CƠ SỞ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT - XI MĂNG

Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, các khu công nghiệptập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới … đang được xây dựng với tốc độngày càng lớn. Các công trình xây dựng thường tập trung ở những nơi có điều kiệnkinh tế, giao thông thuận lợi nhưng lại bất lợi về điều kiện địa chất công trình. Tạiđây, cấu trúc nền thường rất phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày lớn, phânbố ngay trên mặt. Khi xây dựng các công trình có quy mô, tải trọng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT - XI MĂNGCƠ SỞ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT - XI MĂNG - VÔI by Bichuoi on Fri Nov 23, 2007 12:31 amCƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP gia cốnền đất yếuBẰNG cọc cát - xi măng - VÔITẠ ĐỨC THỊNH1, VŨ THIẾT HÙNG21Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội2Viện nghiên cứu Địa chất và khoáng sản, Thanh Xuân, Hà NộiTóm tắt: Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát – xi măng – vôi là mộtphương pháp mới được áp dụng có hiệu quả trong một số công trình xây dựng. Tuynhiên, để có thể áp dụng rộng rãi phương pháp này ở các quy mô xây dựng nhỏ và lớncần phải xây dựng một cơ sở phương pháp luận chắc chắn cho phương pháp này.Điều cơ bản là phải dựa trên sự phân tích cơ chế và các quá trình hoá lý khi gia cố nềnđất của công trình, như là: quá trình nén chặt cơ học, quá trình cố kết, quá trình giatăng cường độ của cọc và đất nền, cũng như các nguyên tắc đo đạc sức chịu tải vàbiến dạng của nền đất sau gia cố.ĐẶT VẤN ĐỀNước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, các khu công nghiệptập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới … đang được xây dựng với tốc độngày càng lớn. Các công trình xây dựng thường tập trung ở những nơi có điều kiệnkinh tế, giao thông thuận lợi nhưng lại bất lợi về điều kiện địa chất công trình. Tạiđây, cấu trúc nền thường rất phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày lớn, phânbố ngay trên mặt. Khi xây dựng các công trình có quy mô, tải trọng vừa và nhỏ, việclựa chọn giải pháp nền móng thường gặp nhiều khó khăn. Khó khăn là ở chỗ, chọngiải pháp cọc bê tông cốt thép thì giá thành cao, chọn giải pháp gia cố nền bằng cọc trevà cọc tràm thì cơ sở lý thuyết không rõ ràng, chiều sâu gia cố hạn chế, thi công bằngphương pháp thủ công nên tiến độ chậm, hiệu quả kinh tế không cao. Vì vậy, nghiêncứu giải pháp gia cố nền móng thích hợp cho các công trình có quy mô, tải trọng vừavà nhỏ xây dựng trên nền đất yếu là nhu cầu cấp bách và thiết thực.Một vài năm gần đây, ở một số địa phương đã mạnh dạn áp dụng phương pháp gia cốnền đất yếu bằng cọc cát - xi măng - vôi phục vụ xây dựng các công trình có quy môvừa và nhỏ [Tạ Đức Thịnh và nnk, 2001. Báo cáo nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằngcọc cát - xi măng - vôi. Lưu trữ Đại học Mỏ - Địa chất]. Đây là phương pháp mới,phát huy được những ưu điểm của phương pháp gia cố bằng cọc cát, cọc đất - ximăng, đất - vôi, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, phù hợp với điều kiệnViệt Nam nên làm giảm giá thành công trình, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên,việc áp dụng rộng rãi phương pháp này vẫn còn bị hạn chế, một phần là do chưa xâydựng được cơ sở lý thuyết và thực nghiệm vững chắc, phần khác là do công nghệ thicông còn lạc hậu. Do đó, bài toán đặt ra là phải xây dựng được cơ sở lý thuyết chophương pháp, tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng và hoàn thiệncông nghệ thi công. Công việc này đňi hỏi nhiều thời gian, công sức và kinh phí củanhiều tổ chức, nhiều cá nhân cùng tham gia. Có như vậy, giải pháp gia cố nền đấtyếu bằng cọc cát - xi măng - vôi mới có thể được áp dụng rộng rãi trong thực tế xâydựng, mang lại hiệu quả kinh tế cao.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP gia cố nền đất yếu BẰNGcọc cát - xi măng - VÔICũng như các phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu khác, phương pháp gia cốnền đất yếu bằng cọc cát - xi măng - vôi nhằm thay đổi tính chất cơ lý của đất theohướng nâng cao sức chịu tải, giảm biến dạng của nền. Vấn đề là cần làm sáng tỏ cơchế của quá trình gia tăng cường độ của đất, xác định các quá trình nào sẽ xảy ra trongđất khi gia cố nền bằng cọc cát - xi măng - vôi. Làm sáng tỏ cơ chế của những quátrình cơ học và hoá lý xảy ra trong đất, hoàn thiện phương pháp tính toán nền chính làđã xây dựng được cơ sở lý thuyết của phương pháp.Trên cơ sở phân tích lý thuyết các phương pháp gia cố nền bằng cọc cát, cọc đất - ximăng, đất - vôi có thể nhận thấy, khi gia cố nền đất yếu bằng cọc cát - xi măng -vôi, trong nền đất sẽ diễn ra các quá trình cơ học và hoá lý sau đây:1. Quá trình nén chặt cơ họcGia cố nền bằng cọc cát - xi măng - vôi là dùng thiết bị chuyên dụng đưa một lượngvật liệu vào nền đất dưới dạng cọc hỗn hợp cát - xi măng - vôi. Lượng vật liệu cát,xi măng và vôi này sẽ chiếm chỗ các lỗ hổng trong đất làm cho độ lỗ rỗng giảm đi,các hạt đất sắp xếp lại, kết quả là đất nền được nén chặt. Xét một khối đất có thểtích ban đầu Vo , thể tích hạt rắn Vho , thể tích lỗ rỗng ban đầu Vro, ta có:Vo = Vho + Vro (1)Sau khi gia cố, thể tích khối đất sẽ là V, thể tích hạt rắn là Vh, thể tích lỗ rỗng Vr :V = Vh + Vr (2)Như vậy, sự thay đổi thể tích khối đất là:D V = Vo – V (3)= (Vho + Vro) - (Vh + Vr)Thể tích các hạt rắn được coi như không đổi trong quá trình gia cố, nghĩa là Vho = Vh ,do đó :D V = Vro - VrD V = D Vr (4)Biểu thức (4) cho thấy: sự thay đổi thể tích khối đất khi gia cố chính là sự thay đổithể tích lỗ rỗng trong khối đất.Như vậy, k ...