BÁO cáo đề tài PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG cọc XI MĂNG đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
KHOA CÔNG TRÌNH

BÁO CÁO MÔN HỌC
ĐỀ TÀI

PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG
CỌC XI MĂNG ĐẤT
GVGD : Bùi Thị Thùy
Nhóm : Nhóm 3
Lớp : 64DCCD3

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2015


A.Mở đầu
Để công trình tồn tại và sử dụng một cách bình thường thì không những các kết
cấu bên trên phải đủ độ bền,ổn định mà bản thân nền và móng cũng phải ổn
định ,có độ bền cần thiết và biến dạng nằm trong phạm vi cho phép.

Đặc điểm của loại đất yếu
Khái niệm đất yếu cho đến nay vẫn chưa thật sự rõ ràng. Khái niệm này chỉ là
tương đối, phụ thuộc vào tương quan giữa khả năngchịu lực của đất với tải trọng
công trình.
-Đa số các nhà nghiên cứu gọi đất yếu là : những đất có khả năng chịu tải thấp
vào khoảng 0,5-1,0 Kg/cm2 (ít khi lớn hơn), khả năng biến dạng lớn.
- Đất yếu hầu như hoàn toàn bão hòa nước, có hệ số rỗng (thường e>1), hệ số
nén lún lớn, Mô đun biến dạng bé( thường Eo ≤ 50Kg/cm2) và trị số chống cắt
không đáng kể (góc ma sát trong j = 4-8°).

Các loại đất yếu

1.Đất sét yếu: có độ sệt từ dẻo đến chảy


2.Đất cát yếu:Khi cỡ
hạt thuộc loại nhỏ,mịn
trở xuống.Đồng thời có
cấu kết rời rạc,ở trạng
thái bão hòa nước có
thể bị pha loãng đáng
kể,chứa nhiều di tích
hữu cơ và chất lẫn
sét.Khi chịu tác dụng
rung hoặc trấn động thì
trở thành trạng thái lỏng
nhớt (cát chảy)


3.Bùn : là trầm
tích mới lắng đọng,
no nước và rất yếu
về mặt chịu lực.Có
độ ẩm vượt quá
giới hạn chảy và hệ
số rỗng e>1.Sức
chống cắt rất bé


4.Than bùn và đất than bùn:có nguồn gốc hữu

cơ,được tạo thành do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ.


5.Đất đắp:đất của nền đắp trên cạn hoặc dưới nước (đất mượn).


Công trình bị nghiêng do
lún lệnh

Tháp Pisa


Công trình bị lún


Sạt lở công trình
bên bờ sông

Sạt lở đường


Sự cố do gia cố nền của công trình lân cận


*Kết luật :

Công trình bị phá hoại do 2 nguyên nhân:mất ổn định về cường độ hoặc
biến dạng lún vượt quá giới hạn cho phép.

Đảm bảo sự an toàn công trình khi xây dựng trên nền đất yếu cần phải

có biện pháp sử lí:
1.biện pháp sử lí đối với kết cấu công trình
2.Gia cố nền đất yếu


I. Giới thiệu chung :

1.Khái niệm
– Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) -(Deep soil
mixing columns, soil mixing pile)
– Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được
phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm
tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch
chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất
(bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp chất kết dính khô “xi măng” hoặc bằng bơm
vữa xi măng đối với hỗn hợp dạng vữa ướt).


− Cọc xi măng đất (XMĐ) là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với
khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi như: Làm tường hào chống thấm cho đê
đập, gia cố nền móng cho các công trình xây dựng, sửa chữa thấm mang cống
và đáy cống, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất yếu xung
quanh đường hầm, gia cố nền đường, mố cầu dẫn...
− Tại Việt Nam, tiêu chuẩn thiết kế - thi công – nghiệm thu cọc xi măng đất là
TCXDVN 385 : 2006.
− Cũng như các phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu khác, phương pháp gia
cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất nhằm thay đổi tính chất cơ lý của đất
theo hướng nâng cao sức chịu tải, giảm biến dạng của nền.
− Nguyên lý đất trộn xi măng: Xi măng sau khi trộn với đất sẽ xảy ra một loạt
các phản ứng hoá học gây đông cứng, đóng rắn khối đất được trộn, các phản

ứng hoá học chủ yếu là:
+ Phản ứng thuỷ hoá của ximăng: Ximăng + nước = Hydroxyd ngậm nước
+ Tác dụng của hạt đất sét với các chất thuỷ hoá của ximăng: tạo thành các
chất thuỷ hoá của ximăng, tự đóng rắn thành kết cấu khung xương đá ximăng.
+ Tác dụng Cacbonat hoá: Hydroxid calxi + không khí = Cacbonat canxi (kết tủa rắn)


Sơ đồ công nghệ thi công cọc xi măng đất



2. Phạm vi ứng dụng cọc xi măng đất
– Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu cần phải có
các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng công trình, nhất là những khu vực
có tầng đất yếu khá dày (đến 50m). Một trong những biện pháp xử lý hiệu quả
và kinh tế là dùng Cọc xi măng đất.

– Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và
nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân
bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa
chữa thấm mang cống và đáy cống, sử dụng tường chắn, gia cố đất
xung quanh đường hầm, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền
đường, mố cầu dẫn…

-các loại đất yếu:Đất sét yếu,đất nhiễm thạch cao và bùn


.

Hình1.1 Các ứng dụng của cọc xi măng đất

1.Đường bộ,ổn định lún

2.Ổn định đê cao

3.Mố cầu

4.Thành hố đào

5.Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận
6.Chống nâng đáy hố đào
7.Chống dịch chuyển ngang của móng cọc
8.Bến cảng
9.Đê biển


3.Ưu và nhược điểm
+ Ưu điểm
– Tốc độ thi công cọc rất nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp. Tiết kiệm thời
gian thi công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ.
– Hiệu quả kinh tế cao. Giá thành hạ hơn nhiều so với phương án xử lý khác.
– Rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các
khu vực đất yếu như: bãi bồi, ven sông, ven biển.
– Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước.
– Khả năng xử lý sâu (có thể đến 50m)


- Địa chất nền đất pha cát càng phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy
cao
- Biến dạng nền đất gia cố rất nhỏ vì vậy giảm thiểu ảnh hưởng của lún đối với
các công trình lân cận; tăng sức kháng cắt ổn định nền móng công trình

- Dễ dàng điều chỉnh cường độ cọc bằng cách điều chỉnh hàm lượng xi măng khi
thi công
- Dễ quản lý chất lượng thi công
- Hạn chế ô nhiễm môi trường


+ Nhược điểm
− So với móng cọc với chiều dài cọc lớn thì nó sẽ lún nhiều hơn nhưng vẫn
đảm bảo giới hạn cho phép
− Phụ thuộc nhiều vào công nghệ thi công nên yêu cầu có hệ thống quy chuẩn,
quy
định các quy trình thi công nghiêm ngặt và quy trình nghiệm thu kiểm tra
hoànthiện. Cần nghiên cứu thêm vì công nghệ máy móc, thiết bị hiện đại.

Tiêu chuẩn của nước ngoài thì có Shanghai-Standard ground treatment code
DBJ08-40-94. (Tuy nhiên trong các tài liệu tính toán này chỉ chủ yếu đề cập
đến vấn đề lực thẳng đứng là chính mà chưa thấy đề cập đến vấn đề thiết kế
khi công trình chịu tải trọng ngang.)


4. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ.
+ Tại Việt Nam, tiêu chuẩn thiết kế - thi công – nghiệm thu cọc xi măng
đất là TCXDVN 385 : 2006 "Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ
đất xi măng“ do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng
biên soạn, Vụ Khoa học Công nghệ Xây dựng đề nghị, Bộ Xây dựng
ban hành theo Quyết định số 38/2006/QĐ-BXD ngày 27 tháng 12 năm
2006
+ Tiêu chuẩn của nước ngoài thì có Shanghai-Standard ground
treatment code DBJ08-40-94. (Tuy nhiên trong các tài liệu tính toán này
chỉ chủ yếu đề cập đến vấn đề lực thẳng đứng là chính mà chưa thấy đề

cập đến vấn đề thiết kế khi công trình chịu tải trọng ngang.)


5. CÁCH TÍNH TOÁN CỌC XMĐ
Hiện nay có 3 quan điểm:
- Quan điểm xem cọc xi măng đất làm việc như cọc. Sơ đồ này đòi hỏi trụ phải
có độ cứng tương đối lớn (trụ đá hoặc trụ bê tông - vibro-concrete column) và
các trụ phải được đưa xuống tầng đất chịu tải (bearing layer). Nếu tính theo sơ
đồ này thì lực từ móng chuyền xuống sẽ chủ yếu đi vào các columns (đất nền
dưới móng không chịu tải). Với trụ không được đưa xuống tầng chịu lực, có
thể dùng phương pháp tính với cọc ma sát để tính
- Quan điểm xem các cọc và đất làm việc đồng thời. Nền trụ+đất dưới móng
được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ c, phi được nâng cao
(được tính từ c, phi của đất và của vật liệu làm trụ). Công thức qui đổi c, phi
tương đương dựa trên độ cứng của trụ, đất và diện tích đất được thay thế bởi
trụ.(tính tóan như đối với nền thiên nhiên)
- Một số các nhà khoa học lại đề nghị tính tóan theo ca 2 phương thức trên
nghĩa là sức chịu tải thì tính tóan như "cọc" còn biến dạng thì tính tóan theo
nền


Sở dĩ các quan điểm trên chưa thống nhất bởi vì bản thân vấn đề phức tạp, những
nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm còn hạn chế. Có người đề xuất cách tính
toán như sau:
+ Tính sức chịu tải của một cọc như cọc cứng.
+ Tính số cột cần thiết (Căn cứ lực tác dụng, khả năng chịu tải của đất móng
giữa các cột).
+ Tùy thuộc tỷ lệ diện tích thay thế giữa cột va đất để tính tóan tiếp
- Nếu tỷ lệ này >20% thi coi khối đất+Cột là một khối và tính tóan như một khối
móng quy ước.

- Ngược lại thì tính tóan như móng cọc


6. CÁC KIỂU BỐ TRÍ CỌC:

•

Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cọc theo các mô hình khác nhau. Ví dụ:
Để giảm độ lún bố trí trụ đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Để làm tường
chắn thường tổ chức thành dãy.

Hình A.1 - Thí dụ bố trí cọc trộn khô: 1 Dải; 2 Nhóm, 3
Lưới tam giác, 4 Lưới vuông