ bố trí công trình ngầm, công trình lân cận
Tình hình địa chất
Điều kiện xây dựng móng: (Phơng tiện thi công, thời gian xây dựng..)
Có thể dùng một trong những loại móng đà nêu ở trên.
Tăng độ cứng của móng làm độ chênh lệch lún của KC bên trên càng nhỏ.
Để tăng độ cứng có thể làm:
Tăng chiều dày móng
Tăng cốt thép dọc
Có thể làm móng hộp độ cứng lớn mµ nhĐ.

64


$.4 Các biện pháp xử lý nền:
Mục đích:
Làm tăng sức chịu tải.
Hạn chế mức độ biến dạng (đặc biệt là biến dạng không đồng đều).
Nội dung:
Làm tăng cờng độ liên kết giữa các hạt đất ( để tăng sức chịu tải).
Làm tăng độ chặt của nền ( để giảm tính nén lún và tính thấm nớc).

Các biện pháp:
Loại cơ học: Làm chặt bằng đầm, bằng chấn động, làm chặt bằng
các loại cọc, phơng pháp thay đất, phơng pháp nén trớc, bệ phản áp

Loại vật lý: Phơng pháp hạ mực nớc ngầm, phơng pháp dùng giếng
cát, phơng pháp điện thấm
Loại hoá học: Phơng pháp keo kết bằng xi măng, phơng pháp silicat
hoá , phơng pháp điện hoá
Sau khi gia cố nền đất đà khác nhiều so với trớc cần có đánh giá để
thiết kế nền móng.
1.Phơng pháp làm đệm:
Nguyên lý:
Vì ứng suất giảm dần theo chiều sâu (với tải trọng ngoài) nên khi gặp lớp
đất yếu ngời ta thay nó bằng 1 lớp đất khác có tính chất phù hợp và đầm lu chặt (
cát trung, cát thô, cuội sỏi hay đất cấp phối đợc đầm lu từng lớp)
Công dụng:
+ Lớp đệm đóng vai trò nh 1 lớp chịu lực, tiếp thu đợc tải trọng CT và
truyền xuống lớp đất yếu ở dới.
+ Giảm bớt độ lún toàn bộ và không đồng đều, làm tăng nhanh tốc độ cố
kết vì lớp đệm có hệ số thấm lớn nên là nơi để nớc trong đất yếu thoát vào.
+ Tăng khả năng ổn định khi CT có tải trọng ngang vì lớp đệm sau khi đợc
đầm chặt sẽ có lực ma sát lớn.
+ Kích thớc và chiều sâu chôn móng sẽ giảm vì cờng độ của lớp đệm cao.
+ Thi công đơn giản.

65


Phạm vi sử dụng:
Lớp đệm dùng hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bÃo hoà nớc và
chiều dày 3m ( Nếu sâu hơn không kinh tế)
Khi nớc ngầm có áp lực tác dụng trong phạm vi lớp đệm thì không dùng
biện pháp này vì cát trong lớp đệm có khả năng di động.
a, Thiết kế

Xác định kích thớc đệm:
Y/cầu: + Dới tác dụng của tải trọng CT đệm phải ổn định
+ áp lực do tải trọng CT truyền lên mặt lớp đất yếu ở dới lớp đệm phải
nhỏ hơn cờng độ của lớp đó.
+ Đảm bảo ®é lón cđa nỊn nhá h¬n ®é lón cho phÐp.

* Để đảm bảo ổn định của nền xung quanh lớp đệm cát thì chiều rộng lớp đệm
phải có kích thớc đủ để biến dạng ngang do CT gây ra không lớn, nằm trong giới
hạn cho phép.
Theo kinh nghiệm để đảm bảo y/cầu trên lấy = đ ( góc ma sát trong của
đệm) hoặc = 30 ữ 45o
Xác định kích thớc đệm: hđ = ? giả thiết một chiều dày nào đó xong kiểm tra
và điều chỉnh cho phù hợp.
Khi có đệm cát thì nền là môi trờng phức tạp nên trạng thái ứ/ suất ở đây hoàn
toàn khác với các trờng hợp nêu trong cơ học đất vì ở đây kích thớc đệm cát là
giới hạn. Tuy nhiên để đơn giản tính toán ngời ta dùng các phơng pháp gần đúng
sau:
+ Xem lớp đệm nh bộ phận của nền và vận dụng các quy luật phân bố
ứ/suất trong cơ đất để tính toán.
+ Xác định kích thớc đệm dựa và đ/k ổn định về mặt cờng độ:
Để xác định Pgh của nền thì ta phải tính toán trợt sâu theo phơng pháp cung trợt
tròn và trợt sâu theo mặt tiếp xúc đáy đệm cát và đỉnh lớp đất yếu và chiều
dày của tầng đệm cát đợc xác định đúng dần theo yêu cầu trên.

Tuy nhiên gần đúng cã thĨ lµm nh sau:
66


Giả định hđ sau đó kiểm tra các điều kiện:

hm

b

1
m

hqƯ



hđ

Điều kiện:
* Về cờng độ:
Tại đáy móng:
p R; pmax 1,2.R
p; pmax - áp lực trung bình và lớn nhất do tải
trọng tính toán gây ra tại đáy móng;
R Cờng độ lớp đệm.
R= Pgh/Fs
Pgh - Sức chịu tải của lớp đệm cát
tính gần đúng theo công thức trong giáo trình
Cơ đất

M

=
bt

1

=2
z

Tại đáy lớp đệm:
1 + 2 Rđy = Pghđy /Fs
1 : ứng suất thờng xuyên do trọng lợng bản thân đất nền và đệm cát tác
dụng lên mặt lớp đất yếu dới đáy đệm.
1 = đ ì hđ + ì hm
đ: Trọng lợng thể tích của đất và của lớp đệm.
hm và hđ: chiều sâu đặt móng và chiều dày lớp đệm.
2 : ứng suất do tải trọng ngoài gây ra tại bề mặt lớp đất yếu tính theo
giáo trình Cơ đất.
Để tính Pghđy ta t¹o ra mãng quy íc víi bỊ réng mãng khèi quy íc nh sau:
b q = b +2 h®.tgα
l q = l + 2 h®.tgα
α cã thĨ lÊy b»ng - góc ma sát trong của lớp đệm ( thờng lấy 30o)
ã Hoặc bqu đợc tính :
N tt + m Fhm n
=
2

-

Móng băng : bqu

-

Móng chữ nhật : bqu = F qu + ∆2 − ∆

N tt + m Fhm n
l b
Trong đó : Fqu =
; =
2
2

Độ dốc ta luy thành hố đào, m, xác định trên cơ sở phân tính ổn định mái
dốc thực hiện trong lớp đất yếu.
* Về biến dạng:
Tính lún bằng phơng pháp céng lón tõng líp. S = Sd + S n [ S ]
( Lu ý: Kích thớc đệm phải đồng thời thoả mÃn 2 điều kiện trên.
67


Nền gia cố là giả định nên ta phải khảo sát lại nền gia cố để đánh giá gia cố và
có các số liệu để hiệu chỉnh lại móng đà thiết kế sơ bộ.)
b. Vật liệu đệm và biện pháp thi công:
Vật liệu: theo kinh nghiệm: cát to và cát trung 2 loại này khi đầm có khả
năng đạt đến độ chặt khá cao tiếp thu đợc tải trọng lớn của công trình và không
di động dới tác dụng của nớc ngầm.
Để tiết kiệm có thể trộn: 70% cát vàng với 30% cát đen hay 3 phần sỏi với
2 phần cát vàng.
Biện pháp thi công:
Khi thi công phải đảm bảo độ chặt lớn nhất và không làm phá hoại
kết cấu đất thiên nhiên dới tầng đệm cát.
Tuỳ theo vật liệu đệm và thiết bị đầm mà chọn biện pháp thi công cho phù hợp.
Rải cát thành từng lớp, chiều dày mỗi lớp tuỳ thuộc thiết bị: đầm thủ công; đầm
bàn rung; đầm bánh xích; đầm lu; đầm rung có phun nớc chiều dày lớp rải

tuỳ thuộc thiết bị đầm nén: ví dụ đầm thủ công chiều dày: 20cm; đầm bàn rung:
25cm...đầm rung có phun nớc U20: 100ữ150cm..
Nếu đất nền dới đệm vẫn là lớp đất yếu thì nên rải một lớp vật liệu ngăn cách để
tránh cát bị chìm xuống đất yếu tạo điều kiện đầm chặt lớp cát theo yêu cầu. Vật
liệu ngăn cách phổ biến hiện nay là vải địa kỹ thuật: (geotextile)
Nếu thi công trong nớc có thể dùng biện pháp xỉa lắc cát, đây là biện pháp thi
công trong đ/k bÃo hoà nớc , nên mực nớc ngầm trong lớp đệm phải cao hơn mặt
lớp cát rải khoảng 5ữ10cm.
Chỉ tiêu đánh giá chất lợng đầm nén:
a, Độ chặt đầm nén:
Dựa vào độ chặt tơng đối D
D=

emax e

; e hệ số rỗng của đệm cát.

emax emin
1
D
cát rời
3
1
2
chặt vừa
3
3
2
< D 1

chặt
3

68


Ngoài ra để đánh giá độ chặt khi xây dựng các nền đờng và sân trên lớp
đệm cát ngời ta cßn dïng hƯ sè k
k =

γk
γ ktc

γ k dung träng khô của cát sau khi đầm nén
ktc dung trọng khô tiêu chuẩn trong thí nghiệm đầm chặt

thông thờng k 0,95
b, Xác định Eo của lớp đệm có thể dùng thí nghiệm bàn nén.
c, Kiểm tra chất lợng đầm nén đệm cát:
Mục đích: xác định k và e của lớp đệm.
Một số phơng pháp: Phơng pháp cân: Lấy mẫu bằng dao vòng (cơ đất)
Phơng pháp dùng xuyên tiêu chuẩn
Nếu đệm có nhiều sỏi: Dùng phơng pháp đào lỗ
đổ cát tiêu chuẩn
Xuyên tiêu chuẩn:
u điểm: xác định đợc ngay và toàn diện chất lợng đầm nén ở hiện trờng, cơ động,
rút ngắn đợc thời gian
Dụng cụ gồm:
Quả tải nặng 10,5kg
Một cần dài 1,5m có mấu đỡ để khống chế chiều cao

rơi và đầu nhọn của chuỳ xuyên có khắc thớc đo đến mm.
Cách làm: Nâng quả tạ lên đến chiều cao quy định thả rơi tự do, nâng
lên thả xuống 3 lần đồng thời ghi độ lún của đầu nhọn chuỳ xuyên kể từ lúc bắt
đầu thử tải trọng, sau đó có thể tra biểu đồ hoặc tính toán tìm ra e và k ( TK:
XDCT trên nền đất yếu)
Phơng pháp đào lỗ đổ cát tiêu chuẩn : Với nền không dùng dao vòng để lấy mẫu
thí nghiệm đợc nh lẫn nhiều sỏi lúc đó ta làm nh sau:
Đào lỗ lấy đất cân để xác định đợc Qw từ đó xác định Qk
Rót cát tiêu chuẩn đà biết trọng lợng vào hố xác định khối lợng cát đổ
P

c
vào lỗ xác định thể tích lỗ đào: Vd =
Pc: Trọng lợng cát tiêu chuẩn đổ vào trong lỗ đào
: Trọng lợng thể tích của cát tiêu chuẩn.
Từ đó xác định đợc dung trọng của đệm.

2. Phơng pháp lèn chặt đất nền bằng cọc:
69


Nguyên lý:
Đóng vào trong nền một hệ thống cọc để choán một thể tích nào đó làm
cho đất chặt lại. Có nhiều loại cọc tuy nhiên hay dùng cọc cát, tre, tràm.
Cọc cát: Đóng hoặc rung ống rỗng bịt kín mũi vào trong đất sau đó nhồi
cát vào đầm và rút dần ống lên, đờng kính ống khoảng 40cm ữ 60cm.
Công dụng:
Làm đất chặt lên tăng cờng độ, giảm lún.
Làm tăng nhanh tốc độ cố kết.
Khi gia cố bằng cọc cát nền đợc xem nh nền thiên nhiên vì E trong cọc và

E ngoài khác nhau không nhiều.
Phạm vi sử dụng:
- Thích hợp với tải trọng CT không lớn
- Đất có độ rỗng lớn, rời, bÃo hoà, tính nén lún lớn, hoặc đất có kết cấu
phá hoại kém ổn định, kinh nghiệm cho thấy: Dùng hiệu quả với đất cát nhỏ, cát
bụi rời ở trạng thái bÃo hoà nớc, đất cát xen kẽ đất bùn mỏng, các loại đất dính
yếu, đất bùn, than bùn.
a.Thiết kế:
+ Xác định hệ số rỗng nén chặt:
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy:
* Với đất rời sau khi nén chặt bằng cọc cát hệ số rỗng enc đợc xác định:
enc = emax- D( ema x - emin)
Kinh nghiƯm cho thÊy cã thĨ chän D = 0.7 ữ 0.8 với đất rời
Có thể chọn enc (0,65 ữ 0,75)eo eo là hệ số rỗng trung bình ban đầu của đất
* Với loại đất dính có thể gần đúng xác định:
enc =


( wd + 0.5 )
n100

= A: Chỉ số dẻo
Cũng có tài liệu (Liên xô): các loại đất sét e nc có thể lấy tơng ứng với trị số ep khi
p = 0.5 ữ1kg/cm2 dựa vào kết quả thí nghiệm e - p
Lu ý: nếu cọc cát đi qua nhiều lớp đất thì enc đợc lấy trung bình của các lớp đất
lúc đó sơ bộ lấy chiều dài cọc cát bằng 3b b: chiều rộng móng ( lúc đó b cũng
đợc dù kiÕn)
enc1.l1 + enc 2l2
l1 + l2
Trong ®ã enc1; l1 : hệ số rỗng và chiều dày lớp 1 mà cọc cát đi qua

enc 2 ; l2 : hệ số rỗng và chiều dày lớp 2 mà cọc cát đi qua
tb
enc =

+ Xác định diện tích nền đợc nén chặt:
70


Thêng lÊy > diƯn tÝch ®Õ mãng theo k/nghiƯm chiỊu réng > 0.2b;
Fnc = 1.4b(a+0.4b)
Tû lÖ diÖn tÝch tiÕt diÖn cọc cát với diện tích nền đợc nén chặt Fnc xác định nh
sau:
Fc
e e
= = o nc
Fnc
1 + eo

eo: hệ số rỗng của đất thiên nhiên trớc khi nén chặt bằng cọc cát
+ Xác định số lợng cọc cát:
n=

Fnc
;
fc

fc: diƯn tÝch tiÕt diƯn cäc c¸t
+ Bè trÝ cäc:
Bè trÝ theo đỉnh lới tam giác đều.
Khoảng cách cọc cát xác định dựa vào giả thiết

sau:
- Độ ẩm trong quá trình nén không đổi.
- Đất đợc nén chặt đều trong khoảng
cách giữa các cọc cát
- Đất không trồi lên trên mặt đất.
- Thể tích của các hạt đất trớc và sau khi nén chặt xem nh không đổi.
Từ Đ/k:
Trọng lợng của khối đất, có đáy là tam giác đều ABC sẽ không đổi sau khi
đợc nén chặt bằng cọc cát.
L 0.952d c

1 + eo
eo enc

eo: hệ số rỗng của đất trớc khi có cọc cát
enc: hệ số rỗng của đất sau khi đóng cọc cát
Có thể viết dới dạng:
L ≤ 0.952d c

1
1−

γ
γ nc

≤ 0.952d c

γ nc
γ nc − γ

γnc Trọng lợng thể tích của nền sau khi nén chặt

71


Để bảo đảm nền đất đợc ổn định về phơng diện biến dạng cũng nh khả
năng chịu tải, cọc cát thờng đợc bố trí không những dới móng mà còn ở phạm vi
ngoài đế móng
Theo kinh nghiệm thiết kế số lợng hàng cọc cát bố trí theo hớng dọc và hớng
ngang dới đế móng thờng lớn hơn 3 hàng, trong đó trục của hàng cọc ngoài cùng
lấy rộng hơn kích thớc mặt bằng đế móng một khoảng cách lớn hơn 1,5 lần đờng
kính cọc hoặc 0,1 lần chiều dài cọc.
Có thể bố trí nh sau: Trên giấy crôki ta vẽ lới các cọc cát theo khoảng cách đÃ
chọn trong thiết kế sau đó đặt giấy can trên lới đó và theo cùng một tỷ lệ ta vẽ
sơ đồ móng cùng với giải nén chặt xung quanh. Xê dịch giấy can trên lới đó ta sẽ
tìm đợc sự bố trí hợp lý nhÊt cđa cäc c¸t.
Cäc c¸t chØ cã t¸c dơng nén chặt theo chiều sâu nếu số lợng cát chứa đầy
trong cọc đáp ứng y/cầu độ chặt thiết kế.
Trọng lợng cát cần thiết trên 1md cọc:
G=

fc
w
(1 + 1 )
1 + enc
100

W1: độ ẩm tính theo trọng lợng của cát trong thời gian thi công.
: trọng lợng riêng của cát dùng trong cọc.
+ Xác định chiều sâu nén chặt của cọc:

z
0.2 σbt ®Êt tèt
≤ 0.1 σbt ®Êt yÕu
≤ 0.5 σbt thuỷ lợi
Có thể theo phơng pháp lớp tơng đơng của Xt«vich H = 2. hs (hs= Aωb)
Aω: hƯ sè líp tơng đơng hệ số poát xông ào ; hình dạng đế móng và độ cứng
của móng.
Thờng
> 2 lần b
móng chữ nhật
3 ữ 4 lần b móng băng.
Theo kinh nghiệm nền đất sau khi gia cố cọc cát sức chịu tải:
có thể tăng từ 2 ữ 3 đất khi cha gia cố và
mô duyn biến dạng có thể tăng lên khoảng 2-3 lần.
Ta lấy cơ sở đó để giả định thiết kế

b. Biện pháp thi công:
72


ống thép thờng có đờng kính 40 ữ 50 cm nhờ bộ phận chấn động, máy ấn ống
xuống đến cốt thiÕt kÕ.
Sau ®ã nhÊc bé phËn chÊn ®éng ra, nhåi cát vào và đổ cao chừng 1m. Rồi lại đặt
máy chấn động vào và rung trong khoảng 15 ữ 20 giây. Tiếp theo bỏ máy chấn
động ra và rút ống lên khoảng 0,5m rồi lại đặt máy chấn động rung khoảng 10ữ
15 giây để cho mũi của ống mở ra và cát tụt xuống. Sau đó rút ống lên dần dần
với tốc độ đều, vừa rút ống vừa rung cho cát đợc làm chặt.
c, Kiểm tra chất lợng:
Sau khi thi công kiểm tra lại bằng các phơng pháp sau:
Khoan lấy mẫu giữa các cọc cát thí nghiệm trong phòng.

Dùng xuyên để kiểm tra độ chặt của cát và cọc cát
Đất yếu có thể dùng thí nghiệm cắt cánh.
Thử bàn nén tĩnh tại hiện trờng, trên mặt nền cọc cát. Diện tích bàn nén thờng
phải lớn hơn 4m2 để trùm đợc ít nhất 3 cọc cát.

3. Phơng pháp nén trớc:
Nền đất có tính nén lớn, biến dạng không đồng đều: sét, sét pha cát ở trạng thái
chảy; cát nhỏ, cát bụi bÃo hoà nớc để nén chặt nó thì tải trọng phải tác dụng thờng xuyên và trong thời gian dài thì mới có hiệu quả. Trong nhiều trờng hợp nếu
độ lún dự tính lớn, vợt quá chỉ dẫn cho phÐp, ®Ĩ CT cã thĨ sư dơng ngay sau khi
thi công thì một trong những biện pháp hay dùng là nén trớc bằng tải trọng tĩnh.

Nguyên lý:

73


Trớc khi xây dựng CT dùng các loại vật liệu nh cát, sỏi, đá .v.v. chất đống
lên mặt đất trong phạm vi xây dựng móng để gây ra một áp lực nén (gọi là áp lực
nén trớc) làm nền lún xuống đất đợc chặt lại.
Khi đất nền đạt độ chặt yêu cầu ngời ta dỡ áp lực nén trớc rồi tiến hành
xây dựng CT
Lúc đó CT vừa có cờng độ đạt yêu cầu vừa có tính nén lún nhỏ.
Nội dung:
Xác định độ lớn của áp lực nén trớc.
Thời gian nén trớc.
áp lực nén trớc:
Để rút ngắn thời gian nÐn tríc cã khi ngêi ta dïng ¸p lùc nÐn = 1.2 áp lực
CT, để tăng nhanh quá trình cố kết một ít, không nên chọn lớn quá để tránh cho
nền đất yếu bị phá hoại.
Do đất nền yếu nên áp lực phải tăng dần từng cấp để nền không bị phá

hoại.
Thời gian nén trớc:
Do yêu cầu thiết kế.
Do đó nếu khi thiết kế, qua tính toán nhận thấy độ lún tính toán ứng với
thời gian đà quy định vẫn nhỏ hơn độ lún ổn định theo yêu cầu thì cần phải có
biện pháp rút ngắn thời gian nén trớc
Có thể làm cách sau: Làm hệ thống thoát nớc theo chiều thẳng đứng:
Giếng cát
hoặc bấc thấm

4. Nén trớc kết hợp với vật thoát nớc đứng (VTNĐ)
(ứng dụng hiệu quả với nền cố kết chậm).
Nguyên lý cấu tạo của biện pháp thoát nớc đứng bằng giếng cát hay bấc thấm:
+ Giếng cát:
Thi công tơng tự nh cọc cát tuy nhiên tha hơn, vì nhiệm vụ chính ở đây là
tăng tốc độ thoát nớc.
khi có áp lực tác dụng quá trình cố kết xảy ra tốc độ cố kết tăng.
+ Bấc thấm: Về nguyên lý thoát nớc tơng tự giếng cát
Cấu tạo bao gồm 2 phần:
- Lõi: bằng chất dẻo, dầy 2ữ3,5mm, có rÃnh, đờng dẫn nớc
- Vỏ läc: b»ng vËt liƯu tỉng hỵp, chØ cho níc trong đất thoát qua nhng
ngăn cản đợc các hạt đất chui vào bên trong. Bấc thấm đợc chế tạo dới dạng
74


cuộn liên tục với chiều dài tơng đối lớn. Thi công nh sau: một máy cấy chuyên
dụng kẹp một đầu bấc ấn sâu xuống đất đến độ sâu thiết kế, cắt bấc ở đầu trên
sau đó rút cần lên, để lại bấc trong đất.

Trên cơ sở thời gian chờ đợi cho phép một ph ơng án xử lý nền bằng

VTNĐ kết hợp gia tải đòi hỏi phải xác định các yếu tố kỹ thuật cơ bản
sau:
Độ sâu xử lý, L;
Khoảng cách giữa các VTNĐ, D c;
Tải trọng gia tải trớc cần thiết và cách thức gia tải;
Thời gian chờ tối thiểu.
1. Độ sâu xử lý:
75


Dựa trên cơ sở cấu trúc địa tầng thực tế và độ sâu hoạt động thấm của đất:
một phạm vi nhất định xung quanh vùng đặt tải mà ở đó nớc lỗ rỗng có khả năng
thoát ra ngoài dới tác dụng của gradient thuỷ lực dòng thấm do tải trọng ngoài
gây ra gọi là vùng hoạt động thấm (H t)vùng này giảm dần do sự triệt tiêu
theo thời gian của áp lực nớc lỗ rỗng d.
Tuy nhiên vùng này khó xác định nó vào nhiều yếu tè,
→ thêng lÊy Ht = Hn ( Hn – chiÒu sâu ảnh hởng lún)
Trong phạm vi Ht nếu tồn tại 1 lớp đất có tính thấm cao hơn các lớp khác
nhiều thì lớp này đợc coi là 1 biên thoát nớc tự nhiên và chiều dài VTNĐ chỉ cần
đến biên thoát nớc này là đủ.
2. Xác định khoảng cách giữa các VTNĐ:
Các đặc trng:
Giếng cát: đờng kính giếng cát: dw
Bấc thấm: quy đổi về tiết diện tròn tơng đơng:
dw=? a, b kÝch thíc tiÕt diƯn bÊc thÊm
*lÊy theo nguyªn lý tơng đơng chu vi tiếp nhận:
dw =

*Theo Rixner:
dw =

2(a + b)
;


( a + b)
2

Phạm vi ảnh hởng của 1 VTNĐ: là một hình trụ tròn đ/k: D
Bố trí tam giác đều: D=1,154Dc
Bố trí hình vuông: D=1,414Dc
Khoảng cách giữa các VTNĐ chđ u phơ thc vµo thêi gian cho phÐp T,
ViƯc xác định khoảng cách giữa các VTNĐ chủ yếu phụ thc vµo thêi gian
cho phÐp, [T], kĨ tõ khi gia tải để nền đất đạt tới độ cố kết nào ®ã U yc:
U(t = [T]) >= U yc.
§é cè kÕt của nền trong trờng hợp có VTNĐ là sự kết hợp cố kết theo
cả hai phơng trong bài toán đối xứng trục, xác định theo phơng trình Carolli,
1942 có dạng:
U = 1 - (1 - U h)(1 - U v)
Trong ®ã :– U v : ®é cè kÕt theo ph¬ng ®øng, U v = f (Tv =
– Uh : ®é cè kÕt theo ph¬ng ngang, U h = f (Th =

Cv
t ) = f (Cv , h, t ) ;
h2

Ch
t ; F (n)) = f (Ch , D, t , d w )
D2

76


– víi F (n) = f (n =

D
 n 
)=
dw
 n − 1


2

1 3

ln(n) + n 2 − 4 



– Giá trị của U v = f(Tv) và Uh = f(Th,n) cho trên đồ thị sau
Để ý rằng, đối với mét trêng hỵp thiÕt kÕ cơ thĨ, hƯ sè cè kết C v và Ch
của đất đà xác định, chiều dài đờng thoát nớc theo phơng đứng h xác định do
đó tại thời điểm cho phép t = [T] ta có:
U = f(D) = f(D c)
Khi thay đổi khoảng cách giữa các VTNĐ, đồ thị U = f(D c) đợc xây
dựng cho phép xác định đợc giá trị thích hợp D c.

77

3. Xác định tải trọng gia tải tr ớc:
Tải trọng gia t¶i tríc ∈ thêi gian khèng chÕ cho phÐp, [T], và
sức chịu tải của đất nền
nhng không ít hơn tải trọng thực của công trình
Tải trọng có thể phải gia tăng theo từng cấp, mỗi cấp kéo dài trong một
khoảng thời gian thích hợp trớc khi tăng tiếp tải trọng lên nền.
Nếu điều kiện sức chịu tải của nền không quá khó khăn trong khi thời
gian thi công bị hạn chế có thể áp dụng biện pháp gia quá tải. Mức quá tải đ ợc xác định sao cho tại thời điểm t = [T] độ cố kết quy đổi của nền thoả mÃn
điều kiện yêu cầu.
Gọi tải trọng thiết kế từ công trình là p, độ lún dự kiến là S; tải trọng gia
trớc là p gt = p + p gây ra độ lún cuối cùng dù kiÕn lµ S gh = S + ∆ s ) Tại thời
điểm t = [T], độ cố kết của nền là U(t) tơng ứng với độ lún
S (t ) = U (t ) × ( S + ∆S ) , do ®ã ®é cè kÕt quy ®ỉi cđa nỊn tại thời điểm đó sẽ là :
U=

U (t ) ì ( S + ∆ s )
∆
= U ( t ) × (1 + s ) = U ( t ) + U
S
S

Giá trị của S và do đó là cđa ∆U phơ thc vµo viƯc lùa chän ∆ P hay
nói cách khác p đợc lựa chọn sao cho U = U (t ) + ∆U ≥ U yc
4. Chiều dày đệm cát trên đỉnh VTNĐ
Đệm cát trên đỉnh VTNĐ tiếp nhận nớc từ các VTNĐ và tiêu thoát
ra ngoài phạm vi ảnh hởng của tải trọng
Chiều dày của đệm phải đợc xác định trên cơ sở độ lún dự kiến có
thể xảy ra dới tác dụng của tải trọng công trình S với chiều cao dự phòng
không ít hơn 30cm :

H = S + 30 (cm)

Trong đó :
H : chiều dày đệm đầu cäc, cm ;
– S : ®é lón ci cïng cđa nền do tải trọng thiết kế gây ra, cm.

78


5. Thiết kế bệ phản áp:
1. Khái niệm về bệ phản áp:
Bệ phản áp sử dụng nhiều trong xây dựng nền đờng đắp cao qua vùng đất
yếu nhằm tăng cờng sự ổn định cho công trình.
Về hình thức, bệ phản áp là tên gọi của phần đất đắp rộng ra hai bên nền
đờng thực sự với chiều cao nhỏ hơn để tạo ra đối trọng cho tải trọng nền đ ờng.
Sơ đồ cấu tạo nguyên lý của giải pháp cho trên hình sau. Hình thức xử lý
tơng tự cũng đợc áp dụng cho các dạng công trình khác khi sức chịu tải giới
hạn của nền không đảm bảo là tăng độ sâu đặt móng.

O (tâm trượt nguy hiểm)

Hb

Hđ

Bb

Mặt trượt nguy hiểm

Sơ đồ cấu tạo bệ phản áp

Nguyên lý làm việc của bệ phản áp dựa trên cơ sở phân tích sức chịu tải
giới hạn của nền. Sức chịu tải giới hạn của nền, p gh, là một đại lợng không chỉ
phụ thuộc vào tính chất của đất mà còn phụ thuộc vào chính móng công trình
và thờng biểu diễn theo công thức có dạng tổng quát sau:
pgh = (1N)b + (α2Nq)γhm + (α3Nc)c = f1(b) + f2(γhm) + f3(c)

(1)

Trong ®ã :
f1(b) : hàm ảnh hởng của bề rộng móng;
f2(hm) : hàm ảnh hởng của áp lực lớp phủ trên đáy móng;
79


f3(c) : hàm ảnh hởng của lực dính đơn vị của đất (nếu có).
Nền đờng thờng đợc đắp trực tiếp trên đất tự nhiên do đó có thể coi h m = 0 và
áp lực lớp phủ hm do đó cũng bằng không, hm = 0. Việc tạo ra giá trị hm 0
chính là cơ sở của giải pháp bệ phản áp trong đó chiều cao bệ H b đóng vai trò
của độ sâu chôn móng h m.
Thiết kế bệ phản áp:
Xác định chiều cao: H b
Xác định bề rộng: B b
Khi xây dựng nền đờng đắp qua vùng đất yếu, góc ma sát trong của đất
rất nhỏ, đặc biệt trong giai đoạn xây dựng có thể coi = 0 do đó ảnh hởng
của bề rộng b trong công thức trên không đáng kể, hệ số ảnh hởng độ sâu N q
= 1, hệ số ảnh hởng cña lùc dÝnh N c = (π + 2) do đó sức chịu tải giới hạn của
nền đợc xác định theo công thức đơn giản sau:
pgh = hm + ( +2)cu
2. Tính toán chiều cao bệ H b

Trong công trình nền đờng đắp, tải trọng thiết kế của công trình lên nền
đất chính là trọng lợng của đất đắp:
p = đ H đ

(2)

Trong đó :
đ : trọng lợng riêng của đất đắp nền đờng;
Hđ : chiều cao đắp nền đờng theo yêu cầu.
Nếu hệ số an toàn về cờng độ đất nền theo yêu cầu là F s, điều kiện sau
đây phải đợc thỏa mÃn:
p gh
p

Fs

(3)

hay
pgh >= Fs ì p

(4)

thay pgh theo (1) với i =1 và p theo (4) ta cã :
1
N γ Bγ + N q γ b H b + N c c' > Fs ì (đHđ)
2

Giải theo H b ta đợc chiều cao tối thiểu của bệ phản áp:
80

Hb =
yÕu.

Fsγ d H d − (0.5N γ Bγ + N c c ')
N q b

(5)

trong đó các giá trị N i lấy theo góc kháng cắt hữu hiệu, = ' của đất

Trong điều kiện không thoát nớc (thi công liên tục, một giai đoạn), p gh
xác định theo (1) do đó chiều cao tối thiểu của bệ xác định theo công thức
đơn giản:
Hb =

Fs d H d 5.14cu
b

(6)

Trờng hợp đất nền tơng đối yếu và do đó ngay tải trọng từ bệ phản áp với
chiều cao xác định theo (5) cũng không đảm bảo ổn định theo yêu cầu, bệ
phản áp cần phải đợc thiết kế thành nhiều bậc. Khi đó chiều cao từng bậc đ ợc
xác định tơng tự bằng cách thay giá trị (đHđ) bằng giá trị tải trọng từ bậc bên
trong liền kề.
3. Bề rộng bệ phản áp:
Bb phải đủ để bao phủ đợc mặt trợt có thể có do tải trọng nền đờng
gây ra

Dùng phơng pháp mặt trợt trụ tròn phân tích tìm B b
Trong thiết kế sơ bộ, có thể giả thiết đất nền có = 0 do đó bề rộng bệ
phản áp xác định theo bề rộng mặt trợt giới hạn không ít hơn bề rộng nền đờng đắp.

6. Gia cố xi măng - đất:
Nguyên lý:
- Trộn đất dới sâu lên trên cùng với xi măng nhờ những phản ứng hoá lý
xảy ra làm cho đất mềm yếu đóng cứng lại thành thể cọc trong đất có độ cứng
nhất định
- Phản ứng hoá lý giữa đất + xi măng và quá trình đông cứng bao gồm;
- Phản ứng thuỷ hoá + nớc tạo thành các hợp chất của Canxi.
- Các hạt sét tác dụng với các chất thuỷ hoá của xi măng bản thân các chất
thuỷ hoá đông cứng tạo thành bộ khung xơng trong đất gia cố.
- Phản ứng cácbonát hoá tạo thành cácbonát canxi không tan.

81


Thi công:
- Máy trộn dới sâu tại chỗ, hiện nay ở Việt nam dùng máy d 40cm, sâu 20m
Vật liệu:
Xi măng silicat 400# hoặc xi măng xỉ quặng. Tỷ lệ nớc / xi măng = 0.4 ữ 0.5;
lợng xi măng / đất = 7% ữ 15%.
- Bố trí trộn, khoảng cách, độ sâu trộn phụ thuộc vào:
+ Hố móng
+ Địa chất
+ CT xây dựng
+ CT lân cận
Công dụng:
- Đất trộn xi măng có các đặc trng đợc cải thiện tốt, trọng lợng riêng tăng ít, cờng độ chịu nÐn 1 trơc Ru = 0.5 ÷ 40 kg/cm2 ( lớn hơn nhiều so với đất tự

nhiên)
- Vì vậy có tác dụng giảm lún, tăng sức chịu tải, chống thấm, giảm ảnh hởng
tới CT lân cận và hạn chế tính biến loÃng, chảy của nền đất
- Phơng pháp này đợc sử dụng rất phổ biến để tạo tờng vây, tờng chắn, gia cố
hố móng, mái dốc và nền CT
Phạm vi sử dụng:
- Thích hợp với các loại đất yếu khác nhau từ bùn đến sét dẻo bÃo hoà chứa
hữu cơ không nhiều, độ pH tơng đối cao.
- CT vừa và nhỏ.
- Hiệu quả phụ thuộc rất lớn vào công nghệ (cắt gọt, nhào trộn, bơm vữa xi
măng)

82


83