đất Yếu.docx

BÀI THẢO LUẬN CHUYÊN ĐỀ 4: XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU A. NỘI DUNG CHÍNH 1.

Khái niệm đất yếu 1.1 Khái niệm 1.2 Đặc trưng của đất yếu 1.3 Một số loại đất yếu

2.

Mục đích của việc xử lý đất yếu

3. Các phương pháp xử lý nền đường trên nền đất yếu

B.

NỘI DUNG CHI TIẾT:

1. Khái niệm chung về đất yếu 1.1 Khái niệm Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng. Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu. 1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 – 1kG/cm2); Đất có tính nén lún lớn (a> 0,1 cm2/kG); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt lớn ( B > 1); Mo đun biến dạng bé (E< 50kG/cm2); Khả năng chống cắt bé (ϕ, c bé), khả năng thấm nước bé; Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G> 0,8, dung trọng bé;

1.3. Các loại nền đất yếu thường gặp + Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp; + Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn (<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực; + Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%); + Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy. + Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.

2. Mục tiêu xử lý đất yếu -

Ổn định nền đắp Tăng cường độ cho đất yếu dưới tác dụng của tải trọng xe cộ truyền xuống, đảm bảo cho

công trình được bền vững, lâu dài.

3. Các phương pháp xử lý nền đất đường trên đất yếu 3.1 Các biện pháp xử lý dưới tác dụng của thời gian hoặc tải trọng i. Xây dựng nền đắp theo giai đoạn Cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp do vậy để cho nền đường ổn định thì cần tăng dần cường độ của nó lên bằng cách đắp từng lớp một, chờ một thời gian cho nền ổn định, cường độ đất nền tăng lên, khả năng chịu tải lớn hơn thì mới đắp lớp tiếp theo. Phương pháp này có nhược điểm là thời gian xây dựng kéo dài ii. Tăng chiều rộng của nền đường, làm bệ phản áp Khi cường độ chống cắt của nền đất yếu quá nhỏ, không đủ để xây dựng nền đắp theo giai đoạn hoặc khi cần tiến độ thi công nhanh thì có thể dùng bệ phản áp Bệ phản áp có tác dụng như một đối trọng làm tăng ổn định, giảm khả năng trồi đất ra hai bên. iii. -

Biện pháp này có nhược điểm là chiếm dụng diện tích mặt bằng lớn. Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu Tùy theo chiều dày và tính chất của đất yếu mà có thể đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất

yếu. Có thể áp dụng biện pháp này trong các trường hợp sau: + Khi thời hạn đưa vào sử dụng là rất ngắn. + Các đặc trưng cơ học của đất yếu nhỏ + Cao độ thiết kế rất gần cao độ thiên nhiên iv. Giảm trọng lượng nền đất Có thể giảm trọng lượng nền đắp trên nền đất yếu bằng 2 cách: -

Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện địa chất thủy

văn(đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đường cũng như chiều cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm). Nếu là nền đường ở bãi sông có thể giảm mực nước dâng bằng cách tăng khẩu độ cầu Dùng vật liệu nhẹ để đắp. Vật liệu này phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Dung trọng nhỏ + Không ăn mòn bê tông và thép + Có khả năng chịu nén tốt nhưng độ nén lún nhỏ. + Không gây ô nhiễm môi trường v. -

Phương pháp gia tải tạm thời Dùng một tải trọng đặt lên nền đắp(thường là 2-3m nền đắp bổ sung) trong một thời gian

sao cho trong thời gian đó nền đường sẽ đạt được độ lún dự kiến. Phương pháp này cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong thời gian ngắn. Trong các trường hợp sau biện pháp gia tải tạm thời không nên áp dụng: + Chiều cao nền đắp lớn(Nếu đắp thêm sẽ mất ổn định) + Chiều dài lớp đất yếu lớn(>5m) vi. Biện pháp cải tạo điều kiện ổn định và biến dạng của nền đất yếu

Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn và nằm trực tiếp dưới nền đắp thì có thể dùng các biện pháp như làm lớp đệm cát, đệm đá...Trong thực tế thường dụng đệm cát, đệm sỏi đá để thay thế nền đất yếu chiều dày dưới 3m cho các móng công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp dưới bản dày các công trình thủy lợi Biện pháp này không áp dụng khi chiều dày đất yếu lớn hoặc trong các lớp đất yếu có nước ngầm. 1.

Làm lớp đệm cát

Áp dụng khi chiều cao nền đắp 6-9m Lớp đất yếu không quá dày Có nguồn cát ở gần 2.

Làm lớp đệm đá sỏi

Khi đất yếu dưới nền đắp ở trạng thái bão hòa nước có chiều dày <3m và dưới lớp đất yếu là lớp chịu lực tốt và đồng thời xuất hiện nước có áp lực cao dùng lớp đệm cát không thích hợp thì có thể dùng đệm đá hốc, đá dăm, sỏi sạn vii.

Đắp đất trên bè Bè có thể làm bằng tre, gỗ, nứa, bó cành cây Bè có tác dụng mở rộng diện tích, truyền tải trọng và phân bố lại tải trọng tác dụng lên đất yếu Phương pháp này có ưu điểm là thi công đơn giản, vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền. 3.2 Tăng tốc độ cố kết của đất yêu bằng cách sử dụng đường thấm thẳng đứng 3.2.1 Mục đích Nền đất yếu có chiều dày lớn hoặc có hệ số thấm rất nhỏ thì quá trình lún cố kết của nền đất

yếu dưới tải trọng áp dụng sẽ rất lâu. Do vậy, để tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta thường làm các đường thấm thẳng đứng bằng cọ cát hoặc bằng bấc thấm nhằm tạo ra các dòng thấm ngang vào cọc cát hoặc bấc thầm, tiếp tục thoát dọc theo cọc cát hoặc bấc thấm lên mặt đất sau đó thoát ra ngoài qua tầng đệm cát. 3.2.2 Bản chất của phương pháp Đất yếu chặt lại, sức chịu tải, góc nội ma sát và lực dính đơn vị tăng lên là do thoát nước của đất yếu (gọi là sự cố kết).

Để nước trong đất yếu có thể thoát ra ngoài cần có 2 điều kiện: + Phải tạo ra một áp lực lớn hơn áp lực tiền cố kết (áp lực tiền cố kết là áp lực mà đất yếu đã từng chịu trong lịch sử hình thành của nó). + Tạo ra một đường thoát nước 3.2.3 Dùng cọc cát 3.2.3.1 Ưu nhược điểm Ưu điểm: + Cọc cát không chỉ thoát nước mà còn có tác dụng làm chặt đất và cải tạo nền đất yếu. Nếu đường kính cọc cát càng lớn thì nền đất yếu càng được cải thiện tốt. + Khi dùng cọc cát thì trị số mô đun biến dạng của cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh giống nhau nên sự phân bố ứng suất trong nền đất sẽ đồng đều. + Tận dụng vật liệu địa phương + Thoát nước khá tốt + Dùng cọc cát quá trình cố kết của nền tiến triển nhanh hơn so với khi dùng bấc thấm. + Nếu so với cọc cứng (cọc BTCT) thì cọc cát giá thành rẻ hơn rất nhiều. Nhược điểm + Tốc độ thi công chậm + Vùng xáo trộn lớn: Khi khoan lỗ để hạ cọc cát làm đất xung quanh cọ cát bị xáo trộn nhiều, làm bịt chặt các lỗ thoát nước. + Đối với đất quá yếu cọc cát có thể bị gãy gây ra đứt đường thấm của nước cố kết. 3.2.3.2 Trình tự thi công Trải lớp vải địa kỹ thuật. Lớp này có tác dụng ngăn cách giữa lớp đất yếu và lớp đệm cát, làm cho lớp đệm cát luôn sạch và thoát nước tốt. Trong trường hợp đất yếu không làm bẩn tầng đệm cát thì không cần lớp vải địa kỹ thuật. Thi công tầng đệm cát có chiều dày khoảng 1m với 2 nhiệm vụ chính: + Làm đường thoát nước ngang. + Tạo điều kiện cho máy móc hoạt động dễ dàng trong quá trình thi công + Tầng đệm cát cũng phải chia thành từng lớp có chiều dày thích hợp và được đầm nén đến độ chặt yêu cầu. Định vị tất cả các vị trí cọc cát theo hàng dọc và hàng ngang đúng với hồ sơ thiết kế, dùng cọc tre đánh dấu từng vị trí đã định vị. Khoan tạo lỗ: Có thể dùng các phương pháp sau + Tạo lỗ bằng khoan ruột gà. + Tạo lỗ bằng phương pháp xói nước + Tạo lỗ bằng phương pháp nổ mìn dài + Tạo lỗ bằng cách đóng một ống thép xuống đất có mũi bằng gỗ hoặc bốn lá thép tự mở. Khi đến cao độ thiết kế, tiến hành nhồi cát vào trong ống và tưới nước cho cát chặt lại. Rút ống thép lên (nếu tạo lỗ bằng ống thép) Đắp nền đường lên trên. 3.2.4 Dùng bấc thấm. 3.2.4.1 Khái niệm Bấc thấm là thiết bị thoát nước thẳng đứng gồm 2 thành phần chính: + Vỏ bọc: Có chức năng chính là thấm nước qua lỗ rỗng theo chiều ngang và lọc không cho các hạt đất chui vào làm tắc lõi. Thường làm bằng vải địa kỹ thuật không dệt. + Lõi: Có tác dụng chính là dẫn nước thấm dọc từ đất yếu lên mặt đất để thoát ra ngoài, đồng thời là thành phần chính chịu lực căng khi lắp đặt và lực ngang của đất để không bị bẹp làm mất khả năng thoát nước dọc. Thường làm bằng Polypropylence.

-

Bấc thấm có chiều rộng 100mm, dày từ 4-7mm và được cuốn thành cuộn có tổng chiều dài

hàng trăm mét. Độ sâu bấc thấm có thể tới 40m, nhưng thường dùng là 15-20m 3.2.4.2 Ưu nhược điểm Ưu điểm: + Khối lượng vật tư gọn nhẹ hơn nhiều so với vật liệu cát. + Tốc độ thi công nhanh + Giá thành rẻ hơn so với cọc cát + Đơn giản, dễ thi công, vùng xáo trộn nhỏ + Có thể thích hợp với nhiều loại đất yếu do có thể chọn loại bấc thấm thích hợp với tính chất cơ lý hóa của nền đất. Nhược điểm: + Vật liệu phải nhập ngoại + Hiệu quả thoát nước của bấc thấm không cao 3.2.4.3 Trình tự thi công Phải thiết kế sơ đồ di chuyển cho máy cắm bấc thấm. Sơ đồ di chuyển của máy phải đảm bảo điều kiện: + Không được đè lên bấc thấm đã cắm. + Hành trình di chuyển của máy là ít nhất Thi công lớp vải địa kỹ thuật. Lớp vải địa kỹ thuật có tác dụng ngăn cách giữa lớp đất yếu với lớp đệm cát. Làm cho lớp đệm cát luôn sạch và thoát nước tốt. Trong trường hợp đất yếu không làm bẩn tầng đệm cát thì không cần lớp vải địa kỹ thuật. Thi công một phần của tầng đệm cát, phần còn lại phải đủ phủ lên bấc thấm một đoạn tối thiểu là 2cm. Tầng đệm cát có tác dụng: + Tạo đường thấm ngang để nước có thể di chuyển ra ngoài + Để cho máy cắm bấc thấm di chuyển Trong trường hợp trên mặt gặp lớp đất tốt, máy cắm bấc thấm có thể hoạt động thì có thể làm lớp đệm cát sau khi cắm bấc thấm. -

Định vị tất cả các vị trí cắm bấc thấm theo hàng dọc và hàng ngang đúng với hồ sơ thiết kế,

dùng cọc tre đánh dấu từng vị trí đã định vị. Lắp neo vào đầu bấc thấm. Các đầu neo phải có kích thước phù hợp với bấc thấm, kích thước của đầu neo thường là 85x150mm bằng tôn dày 5mm. Đầu neo có tác dụng giữ đầu bấc thấm khi bấc thấm được cắm đến độ sâu thiết kế. Đầu bấc thấm được gập lại tối thiểu 30cm. Cắm bấc thấm bằng máy cắm bấc thấm. Máy cắm bấc thấm có các đặc trưng kỹ thuật như sau: + Trục dùng để lắp và cắm bấc thấm có tiết diện 60x120mm, dọc trục có vạch chia đến cm để theo dõi chiều sâu cắm bấc thấm và có qủa dọi để kiểm tra độ thẳng đứng khi cắm bấc thấm. + Máy phải có lực đủ lớn để cắm bấc thấm đến độ sâu thiết kế. Khi bấc thấm đến độ sâu thiết kế thì kéo ống cắm bấc thấm lên sau đó cắt bấc thấm. Đầu bấc thấm phải cao hơn tầng đệm cát 20cm. Thi công tầng lọc ngược: làm bằng sỏi đá, cấp phối chọn lọc hoặc vải địa kỹ thuật. Đắp nền đường lên trên.