BÁO cáo thí nghiệm cọc XI MĂNG đất

Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải

Lớp:64DCCD1

Nhóm 4:

1:Phan Văn Dần
2:Lê Thị Hiền
3:Phạm Thị Hiền
4:Trịnh Hồng Vân
5:Nguyễn Minh Đức
6:Nguyễn Văn Sỹ
7:Hoàng Trung Kiên


BÁO CÁO Thí Nghiệm
Cọc Xi Măng Đất


1

Giới thiệu công nghệ cọc xi măng - đất

Cọc xi măng – đất được nghiên cứu và phát triển đầu tiên tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1960. Hiện nay công nghệ cọc xi
măng – đất được phổ biến trên toàn thế giới. Công nghệ thi công cũng đã phát triển hoàn thiện trộn sâu, trộn tổ hợp có phun tia và
trộn bề mặt.

Ở Việt Nam nước ta, những nghiên cứu được mạnh từ những năm 1980, nhưng số lượng công trình áp dụng công nghệ cọc xi
măng – đất đến nay là rất khiêm tốn. Trong giai đoạn hiện nay, việc hoàn thiện lý thuyết tính toán và thực nghiệm để áp dụng rộng
rãi sẽ đem lại hiệu quả rất lớn trong công nghệ xử lý nền móng nói riêng và sự phát triển ngành xây dựng nói chung ở nước ta.

2

Khái niệm về cọc xi măng - đất

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất,
trụ xi măng đất) -(Deep soil mixing columns,
soil mixingpile)

-

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 dc 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
chuyển lên xi măng dc phun vào nền đất
(bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc
bằng bơm vữa đối với hỗ hợp dạng vữa ướt)


Video về cọc xi măng đất

3

-Phạm vi áp dụng của 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. 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…


3

-Phạm vi áp dụng của cọc xi măng - đất
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.


4

Ưu, nhược điểm của cọc xi măng - đất

1. Ưu điểm:
- Khả năng xử lý sâu đến 50m;

-

Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, tiết kiệm thời gian thi công

- Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều phương án cọc khác, phù hợp trong tình hình kinh tế như hiện nay;
-Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước;
- Rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển;
- Dễ quản lý chất lượng thi công;
- Hạn chế ô nhiễm môi trường.


4

Ưu, nhược điểm của cọc xi măng - đất

2- 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 hoàn thiện. Cần nghiên cứu thêm vì công nghệ máy móc, thiết bị hiện đại.


5

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.)


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.

H.1

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


Các kiểu bố trí cọc

6

H.3

H.2

Hình H.2 - Thí dụ bố trí cọc trùng nhau theo khối

Hình H.3 - Thí dụ bố trí cọc trôn ướt trên mặt đất: 1 Kiểu tường, 2 Kiểu kẻ ô, 3 Kiểu
khối, 4 kiểu diện

6

Các kiểu bố trí cọc

H.4

Hình H.4 - Thí dụ bố trí cọc trộn ướt trên biển:
1- Kiểu khối , 2- Kiểu tường, 3-Kiểu kẻ
ô, 4-Kiểu cột, 5-Cột tiếp xúc, 6- Tường tiếp xúc,7-kẻ ô tiếp xúc,8-khối tiếp xúc

H.5

Hình H.5: - Thí dụ bố trí cọc trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công


7

Tính toán cọc xi măng đất

1. Trình tự tính toán:

Kết quả khảo sát

Xác lập các điều kiện thiết kế

Thí nghiệp trong phòng với đất đại diện và theo tỷ lệ trộn khác nhau

hiện trường

Cơ sở dữ liệu về tương quan

Về cường độ trong phòng và hiệu

Xác lập cường độ thiết kế

Đề xuất giải pháp thi công và sơ bộ xác định kích thước khối gia
cố

Phân tích thiết kế để đáp ứng các yêu cầu chức năng
tổng thể

Điều chỉnh tính năng trộn nếu cường độ và độ đồng nhất chưa

Chế tạo trụ thử để xác nhận cường độ dự tính và độ đồng nhất.

đạt

Thiết kế kĩ thuật thi công, thi công đại trà theo quy định đã đảm bảo chất lượng yêu
cầu


7

Tính toán cọc xi măng đất

2. Về ổn định:

. Về tính toán ổn định, ý tưởng chính trong phương pháp tính toán là quy đổi nền đất yếu sau khi gia cố thành nền tương
đương có cường độ kháng cắt được tăng lên theo tỷ lệ cọc XMĐ gia cố trên một đơn vị diện tích
Cường độ dộ kháng cắt của nền gia cố tính theo công thức:

ctb = cu (1-a) + a cc
Trong đó:
Cu - là sức kháng cắt của đất, tính theo phương pháp trọng số cho nền nhiều lớp;
Cc- là sức kháng cắt của trụ;
a- là tỷ lệ diện tích gia cố; a = n Ac / Bs;
Bc- là diện tích cọc XMĐ gia cố;
As- là diện tích gia cố;


7

Tính toán cọc xi măng đất

3. Về độ lún:

Độ lún tổng (s) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:
S = S1 + S2
Trong đó: S1 là độ lún bản thân khối gia cố.
S2 là độ lún của đất chưa gia cố dưới mũi trụ.
Độ lún của bản thân khối gia cố dc tính theo công thức:

qH
S1 =

qH
=

Etb

aEc + (1-a)Es

Trong đó:
q - tải trọng truyền lên khối gia cố (kN)
H – chiều sâu của khối gia cố (m)
a - tỷ lệ diện tích gia cố (%).
Ec - mô đun đàn hồi của vật liệu cọc, có thể lấy lấy E = (50÷100)C
Es – mô đun biến dạng của đất nền giữa các trụ,
có thể lấy Es = 250Cu


Bảng cường độ chịu nén của 1 số hỗn hợp gia cố đất – xi măng

Cường độ kháng nén 1 trục
Đặc trưng đất tự nhiên
(kg/cm²)
Loại đất

Địa điểm

γk

ω0

LL

LP

G/cm³

%

%

%

IP

Cu

7% XM

12 Xm

28
Kg/m²

90 ngày

28 ngày

90 ngày

ngày
Sét pha

Hà Nội

1,30

45

37

24

13

0,16

3,36

3,97

4,43

4,48

Cát pha

Hà Nam

-

41

-

-

-

-

-

2,24

-

3,12

Sét pha xám đen

Hà Nội

-

62

36

23

13

0,21

-

-

7,39

9,42

Sét pha xám nâu

Hà Nội

-

35

35

27

8

0,12

-

-

4,28

4,82

Sét pha hữu cơ

Hà Nội

-

30

30

19

11

0,23

3,00

4,07

-

-

Sét pha

Hà Nội

1,60

52

37

24

13

0,10

0,61

0,66

2,13

2,50


Sét xám xanh

Hà Nội

-

51

-

-

-

0,01

-

-

2,39

2,55

Đất xét hữu cơ

Hà Nội

-

95

62

40

22

0,21

-

-

0,51

0,82

Sét pha

Hà Nội

1,43

37

30

19

11

0,32

-

-

11,0

19,0

Bùn sét hữu cơ

Hà Nội

γw 1,51

74

54

35

19

0,39

-

-

-

1,22

Bùn sét hữu cơ

Hà Nội

γw 1,54

119

54

36

18

0,19

-

-

0,32

0,51

Sét pha

Hải Dương

1,35

36

27

18

9

-

6,18

6,50

9,13

9,53

Cát pha

Hải Dương

1,35

26

27

19

6

-

3,35

4,21

6,75

7,92

Sét

Hải Dương

1,16

50

46

28

18

0,28

1,63

1,85

3,01

3,95

7

Tính toán cọc xi măng đất

3. Tính chất của xi măng đất

Cường độ chịu nén của xi măng – đất từ 2 ÷ 25 N/mm², phụ thuộc vào hàm lượng xi măng và tỷ lệ đất còn lại trong khối xi măng đất. Lượng xi măng tối ưu theo thể tích để gia cố hiệu quả các loại đất theo tiêu chuẩn TCVN 5747-1993:

Loại đất

% xi măng theo thể tích

GP, SP và SW

6 ÷ 10

CL, ML và MH

8 ÷ 12

CL, CH

10 ÷ 14

Bảng hàm lượng xi măng cần thiết theo thể tích đề ra cố hiểu quả với các loại đất khác nhau


7

Tính toán cọc xi măng đất

3. Tính chất của xi măng đất
Ngoài ra nếu sử dụng công nghệ của Nhật Bản bằng loại máy TENUOCOLUMN thì tỷ lệ xi măng, tỷ lệ N/X và cường độ của mẫu được trình
bày trong bảng:

Lượng xi măng

Tỷ lệ N/X

Cường độ mẫu

(kg/m³)

(%)

(Kg/cm²)

Cát

250

120

41,8

Bùn, sét

226

100

30

Á cát

150

60

17,1

Đất lẫn hữu cơ

350

60

15,7

Than bun

325

60

16,4

Loại đất tại chỗ

Bảng các chỉ tiêu khi sử dụng máy TENUOCOLUMN


8

Nguyên lý thông dụng:

Công nghệ
trộn ướt

Công nghệ
trộn khô


8

Nguyên lý thông dụng:
1. Công nghệ trộn ướt:

Công nghệ trộn ướt ( khoan
phụt vữa cao áp) là một quá
trình bê tông hóa chất. Nhờ
có tia nước và tia vữa phun
ra với áp suất cao và tốc độ
lớn các phần tử xung quanh
lỗ khoan bị xói tơi và hòa trộn
với vữa phụt đông cứng tạo
ra một khối đồng nhất “xi măng
- đất”. Nguyên lý công nghệ
theo 3 cách sau: công nghệ đơn pha, công nghệ hai pha và công nghệ ba pha

Nguyên lý thông dụng:

8

1. Công nghệ trộn ướt:
Quy trình thi công theo công nghệ trộn ướt có thể theo 5 bước sau:

Bước 1: Đinh vị máy khoan vào đúng
vị trí khoan cọc
Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất xuống
đến độ sâu theo thiết kế.
Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo quy
định và trộn đều trong khi mũi khoan
đang đi xuống.
Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan đi
xuống, bơm vữa và trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa theo đúng thiết kế.
Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng
khoan và dừng bơm vữa và tiền hành
quay mũi ngược lại và rút cần khoan lên, kết hợp trộn đều 1 lần và nén chặt vữa trong lòng cọc, nhờ cấu tạo mũi khoan.
Bước 6: Sau khi mũi khoan được rút lên khỏi miệng hố khoan, 01 cây cọc vữa được hoàn thành. Thực hiện công tác dọn dẹp
phần phôi vữa rơi vãi ở hố khoan, chuyển máy sang vị trị cọc mới.


8

Nguyên lý thông dụng:
2. Công nghệ trộn khô:

Công nghệ này sử dụng
cần khoan có gắn các
cánh cắt đất, chúng cắt
đất sau đó trộn đất với
xi măng khô bơm theo
trục khoan để tạo thành
một trụ - cọc đất xi
măng. Ngoài xi măng,
các loại bột khô và các
thành phần kích thước
hạt nhỏ hơn 5mm cũng
có thể được sử dụng.


8

Nguyên lý thông dụng:
2. Công nghệ trộn khô:

Quy trình thi công theo công nghệ trộn khô có thể theo 5 bước sau:

Bước 1: Đinh vị máy khoan vào
đúng vị trí kho- an cọc bằng máy
toàn đạc điện tử.
Bước 2: Bắt đầu khoan, mũi
khoan đi xuống độ sâu theo
thiết kế đồng thời phá tơi đất.
Bước 3: Bắt đầu phun xi
măng và trộn đều vào đất trong
khi mũi khoan đang đi lên.

Bước 4: Hành trình khoan xoay
bơm và trộn đều xi măng vào
đất lưu lượng đúng thiết kế.
Bước 5: Kết thúc thi công cọc xi măng đất theo đúng độ sâu theo thiết kế.