BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN THUỶ CÔNG
_______o0o_______ Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp xử lý nền móng công trình
Thuỷ lợi trên vùng đất yếu Đồng bằng Sông Cửu long bằng
cột Đất – Ximăng khoan trộn sâu.
Tên cơ quan chủ trì đề tài:
Viện Khoa học Thuỷ lợi
Địa chỉ: 171- Tây sơn - Đống Đa – Hà nội
Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: ThS. Phùng Vĩnh An
Địa chỉ: Viện Thuỷ công; số 3 Ngõ 95, Chùa Bộc, Hà nội
Người thực hiện:
Ks. Nguyễn Đình Hải BÁO CÁO TỔNG KẾT:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NHƯ HÀM LƯỢNG
XIMĂNG, THỜI GIAN ĐẾN CƯỜNG ĐỘ NÉN R
N
, CƯỜNG ĐỘ KÉO R
K
,
CƯỜNG ĐỘ UỐN R
U
, MÔĐUN BIẾN DẠNG (E) VÀ HỆ SỐ THẤM K
BẰNG CÁC MẪU TRÊN HIỆN TRƯỜNG
1.2.2.2 Trầm tích hệ Cần Giờ (QIV2-3cg) 17
1.2.2.3 Phân vùng đất yếu 19
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 22
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU XI MĂNG THI CÔNG BẰNG CÔNG
NGHỆ TRỘN SÂU QUA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 24
2.1 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1.1 Mục tiêu 24
2.1.2 Nội dung 24
2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 25
2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25
2.2.1 Kết quả nghiên cứu ở Cần Thơ và Hậu Giang 25
2.2.1.1 Địa chất tại khu vực thí nghiệm 25
2.2.1.2 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất thi công bằng
công nghệ trộn kiểu tia 26
2.2.1.3 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất thi công bằng
công nghệ trộn kiểu cơ khí 29
2.2.2 Kết quả nghiên cứu ở Cà Mau 33
2.2.2.1 Địa chất tại khu vực thí nghiệm 33
2.2.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước tại khu vực thí nghiệm 34
2.2.2.3 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất 36
2.2.2.4 Tóm tắt kết quả thí nghiệm nén tĩnh 40
2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 43
CHƯƠNG 3: HƯỚNG DẪN KHẢO SÁT THIẾT KẾ CỌC XIMĂNG ĐẤT THI
CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU 45
3.1 KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT 45
3.1.1 Các chỉ tiêu cơ, lý, hoá 45
XIMĂNG ĐẤT THI CÔNG BẰNG KIỂU TRỘN TIA 78
5.1 THI CÔNG 78
5.1.1 Phạm vi ứng dụng 78
5.1.2 Các công việc chuẩn bị trước khi thi công đại trà 78
5.1.3 Thi công đại trà 79
5.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỘT XIMĂNG - ĐẤT 81
5.2.1 Những vấn đề cần lưu ý khi giám sát và kiểm tra 81
5.2.2 Đánh giá về kích thước hình học 81
5.2.3 Đánh giá về chất lượng cọc 81
5.2.3.1 Phương pháp khoan lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng 81
5.2.3.2 Phương nén tĩnh 82
5.2.3.3 Phương pháp biến dạng nhỏ 82
5.3 NGHIỆM THU 83
CHƯƠNG 6: ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP TRỘN
KIỂU CƠ KHÍ VÀ PHƯƠNG PHÁP TRỘN KIỂU TIA 85
6.1 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
TRỘN KIỂU TIA 85
6.1.1 Công trình xây mới 85
6.1.1.1 Thi công trên cạn 85
6.1.1.2 Thi công dưới nước 94
6.1.2 Công trình nâng cấp sửa chữa 98
6.1.2.1 Thi công trên cạn 98
6.1.2.2 Thi công dưới nước 104
6.2 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
TRỘN KIỂU CƠ KHÍ 110
6.2.1 Thi công trên cạn 110
PHỤ LỤC D. THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG NÉN CỦA
MẪU XI MĂNG ĐẤT 136
PHỤ LỤC E. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG CỌC THỬ 140
PHỤ LỤC F. BIỂU MẪU THUYẾT MINH HIỆU CHỈNH KẾT QỦA TÍNH TOÁN
KHI THI CÔNG THỬ NGHIỆM 142
PHỤ LỤC G. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG ĐẠI TRÀ 144
PHỤ LỤC H. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG TRONG NGÀY 146
PHỤ LỤC K. BIỂU MẪU THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC THỬ 147
PHỤ LỤC L. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN MỘT TRỤC NỞ HÔNG 150
PHỤ LỤC M. BIỂU MẪU KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC (UU) 151
PHỤ LỤC N. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 152
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của bùn ở một số địa phương 13
Bảng 1.2 Phân loại than bùn theo địa chất công trình 14
Bảng 1.3 Phân loại than bùn theo tính chất cơ lý 14
Bảng 1.4 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý 16
Bảng 1.5 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông-biển 17
Bảng 1.6 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch mềm yếu hệ Cần Giờ 18
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích hệ Bình Chánh 18
Bảng 1.8 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích đầm lầy sông 19
Bảng 2.1 Thông số vật lý của các lớp địa chất tại khu vực thí nghiệm 25
Bảng 2.2 Phân bố cường độ nén cọc xi măng đất 26
Bảng 2.3 Cường độ kháng nén của mẫu 300 kg/m
Bảng 6.4 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 87
Bảng 6.5 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 88
Bảng 6.6 Tính toán định mức lao động cơ sở 88
Bảng 6.7 Tính toán định mức hao phí lao động 89
Bảng 6.8 Hao phí nhân công bằng vận dụng định mức có sẵn 89
Bảng 6.9 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng
máy khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 89
Bảng 6.10 Tính toán định mức năng suất máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.11 Tính toán định mức hao phí máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.12 Tính toán định mức năng suất ca máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.13 Tính toán định mức hao phí máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 92
Bảng 6.14 Tính toán hao phí máy thi công bằng vận dụng định mức có sẵn 92
Bảng 6.15 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc
bằng máy khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 92
Bảng 6.16 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan
phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 93
Bảng 6.17 Tính toán hao phí vật liệu vận dụng định mức công bố 94
Bảng 6.18 Tính toán hao phí nhân công vận dụng định mức công bố 95
Bảng 6.19 Tính toán hao phí máy thi công vận dụng định mức công bố 95
Bảng 6.20 Tính toán định mức năng suất ca máy Xà lan theo số liệu khảo sát 96
Bảng 6.21 Tính toán định mức hao phí máy Xà lan theo số liệu khảo sát 97
Bảng 6.22 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc
bằng máy khoan phụt cao áp, dưới nước cho công trình xây mới 97
Bảng 6.23 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan
Bảng 6.42 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc
theo kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, trên cạn 114
Bảng 6.43 Tính toán định mức năng suất máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát115
Bảng 6.44 Tính toán định mức hao phí máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 115
Bảng 6.45 Tính toán định mức năng suất ca máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 116
Bảng 6.46 Tính toán định mức hao phí máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 116
Bảng 6.47 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng
cọc bằng máy khoan phụt thuần áp, trên cạn 116
Bảng 6.48 Định mức công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt thuần áp, trên cạn 117
Bảng 6.49 Tính toán hao phí vật liệu theo phương pháp thống kê – phân tích 118
Bảng 6.50 Tính toán hao phí xi măng PCB30 theo thiết kế 119
Bảng 6.51 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc theo
kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 119
Bảng 6.52 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 120
Bảng 6.53 Tính toán định mức lao động cơ sở 121
Bảng 6.54 Tính toán định mức hao phí lao động 121
Bảng 6.55 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc
theo kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 121
Bảng 6.56 Tính toán hao phí máy thi công vận dụng định mức công bố 122
Bảng 6.57 Tính toán định mức năng suất ca máy Xà lan theo số liệu khảo sát 123
Bảng 6.58 Tính toán định mức hao phí máy Xà lan theo số liệu khảo sát 123
Bảng 6.59 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng
cọc bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 123
và 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường . 31
Hình 2.7. Tương quan hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi
7, 14 và 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 32
Hình 2.8. Sự phát triển của góc ma sát trong theo thời gian của mẫu 250 kg/m
3
32
Hình 2.9. Sự phát triển của lực dính theo thời gian của mẫu 250 kg/m
3
32
Hình 2.10. Tương quan q
u
(kN/m
2
) và ϕ (độ), c (kN/m
2
). 33
Hình 2.11. Vị trí lấy mẫu nước thí nghiệm 35
Hình 2.12. Quan hệ hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi 14,
28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường . 38
Hình 2.13. Tương quan hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi
14, 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 38
Hình 2.14. Sự phát triển của góc ma sát trong theo thời gian của mẫu 350 kg/m
3
39
Hình 2.15. Sự phát triển của lực dính theo thời gian của mẫu 350 kg/m
3
Hình 4.1. Trình tự thi công cọc xi măng đất 67
Hình 4.2. Trình tự thi công một cọc xi măng đất 69
Hình 4.3. Các dạng hành trình trộn 71
Hình 4.4. Sơ đồ quản lý chất lượng 72
Hình 4.5. Hệ thống theo dõi thi công 72
1
TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển về kinh tế - xã hội của đất nước,
nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng tăng mạnh, đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Hồng
và Đồng bằng sông Cửu Long. Việc xây dựng công trình trên những vùng có điều kiện
địa chất yếu, phức tạp như đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long…vv đòi
hỏi các nhà kỹ thuật xây dựng phải không ngừng tìm kiếm và áp dụng các tiến bộ kỹ
thuật mới nhằm đáp ứng các tiêu chí về kỹ thuật, giảm giá thành và rút ngắn thời gian
thi công.
Để đáp ứng các tiêu chí đưa ra ở trên và nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng xử lý
đất yếu phục vụ cho việc xây dựng công trình, công nghệ trộn sâu CDM đã được nghiên
cứu và đưa vào áp dụng ở Việt Nam. Ngay từ nhữ
ng năm đầu của thập kỷ 80, Viện
Khoa học công nghệ Xây dựng đã tiến hành nghiên cứu phương pháp gia cố nền đất yếu
bằng công nghệ CDM thi công theo kiểu cơ khí. Từ đó đến nay, phương pháp này đã đạt
được một số kết quả nhất định trong việc nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Tuy
nhiên, đối với việc xử lý nền móng công trình ở vùng đồng bằng sông Cử
u Long
(ĐBSCL), việc ứng dụng phương pháp trộn cơ khí còn bộc lộ nhiều vấn đề cần được
nghiên cứu bổ sung trong đề tài này, đó là những vấn đề về thiết kế, kiểm tra nghiệm thu
và đơn giá. Mặc dù giá thành rẻ hơn và khả năng thi công nhanh hơn nhưng do có nhiều
hạn chế như: thiết bị nặng (> 50T), cồng kềnh (cao hơn 3m) và khả năng xử lý hạn ch
ế
các công trình Thủy lợi bằng công nghệ CDM. Đây là nộ
i dung hướng dẫn thiết kế và
thi công xử lý đất yếu bằng CDM. Do đặc thù của từng công nghệ vì vậy, phương pháp
trộn khô và phương pháp trộn ướt có những điểm giống và khác nhau; giống nhau về
phương pháp khảo sát thiết kế, khác nhau về phương pháp thi công, kiểm tra nghiệm thu
và định mức đơn giá. Để thống nhất toàn bộ nội dung nhằm giúp cho người kỹ sư thiết
kế có thể tham khả
o một cách tốt nhất, nội dung này được chia làm 3 phần: (1) Hướng
dẫn khảo sát, thiết kế là phần chung cho cả 2 phương pháp trộn, trong đó đưa các (dự
thảo) quy trình thí nghiệm cọc xi măng đất trên hiện trường và (dự thảo) hướng dẫn thí
nghiệm trong phòng; (2) (dự thảo) quy trình thi công, phần này được chia làm hai phần
nhỏ ứng với hai phương pháp trộn; (3) Xây dựng định mức - đơn giá, nội dung này cũng
được chia thành hai phần nh
ỏ tương ứng với hai phương pháp nói trên.
Nội dung 4: (dự thảo) hướng dẫn đánh giá chất lượng cột xi măng-đất khi xử lý đất
yếu bằng CDM. Nội dung này đề cập đến vấn đề đánh giá chất lượng cọc xi măng đất
phục vụ cho công tác kiểm tra và nghiệm thu. Vì vật liệu xi măng đất được tạo ra từ hai
phương pháp khác nhau, do vậy các phương pháp kiểm tra cũng có nhữ
ng phương pháp
chung phổ biến và có những phương pháp riêng khác phù hợp với từng phương pháp
trộn. Để thuận tiện cho kỹ sư thiết kế và để đạt được tính thống nhất cao trong việc xây
dựng hướng dẫn, nội dung (dự thảo) hướng dẫn đánh giá chất lượng cọc xi măng-đất
này được trình bày tiếp theo sau nội dung hướng dẫn (dự thảo) thi công theo từng
phương pháp trộn. Các phươ
ng pháp thí nghiệm kiểm tra cụ thể được biên soạn thành
các phụ lục, để tra sau khi xem xét nội dung phương pháp thí nghiệm theo các phương
pháp trộn khác nhau.
3
Nội dung 5: ứng dụng thí nghiệm sức chịu tải trên hiện trường và thiết kế một đồ
án xử lý nền móng các công trình Thủy lợi ở ĐBSCL. Đây là nội dung khó nhất và mất
m trong quá trình ứng dụng thực
tế của chúng ta. Đó là những thuận lợi lớn mà chỉ cách đây mấy năm chúng ta không thể
có. Những thuận lợi nói trên sẽ góp phần thúc đẩy việc ứng dụng nhanh công nghệ vào
sản xuất. Đóng góp một phần vào công cuộc hiện đại hóa đất nước.
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU
1.1.1 Ứng dụng công nghệ trộn sâu và vật liệu xi măng - đất trên thế giới
Công nghệ trộn sâu (DM) tạo cọc xi măng - đất (XMĐ) là công nghệ trộn xi măng
với đất tại chỗ dưới sâu. Cọc XMĐ sử dụng khá rộng rãi trong xử lý nền móng các công
trình xây dựng. Mục đích gia cố của công nghệ là làm tăng cường độ, khống chế biến
dạng, giảm tính thấm của đất yếu hoặc đất co ngót hoặc để vệ sinh các khu nhiễm độc
(làm thay đổi
đất, nâng cao chất lượng của đất bằng cách cứng hóa tại chỗ).
Từ năm 1960, Nhật Bản là nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu và phát triển công
nghệ DM. Những nghiên cứu đầu tiên bắt đầu từ Viện nghiên cứu Cảng và Đường thủy,
tại phòng thí nghiệm Quốc gia đặt tại Bộ Giao thông, với đề tài đất trộn vôi (viết tắt
tiếng Anh là DLM). Đất ở các vùng ven biển khác nhau được đư
a về phòng thí nghiệm
và trộn với vôi làm chất gia cố để tìm ra tỉ lệ trộn thích hợp và hiệu quả của việc trộn.
Công nghệ DLM đã đưa vào ứng dụng trên toàn quốc và vùng Đông Nam Á từ năm
1974. Năm 1975, phương pháp trộn ướt sử dụng chất kết dính là xi măng (viết tắt tiếng
Anh là CDM) ra đời.
Các thí nghiệm trong phòng và quan trắc hiện trường nhằm đánh giá tính năng kỹ
thuật c
ủa đất được gia cố nhằm thiết lập phương pháp thiết kế và cải tiến thiết bị (Jerashi
và nnk, 1985; Suzuki và nnk, 1988; Kitazume, 1996) đã nghiên cứu ứng xử của đất trên
mô hình bằng máy li tâm. Những nghiên cứu về khả năng chịu động đất (Inatomi và
Song song với Viện nghiên cứu Cảng và Đường thủy, nhiều Viện nghiên cứu khác
nằm trong các tập đoàn xây dựng cũng công bố các kết quả nghiên cứu về DM. Ví dụ,
Viện nghiên cứu Takenaka đã nghiên cứu về các đặc tính của bê tông đất (BTĐ) và đặc
đi
ểm kỹ thuật của chúng (Niina và nnk, 1981; Kawasaki và nnk, 1981; Saitoh và nnk,
1982; Suzuki và nnk, 1986).
Về mặt công nghệ, các nghiên cứu đã tiếp tục tập trung vào phương pháp phụt áp
suất cao, công nghệ tạo ra cột xi măng-đất có hình dạng khác nhau (như cột chữ nhật),
hoặc nghiên cứu vật liệu phụt (Asano và nnk, 1996) trên cùng một nguyên lý phụt. Do
đó, DM được phân thành nhiều họ khác nhau.
Theo thống kê của Hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80~96
có 2345 dự án, sử dụ
ng 26 triệu m
3
ximăng-đất. Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia
cố bằng DM ở Nhật Bản vào khoảng 23,6 triệu m
3
cho các dự án ngoài biển và trong đất
liền với khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m
3
. Đến 1994,
hãng SMW Seiko đã thi công 4000 dự án trên toàn thế giới với 12,5 triệu m
2
(7 triệu m
3
).
Tạp chí Tin tức kỹ thuật (ENR) thường xuyên thông báo các thành tựu của DM ở
Nhật Bản, chẳng hạn số 1983 đăng kết quả ứng dụng cho các công trình nền móng thi
công trong nước, số 1989 về tác dụng chống động đất, số 1986 về các tường chống
thấm. Hàng năm, các hội nghị về các công nghệ gia cố nền được tổ chức tại Tokyo,
(Assarson và nnk, 1974).
Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (cao 6 m, dài 8 m) đã được xây dựng ở Phần
Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài
cột về mặt khả năng chịu tải (Rathmayer và Liminen, 1980).
Từ những năm 1970 và đến những năm 1980, các công trình nghiên cứu và ứng
dụng tập trung chủ yếu vào việc tạo ra vật liệu gia cố, t
ối ưu hoá hỗn hợp ứng với các
loại đất khác nhau. Broms and Boman (1977) tổng kết kinh nghiệm thu được từ phương
pháp SLC trong quyển sách hướng dẫn đầu tiên về công nghệ này. Sau đó một số nhà
nghiên cứu khác (Nieminen 1977; Viitanen, 1977; Kujala, 1982) đã nghiên cứu ứng
dụng thạch cao, tro bay làm chất độn để vôi hoá nhanh hơn. Bài viết giới thiệu công
nghệ mới của Eggestad (1983) liên quan đến các hợp chất hoá học dùng để chế tạo chấ
t
gia cố sử dụng trong công nghệ cọc vôi đất.
7
Holin và nnk (1983) khi nghiên cứu ứng xử theo thời gian của hỗn hợp vôi - thạch
cao, đã khuyến cáo rằng tỉ lệ vôi - thạch cao nên nằm trong khoảng 3:1, ứng dụng trong
trường hợp xét đến sự bền vững lâu dài của cọc DM.
Trong những năm 1980, công trình nghiên cứu của Kujala và Lahtinen, với
khoảng 3000 mẫu lấy tại 29 vị trí ở Phần Lan đã được làm thí nghiệm nhằm tìm hiểu
phản ứng gia cố. Trên cơ
sở những kinh nghiệm thu được, quyển sách hướng dẫn thiết
kế mới (STO-91) đã được xuất bản ở nước này.
Năm 1991, Sở Địa chất thành phố Helsinki đã nghiên cứu khả năng giảm giá
thành xây dựng qua chi phí vận chuyển để xử lý các lớp đất yếu bằng cách gia cố từng
khối. Chất gia cố được sử dụng là vôi, xi măng, xỉ lò cao và các sản phẩm sunfua hoá
từ
các nhà máy nhiệt điện. Mức độ ổn định của hỗn hợp đó được rút ra từ các thí
nghiệm hiện trường, trên các công trình thực tế (Karltedt và Halkola, 1993).
Kukko và Ruohomaki (1995) báo cáo các kết quả của 1355 thí nghiệm trong
. Giá
thành khoảng 7~12 selling/m
3
.
Thị trường tại các nước vùng Bantich và Na Uy tuy nhỏ, nhưng rất có tiềm năng.
Tại các nước châu Âu khác tuy chưa có số liệu chính xác, nhưng có thể khẳng định thị
trường tại các nước như Anh, Pháp, Đức, Ý chưa thể bằng ở vùng Scandinavơ. Những
nước này chủ yếu dùng công nghệ DM để ngăn chặn và chôn lấp các chất thải nguy
hiểm. Viện Hàn lâm khoa học Bungari cũng đã công bố những kế
t quả nghiên cứu về xi
măng- đất (Angelova và Evastatiev, 1991) và việc ứng dụng công nghệ DM trong cải
tạo các nền đường sắt (Evstatiev và nnk, 1995).
Theo Jasperse và Ryan (1992) công nghệ trộn đất có lịch sử từ những năm 1960
theo sáng chế tại Mỹ. Liver và Bruce (1996) đã ghi nhận sự đóng góp của công ty
Instrusion Prepakt sử dụng thiết bị trộn cơ khí để trộn xi măng với đất làm thành các
cọc tạo ra một phần móng và tường chắn.
Mặc dù lúc bấy giờ DM được chấp nhận rộng rãi ở Nhật Bản và Thụy Điển, các
công ty xây dựng của Mỹ vẫn không mặn mà với công nghệ này, cũng không đầu tư
cho công tác nghiên cứu và phát triển bởi họ cho rằng đó không phải là một công nghệ
có hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ với những thành công đáng ghi
nhận ở Nhật Bản đã mở
đường cho công nghệ DM vào Mỹ. Vào cuối những năm 80,
một thế hệ thiết bị trộn đất mới đã được đưa vào Mỹ (Jasperse và Ryan, 1987) để bảo
vệ kết cấu đất khỏi bị hoá lỏng dưới tác dụng của động đất.
Từ đó trở đi, chính người sử dụng ở Mỹ đã tiếp tục sử dụng DM trong cải tạo
nâng c
ấp các đập đất, qua đó đã đóng vai trò kích thích phát triển công nghệ này. Trong
cải tạo các đập đất, người ta đã tạo ra các tường chống thấm trong thân đập. Ví dụ như
đập đất Lockington ở Ohio (Walker, 1994); đập đất Jackson Lake ở Wyoming (Taki và
Yang, 1991); đập đất Cushman ở Washington (Yang và Takeshima, 1994) v.v
các vật chất hữu cơ và muối dễ hòa tan trong sét QIV đến chất lượng cải tạo.
Năm 1999, nhóm nghiên cứu do TS. Tạ Đức Thịnh đã nghiên cứu và ứng dụng
phương pháp cọc đất – vôi – xi mă
ng. Kết quả đã đưa ra được hàm lượng cho từng chất
kết dính tham gia vào hỗn hợp cải tạo tại trường trung học Thái Thụy – Thái Bình.
Năm 2000, công nghệ DM đã được GS Nguyễn Bá Kế miêu tả trong quyển “Xử lý
sự cố nền móng công trình”
Năm 2001, Công ty Hacules kết hợp với Công ty Phát triển Kỹ thuật Xây Dựng thi
công cột xi măng – đất làm nền móng cho bể chứa xăng dầu tại khu công nghiệp Trà
Nóc, C
ần Thơ với khối lượng 50.000m dài.
Năm 2002, đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc XMĐ vào xây dựng các công
trình trên nền đất yếu ở Việt Nam. Cụ thể như: dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử
dụng 4000m cọc XMĐ có đường kính 600cm thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho bồn
10
chứa xăng dầu đường kính 35m, cao 4m ở Cần Thơ. Cùng thời gian này, Viện KHCN
Xây dựng đã có đề tài nghiên cứu về cọc xi măng – vôi.
Năm 2003, một việt kiều ở Nhật đã thành lập công ty xử lý nền móng tại TP Hồ
Chí Minh, ứng dụng thiết bị trộn khô để tạo cọc XMĐ lồng ống thép. Cọc XMĐ lồng
ống thép cho phép ứng dụng cho các nhà cao tầng (đến 15 tầng) thay th
ế cho cọc nhồi,
rẻ và thi công nhanh hơn.
Năm 2004, cọc XMĐ được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện
Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng). Các dự
án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý khoảng 20m. Cũng trong thời gian
này, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp
(Jetgrouting) từ Nhật Bản. Đề tài đã bước đầu có những nghiên cứu thực nghiệm về sức
chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng
xi măng đến tính chất của XMĐ nhằm ứng dụng cột XMĐ vào xử lý đất yếu, chống
thấm cho các công trình Thủy lợi. Các kết quả nghiên cứu này đã bắ
Bước sang năm 2009, nhiều công trình có sử dụng cọc xi măng đất để xử lý nền
tiếp tục được triển khai. Đáng chú ý tại khu vực Miền Trung một số công trình lần đầu
tiên mới được thiết kế xử lý nền bằng cọc xi măng đất như công trình Kè Kiến Giang –
Quảng Bình, Cống Hói Đại – Quảng Bình, công trình đập Khe Ngang – Huế. Với các
công trình này, nh
ững kiến thức thực tế thu được suốt từ năm 2002 đến nay trên những
công trình ở vùng đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long không phù hợp.
Vì vậy, tại các công trình này, đã bộc lộ một số vấn đề về công tác thiết kế và thi công.
Đặc biệt là chất lượng của cọc xi măng đất trong quá trình thi công xử lý như cọc không
đủ đường kính, không đủ chiều sâu, cường độ cọc v
ới hàm lượng 300 Kg/m
3
không đạt
q
u
= 7 Kg/cm
2
.
Năm 2010, chưa bao giờ vấn đề về tiêu chuẩn thiết kế, thi công và kiểm tra nghiệm
thu lại được các cơ quan hữu quan quan tâm đến như vậy. Từ các đơn vị tư vấn thiết kế,
các cơ quan quản lý nhà nước, các cơ quan về pháp luật ngày đêm thúc giục cho ra đời
tiêu chuẩn để đáp ứng yêu cầu về sản xuất. Thêm vào đó, một sự kiện trong lĩnh vực xây
dựng công trình đã xảy ra đó là sự cố đê nối tiếp cống Trà Linh – Thái Bình. Đây là một
công trình trọng điểm chống lũ của tỉnh Thái Bình. Khi sự cố xảy ra, các đơn vị tư vấn
và các cơ quan quản lý đã phải vào cuộc để tìm ra nguyên nhân và tìm các giải pháp
khắc phục với yêu cầu đê phải chống được lũ tiểu mãn và trước ngày 30/6/2010 theo
yêu cầu của ADB. Nhiều phương án
đã được đề xuất, nhưng ngoại trừ phương án xử lý
nền bằng cọc xi măng đất không một phương án nào khác đáp ứng được các yêu cầu nói
trên. Trước tình hình trên, các chuyên gia của Viện Thủy Công đã phải giúp tư vấn
ốc vũng vịnh có thể là cửa sông, tam
giác châu hoặc vịnh biển. Đất yếu nguồn gốc biển có thể được thành tạo ở khu vực nước
nông, khu vực thềm lục địa hoặc khu vực biển sâu. Tùy theo thành phần vật chất,
phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí không gian, điều kiện địa lý và khí hậu
mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, cát hạt mị
n, than bùn, các loại
trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa vv. Việt Nam chúng ta thường gặp các loại đất yếu
sau đây [9]:
1.2.1.1 Bùn
(Ил)
Theo quan điểm địa chất thì bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi
trường nước ngọt hoặc trong môi trường biển, gồm các hạt rất mịn (nhỏ hơn 200 µ) với
tỷ lệ phần trăm các hạt < 2 µ cao, bản chất khoảng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ
ong. Tỷ lệ phần trăm các chất hữu cơ nói chung 10%. Bùn được thành tạo chủ y
ếu do sự
bồi lắng tại các đáy biển, vũng, vịnh, hồ hoặc các bãi bồi cửa sông, nhất là các cửa sông
chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Theo quy
phạm Liên Xô SNIP II-1.62 thì bùn là trầm tích thuộc giai đoạn đầu của quá trình hình
thành đất đá loại sét, được thành tạo trong nước, có sự tham gia của các quá trình vi sinh
vật. Độ ẩm của bùn luôn cao hơn gi
ới hạn chảy, còn hệ số rỗng e > 1 (với á cát và á sét)
13
và e > 1,5 (với sét). Theo thành phần hạt, bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thể là cát
mịn và đều có chứa một hàm lượng hữu cơ nhất định (đôi khi đến 10-12%), càng xuống
sâu hàm lượng này càng giảm. Trong thành phần khoáng vật của bùn biển thường chứa
nhiều khoáng vật sét thuộc nhóm ilit và mônmônilônit. Trong bùn nước ngọt thì có
nhiều ilit và kaolinit.
Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn (bùn có đặc tính là nén chặt không
hạn chế kèm theo sự thoát n
ước tự do), mô dun biến dạng chỉ vào khoảng 1-5 daN/cm
(%)
Giới
hạn
dẻo P
L
(%)
Chỉ
số
dẻo
P
I
Độ
sệt B
Góc
nội ma
sát ϕ,
(độ)
Lực
dính c
(kN/m
2
)
T.P HCM 59,11 10,30 1,59 56,37 31,13 25,24 1,12
An Giang 61,89 10,00 1,67 59,16 35,34 22,82 1,12 6 8
Minh Hải 66,20 9,70 1,79 61,23 36,89 24,34 1,12 5 7
1.2.1.2 Bùn thối(Сапропель)
Bùn thối (Сапропель) - là loại bùn nước ngọt, được hình thành từ sản vật phân rã xác
I Độ sét ổn định
Ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0
0
C, đào hố
sâu 2m, thành thẳng đứng có thể giữ được 5
ngày đêm không bị biến dạng, mực nước
ngầm sâu dưới 0,5-1,2m trên có các loại cây
như sú vẹt.
1,0
II
Độ sét không ổn
định
ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0
0
C, đào hố
sâu 2m, thành thẳng đứng thì không thể giữ
được trong 5 ngày đêm. Địa thế tương đối
thấp và bằng.
0,5-0,8
III
Lỏng, có và
không có lớp vỏ
cứng ở trên mặt
Than bùn phân hủy mạnh, khi bão hòa nước
ở thể lỏng, nước ngầm thường lộ trên mặt, bộ
phận trũng có nước chảy, có các loại cói, sú
vẹt mọc tốt, lớp than bùn có nhiều rễ cây, trên
mặt dày 2-4,5m, người và súc vật đi lại được
< 0,3
Không
ổn định
Hàm nhiều hạt
khoáng. Chủ yếu do
hạt sét tạo thành
15-60 10 5/4 0,05 0,03
III
Rất
không ổn
định
Hàm ít hạt khoáng,
cơ bản thành tạo có
chất hữu cơ
10-15 15 10/3 0,03 0,01
1.2.1.4 Đất than bùn (Грунт заторфованный)
Đất than bùn là loại đất cát và đất sét, chứa 10 đến 50% (theo khối lượng) than bùn
khi cân khô.
1.2.1.5 Đất sét mềm
Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có
cường độ cao hơn so với bùn. Theo cách phân loại thì loại đất này có chỉ số dẻo > 17 và
độ sệt từ 0,5 ÷ 0,7. Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt nhưng cũng có nhiều tính
chất chung của các đất đá thuộc lo
ại sét, đó là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình
hình thành đất đá loại sét. Đất sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như thạch anh, fenspat
(phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn). Các khoáng vật sét này
15
là các silicat alumin có thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và Fe chia thành 3 loại chính
là ilit, kaolinit và môn-mônilônit. Đây là những khoáng vật làm cho đất sét có đặc tính
riêng của nó.
Ilit là một khoáng vật đại biểu của nhóm hidrômica – Hidrômica được thành tạo
dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi, gọi là sự chùng ứng suất. Thời gian mà
ứng suất gây nên biến dạng đang xét giảm đi e = 2,7183 lần g
ọi là chu kỳ chùng ứng
suất. ở đất sét yếu chu kỳ chùng ứng suất thường rất ngắn. Trong tính toán nền móng
công trình gồm các đất có tính lưu biến, người ta dùng phương pháp tính theo độ bền lâu
Copyright: Tài liệu đại học ©