Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-4-2:2020 về Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 4-2: Cải tạo đất

• Số hiệu: TCVN11820-4-2:2020
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2020

kh2k = 0,65 kh1k k’h2k = kh1k

(1)

trong đó:

k_h1k là hệ số động đất cho kết cấu bên trên;

k_h2k là hệ số động đất cho các lực động tác động trên đất cải tạo trộn sâu;

k’_h2k là hệ số động đất cho các lực động tác động trên kết cấu bên trên.

6.3.5  Phân tích ổn định ngoài

1) Ổn định ngoài của đất nền đã cải tạo cần được đánh giá theo phá hoại trượt, lật và sức chịu tải.

2) Phá hoại trượt của đất cải tạo nên được đánh giá theo biểu thức (2) khi giả thiết rằng đất cải tạo và kết cấu bên trên cùng dịch chuyển ngang dọc theo đáy của đất cải tạo.

a) Đối với trường hợp thường xuyên

...

...

...

b) Đối với trường hợp động đất

(2b)

Trong đó:

R_d

là giá trị sức kháng thiết kế (kN/m);

R_k

là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

S_d

...

...

...

S_k

là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

γ_R

là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_S

là hệ số thành phần của tác động;

m

là hệ số điều chỉnh.

- Đối với cải tạo kiểu khối

...

...

...

- Đối với cải tạo kiểu tường

Phá hoại trượt nên được đánh giá theo các biểu thức (2c) và (2d) đối với hai kiểu phá hoại, được gọi là kiểu phá hoại I và II, (Hình 4).

+ Đối với kiểu trượt 1 (phá hoại trượt xảy ra chỉ trong lớp nền)

(2c)

+ Đối với kiểu trượt 2 (phá hoại trượt xảy ra trong lớp nền và lớp đất không cải tạo bên trong giữa các tường dài)

(2d)

trong đó:

...

...

...

F_i là lực cắt trên đơn vị chiều dài huy động được trên đáy của đất cải tạo (kN/m);

B_i là chiều rộng của đất cải tạo (m);

L_i là chiều dài của tường dài (m);

L_s là chiều dài của tường ngắn (m);

μ là hệ số ma sát của lớp nền.

Hình 4 - Minh họa các kiểu phá hoại trượt

- Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 1 nên được sử dụng để kiểm tra phá hoại trượt, biểu thức (2).

Bảng 1 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại trượt

...

...

...

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

Kiểu khối

0,90

1,09

1,00

Kiểu tường, trượt kiểu I

...

...

...

1,09

1,00

Kiểu tường, trượt kiểu II

0,91

1,10

1,00

Trường hợp động đất

1,00

1,00

...

...

...

3) Phá hoại lật của đất cải tạo nên được đánh giá theo biểu thức (3) khi giả thiết rằng đất cải tạo và kết cấu bên trên quay quanh mép đáy phía trước của đất cải tạo.

a) Đối với trường hợp thường xuyên

(3a)

b) Đối với trường hợp động đất

(3b)

trong đó:

B_i là chiều rộng của đất cải tạo (m);

...

...

...

C_up là tổng cường độ chịu cắt không thoát nước của đất yếu phía bị động (kN/m);

F_i là lực cắt trên đơn vị chiều dài huy động được trên đáy của đất cải tạo (kN/m);

R_d là giá trị sức kháng thiết kế (kN/m);

R_k là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

S_d là giá trị thiết kế của tác động (kN/m);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_S là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh.

...

...

...

F_Ri = F_Rs

- Đối với cải tạo kiểu tường nằm trên lớp đất cát (cải tạo kiểu chống)

F_Ri = F_Rs + F_Ru

- Đối với cải tạo kiểu khối và kiểu tường nằm trên lớp sét (cải tạo kiểu treo)

F_Ri = C_uc. B_i

Trong đó:

F_Rs là tổng lực cắt trên đơn vị chiều dài huy động được trên đáy của đất cải tạo (kN/m)

F_Ru là tổng lực cắt trên đơn vị chiều dài huy động được của đất không cải tạo giữa các tường dài tại đáy của đất cải tạo (kN/m)

...

...

...

C_uc là cường độ cắt không thoát nước của đất yếu (kN/m^2);

L_l là chiều dầy của tường dài (m);

L_s là chiều dầy của tường ngắn (m);

P_PAHc là thành phần ngang của tổng lực chủ động tĩnh trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_AVc là thành phần đứng của tổng lực chủ động tĩnh trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_DAHc là thành phần ngang của tổng lực chủ động động trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_DAVc là thành phần đứng của tổng lực chủ động động trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_DPHc là thành phần ngang của tổng lực bị động động trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_Dw là tổng lực nước động trên đơn vị chiều dài (kN/m);

...

...

...

P_PVc là thành phần đứng của tổng lực bị động tĩnh trên đơn vị chiều dài của nền đất chung quanh (kN/m);

P_Rw là tổng lực nước dư trên đơn vị chiều dài (kN/m);

P_SU là tổng lực do gia tải trên đơn vị chiều dài (kN/m);

W_bf là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của đất đắp phía sau (kN/m);

W_f là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của đất đắp (kN/m);

W_l là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của nền đất cải tạo (kN/m);

W_m là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của móng đá đổ (kN/m);

W_s là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của đất cải tạo (kN/m);

W_sp là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của kết cấu bên trên (kN/m);

...

...

...

X_AVc là khoảng cách ngang của thành phần đứng của tổng lực chủ động tĩnh tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_bf là khoảng cách ngang của trọng lượng đất đắp phía sau tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_DAVc là khoảng cách ngang của thành phần đứng của tổng lực chủ động động tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_f là khoảng cách ngang của trọng lượng đất đắp tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_i là khoảng cách ngang của trọng lượng đất cải tạo tính từ mép phía trước của nó (m);

X_m là khoảng cách ngang của trọng lượng đê đá đổ tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_sp là khoảng cách ngang của trọng lượng kết cấu bên trên tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

X_su là khoảng cách ngang của tổng các lực gia tải tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

y_AHc là khoảng cách đứng của thành phần ngang của tổng lực chủ động tĩnh tính từ mép phía trước của đất cải tạo (m);

...

...

...

y_DAHc là khoảng cách đứng của thành phần ngang của tổng lực chủ động động tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_DPHc là khoảng cách đứng của thành phần ngang của tổng lực bị động động tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_Dw là khoảng cách đứng của tổng lực nước động tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_f là khoảng cách đứng của tổng lực quán tính do động đất của đất đắp tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_i là khoảng cách đứng của tổng lực quán tính do động đất của đất cải tạo tính từ đáy của nó (m);

y_m là khoảng cách đứng của tổng lực quán tính do động đất của đê đá đổ tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_PHc là khoảng cách đứng của thành phần ngang của tổng lực bị động tĩnh tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_Rw là khoảng cách đứng của tổng lực nước dư tính từ đáy của đất cải tạo (m);

y_sp là khoảng cách đứng của tổng lực quán tính do động đất của kết cấu bên trên tính từ đáy của đất cải tạo (m);

...

...

...

- Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 2 nên được sử dụng để kiểm tra phá hoại lật, biểu thức (3).

Bảng 2 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại lật

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

0,97

1,18

...

...

...

Trường hợp động đất

1,00

1,00

1,10

4) Phá hoại sức chịu tải của đất cải tạo nên được đánh giá theo biểu thức (4).

(4)

trong đó:

R_d là giá trị thiết kế của sức kháng (kN/m^2);

...

...

...

S_d là giá trị thiết kế của tác động (kN/m^2);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m^2);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh;

C_ub là cường độ chịu cắt không thoát nước của đất bên dưới đất cải tạo (kN/m^2);

N_c, N_q, N_γ là các hệ số sức chịu tài của đất bên dưới đất cải tạo;

q₀ là áp lực chất bên trên có hiệu tại đáy của đất cải tạo (kN/m^2);

q_f là sức chịu tải của đất bên dưới đất cải tạo (kN/m^2);

...

...

...

w là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của đất bên dưới đất cải tạo (kN/m^3).

- Đối với trường hợp thường xuyên

(4a)

- Đối với trường hợp động đất

(4b)

- Trong trường hợp e ≤ B_i/6

...

...

...

- Trong trường hợp e ≥ B_i/6

(4d)

Trong đó:

e là độ lệch tâm (m);

L_l là chiều dầy của tường dài của đất cải tạo (m);

L_s là chiều dầy của tường ngắn của đất cải tạo (m);

t₁ là cường độ phản lực nền tại mép phía trước của khối đất đã cải tạo (kN/m^2);

t₂ là cường độ phản lực nền tại mép phía sau của khối đất đã cải tạo (kN/m^2).

...

...

...

Hình 5 - Thiết kế giản ước sức chịu tải của cải tạo kiểu tường

(5)

Trong đó:

L_l là chiều dầy tường dài của đất cải tạo (m);

q_f(_LI) là sức chịu tải của móng băng có chiều dầy tường dài, L_l (kN/m^2);

q_f(Bi) là sức chịu tải của móng băng có chiều rộng của đất cải tạo, B_i (kN/m^2);

S_l là khoảng cách từ tâm đến tâm của các tường dài của đất cải tạo (m);

...

...

...

Bàng 3 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại sức chịu tải

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Hệ số điều chỉnh về sức chịu tải, m_B

Trường hợp thường xuyên

0,49

1,15

...

...

...

1,00

Trường hợp động đất

1,00

1,00

1,00

1,50

6.3.6  Phân tích ổn định trong

Ổn định trong của đất cải tạo cần được đánh giá một cách đúng đắn để cho ứng suất sinh ra trong khối đất cải tạo không được vượt quá các cường độ cho phép.

Ứng suất sinh ra trong đất cải tạo có thể được tính toán dựa trên lý thuyết đàn hồi.

...

...

...

Đánh giá ổn định trong đối với hai phần tới hạn như trên Hình 6 được xem như đủ dài khi hình dạng của đất cải tạo nằm trong phạm vi theo kinh nghiệm: (a) các phản lực nền tại mép phía trước và mép phía sau của đất nền đã cải tạo, và (b) ứng suất cắt trung bình dọc theo mặt chịu cắt đứng tại mép phía trước của đất nền đã cải tạo.

Hình 6 - Ổn định trong của đất cải tạo

1) Phản lực nền tại mép phía trước và mép phía sau của đất cải tạo

Các phản lực nền tại mép phía trước và mép phía sau của đất cải tạo được tính theo các biểu thức (4c) và (4d), cần thỏa mãn các tiêu chí như nêu trong biểu thức (6).

(6)

Trong đó:

R_d là giá trị thiết kế của sức kháng (kN/m^2);

...

...

...

S_d là giá trị thiết kế của tác động (kN/m);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh;

f_c là cường độ chịu nén thiết kế (kN/m^2);

k là hệ số áp lực đất;

W_i là trọng lượng trên đơn vị chiều dài có hiệu của đất không cải tạo (kN/m^3);

h_i là chiều dầy của lớp đất không cải tạo (m);

...

...

...

t₂ là cường độ phản lực nền tại mép phía sau của khối đất đã cải tạo (kN/m^2).

Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 4 nên được sử dụng để kiểm tra áp suất tại chân, biểu thức (6).

Bảng 4 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra áp suất tại chân

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

0,72

...

...

...

1,00

Trường hợp động đất

1,00

1,00

1,50

2) Ứng suất cắt trung bình dọc theo mặt đứng

Ứng suất cắt trung bình hình thành dọc theo mặt chịu cắt đứng tại mặt phía trước của kết cấu bên trên được tính theo biểu thức (7) nên thỏa mãn các tiêu chí của biểu thức (7).

Trong trường hợp đê đá đổ nằm bên dưới kết cấu bên trên, phân bố ứng suất với góc khoảng 30° có thể xét đến để tìm mặt chịu cắt đứng (Hình 6).

a) Tường dài

...

...

...

(7)

Trong đó:

R_k là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

α là hệ số diện tích mặt cắt ngang có hiệu;

β là chỉ số tin cậy về chồng lấn giữa các cột cải tạo;

T_l là tổng hợp phản lực nền tác động từ chân phía trước của đất cải tạo đến vị trí Bλ.

q_uc là cường độ thiết kế tiêu chuẩn (kN/m^2);

W_l là trọng lượng có hiệu của khối đất cải tạo từ chân phía trước của đất cải tạo đến vị trí của Bλ. (kN);

...

...

...

D_l, D_s là chiều dài đứng của tường dài và chiều dài đứng của tường ngắn (m);

L_l, L_s là chiều dài của tường dài và tường ngắn theo phương của của tuyến bề mặt (m);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh.

Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 5 nên được sử dụng để kiểm tra phá hoại chịu cắt đứng của tường dài, biểu thức (7).

Bảng 5 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại chịu cắt đứng của tường dài

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

...

...

...

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

1,00

1,00

1,80

Trường hợp động đất

1,00

1,00

1,50

...

...

...

(8)

Trong đó:

R_k là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

α là hệ số diện tích mặt cắt ngang có hiệu;

β là chỉ số tin cậy về chồng lấn giữa các cột cải tạo;

T’_l là áp lực chân phân tán trong đê không bao gồm tự trọng của đê (kN/m^2) (xem Hình 7);

q_uc là cường độ thiết kế tiêu chuẩn (kN/m^2);

...

...

...

h_m là chiều dầy của đê (m);

W_i là trọng lượng trên đơn vị chiều dài của khối đất cải tạo (Nếu bị ngập, sử dụng trọng lượng đơn vị trong nước) (kN/m^3);

D_s là chiều dài đứng của tường ngắn (m);

L_s là chiều dài của tường ngắn trong phương tuyến bề mặt (m);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh.

Hình 7 - Sơ đồ tính ứng suất cắt đứng (tường ngắn)

...

...

...

Bảng 6 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại chịu cắt đứng của tường ngắn

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

1,00

1,00

1,80

...

...

...

1,00

1,00

1,50

6.3.7  Các giá trị đặc trưng của đất cải tạo

6.3.7.1  Cường độ vật liệu của khối đất cải tạo

Sơ đồ quan hệ giữa cường độ tiêu chuẩn thiết kế q_uck, và cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo trong phòng thí nghiệm q_ul và cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo hiện trường q_uf thể hiện trên Hình 8 và biểu thức (9).

(9)

...

...

...

CV

là hệ số biến động của đất cải tạo hiện trường;

K

là hệ số;

q_uck

là cường độ thiết kế tiêu chuẩn (kN/m^2);

q_uf

là cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo hiện trường (kN/m^2);

q_ul

...

...

...

σ

là độ lệch chuẩn (kN/m^2);

λ

là tỷ số q_uf/q_ul.

Biên độ của CV thường được chấp nhận 33% ở Nhật bản theo các số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của K nên được xác định theo loại và kích cỡ của kết cấu bên trên.

Biên độ của K thường được giả thiết bằng 1,0 ở Nhật bản theo các số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của λ nên được xác định bằng các thử nghiệm hiện trường hay theo các số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của λ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm máy trộn và điều kiện thi công, loại đất, loại chất gia cố, môi trường và thời gian đông kết.

...

...

...

Tỷ số cường độ hiện trường và cường độ trong phòng, q_uf/q_ul, λ: Số liệu thực tế tích lũy được cho thấy cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo hiện trường, q_uf thấp hơn rất rõ so với của đất cải tạo trong phòng, q_ul trong công trình trên đất liền nhưng hầu như tương đương trong các công trình ngoài biển. Giá trị của λ có thể lấy bằng 1,0 trong thiết kế các công trình ngoài biển.

6.3.7.2  Cường độ của khối đất cải tạo

Cường độ của khối đất cải tạo được xác định theo biểu thức (10).

(10)

Trong đó:

f_c là cường độ chịu nén của đất cải tạo (kN/m^2);

q_uck là cường độ thiết kế tiêu chuẩn (kN/m^2);

α là hệ số chiều rộng có hiệu của cột đất cải tạo;

...

...

...

f_sh là cường độ chịu kéo của đất cải tạo (kN/m^2);

f_t là cường độ chịu cắt của đất cải tạo (kN/m^2).

Hệ số chiều rộng có hiệu của cột đất cải tạo, α: Đất cải tạo kiểu khối và kiểu tường nói chung bao gồm các cột đất cải tạo và đất không cải tạo giữa các cột, như thể hiện trên Hình 9 đối với trường hợp máy hai trục trộn. Hệ số chiều rộng có hiệu của cột đất cải tạo, α được tính theo biểu thức (11) để bù cho phần không được cải tạo. Do chấp nhận sai số chồng lấn khoảng 200 mm trong nhiều trường hợp, giá trị a thường lấy 0,8 đến 0,9.

(11)

Hình 9 - Chiều rộng có hiệu tạo bởi thiết bị cải tạo đất

Hệ số tin cậy chồng lấn, β: Khi thi công chồng lấn, cột đất cải tạo khi đã đông kết bị cột tiếp theo chồng lấn một phần như trên Hình 10 đối với trường hợp thiết bị hai trục trộn. Cường độ trong phần chồng lấn sẽ bị thấp hơn so với của các phần khác của cột. Hệ số tin cậy chồng lấn là tỷ số cường độ của các vùng chồng lấn và không chồng lấn. Biên độ của nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như thời gian giãn cách đến khi chồng lấn, khả năng thi công của máy DM, và loại chất gia cố. Giá trị β bằng 0,8 đến 0,9 trước đây đã được chấp nhận. Tuy nhiên khi các áp dụng thực tế ngày càng thành công hơn, ảnh hưởng chồng lấn đã được giải thích trong b) và c) hiện nay đã được xem xét cùng với nhau bằng cách sử dụng, α * β = 0,8 đến 0,9.

...

...

...

6.3.8  Phá hoại do ép chặt

Đối với đất cải tạo kiểu tường, phá hoại do ép chặt nên được kiểm tra như trên Hình 11.

Kiểm tra theo biểu thức (12) được thỏa mãn bằng cách thay đổi chiều cao của lăng trụ, H_pr.

Hình 11 - Sơ đồ khái niệm ép chặt của đất không cải tạo

(12)

Trong đó:

R_k là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

...

...

...

L_s là chiều dài tường ngắn trong phương tuyến bề mặt (m);

D_i là chiều sâu từ mép đáy của tường ngắn đến mặt cắt ngang cần xác minh (m);

C_u là cường độ chịu cắt trung bình của đất không cải tạo tại chiều sâu ở giữa mép đáy của tường ngắn và mặt cắt ngang cần xác minh (kN/m^2);

B là chiều rộng của khối cải tạo (m);

P_ah', P_ph’ là thành phần ngang tương ứng của tổng áp lực đất chủ động và tổng áp lực đất bị động tác động lên đất không cải tạo giữa các tường dài, xuống đến chiều sâu của D_i kể từ đáy của tường ngắn (kN);

k_h2 là hệ số động đất để kiểm tra khi tính lực thế năng do động đất tác động lên đất cải tạo;

h_w là độ chênh giữa mực nước dư và mực nước phía trước công trình (m);

w_i là trọng lượng trên đơn vị chiều dài trong không khí của đất không cải tạo khi bão hòa nước (kN/m^3);

ρ_w là trọng lượng đơn vị của nước biển (kN/m^3);

...

...

...

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh;

B_i là chiều rộng của đất cải tạo (m);

c_uc là cường độ chịu cắt không thoát nước của đất không cải tạo tại lăng thể giả thiết (kN/m^2);

H_pr là chiều cao của lăng thể giả thiết (m);

H_Kpr là tổng lực quán tính do động đất trên chiều dài đơn vị của lăng thể đất (kN);

L_s là chiều dầy tường ngắn của đất cải tạo (m);

P_AHc là thành phần ngang của tổng lực chủ động tĩnh trên chiều dài đơn vị tác động trên lăng thể (kN/m);

P_DAHc là thành phần ngang của tổng lực chủ động động trên chiều dài đơn vị tác động trên lăng thể (kN/m);

...

...

...

P_PHc là thành phần ngang của tổng lực bị động tĩnh trên chiều dài đơn vị tác động trên lăng thể (kN/m);

P_Rw là tổng lực nước dư trên chiều dài đơn vị tác động trên lăng thể (kN/m).

Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 7 nên được sử dụng để kiểm tra phá hoại ổn định trong, biểu thức (12).

Bảng 7 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại ổn định trong sử dụng cho biểu thức (12)

Trường hợp

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

...

...

...

1,04

1,00

Trường hợp động đất

1,00

1,00

1,50

6.3.9  Phân tích trượt cung tròn

Ổn định tổng thể của đất cải tạo, kết cấu bên trên và đất chung quanh nên được đánh giá bằng phân tích trượt cung tròn theo Hình 12 và biểu thức (13).

Do cường độ của đất cải tạo có giá trị cao hơn đất nguyên thủy chung quanh nên thường không cần phân tích trượt cung tròn đi qua đất cải tạo.

...

...

...

Hình 12 - Phân tích trượt cung tròn

(13)

Trong đó:

R_k là giá trị đặc trưng của sức kháng (kN/m);

S_k là giá trị đặc trưng của tác động (kN/m);

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_s là hệ số thành phần của tác động;

...

...

...

 là tổng mô men sức kháng (kN.m);

r là bán kính cung trượt (m);

s là chiều rộng phân mảnh (m);

θ là góc đáy phân mảnh so với phương ngang (°);

 là cường độ chịu cắt của đất nền (kN/m^2);

 là tổng mô men tác động (kN.m).

Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 8 nên được sử dụng để kiểm tra phá hoại trượt cung tròn, biểu thức (13).

Bảng 8 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh để kiểm tra phá hoại trượt cung tròn

Trường hợp

...

...

...

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Trường hợp thường xuyên

1,00

1,00

1,30

6.3.10  Độ lún của đất cải tạo

Độ lún tức thời và lâu dài của đất cải tạo nên được đánh giá để đảm bảo các độ lún này thấp hơn các giá trị cho phép.

Trong cải tạo kiểu treo, độ lún cố kết bên dưới đất cải tạo được tính theo lý thuyết cố kết một chiều của Terzaghi, theo biểu thức (14) (xem Hình 13).

...

...

...

(14)

Trong đó:

B_i là chiều rộng của đất cải tạo (m);

C_c là chỉ số chịu nén của đất bên dưới đất cải tạo;

H_cb là chiều dầy đất bên dưới đất cải tạo (m);

m_vc là hệ số chịu nén theo thể tích của đất bên dưới đất cải tạo (m^2/kN);

p là phản lực đất nền tại đáy của đất cải tạo (kN/m^2);

p₀ là ứng suất đứng ban đầu tại đáy của đất cải tạo (kN/m^2);

...

...

...

e₀ là tỷ số rỗng ban đầu của đất bên dưới đất cải tạo;

Δ_e là gia số tỷ số rỗng của đất bên dưới đất cải tạo.

Hình 13 - Độ lún nền đất của đất cải tạo kiểu treo

6.4  Thiết kế trộn đất cải tạo

Thiết kế trộn đất cải tạo nên được xác định bằng cách thực hiện các thí nghiệm trộn trong phòng và thí nghiệm hiện trường trong cùng một điều kiện như thi công thực tế (Tham khảo TCVN 9403: 2012).

7  Phương pháp cọc cát

7.1  Khái quát

Phần này thiết lập nguyên tắc chung để thiết kế cải tạo nền đất sét và nền đất cát bằng phương pháp cọc cát (SCP).

...

...

...

- Tăng sức chịu tải và ổn định;

- Giảm lún đất nền;

- Tăng áp lực đất bị động và giảm áp lực đất chủ động;

- Giảm nhẹ hóa lỏng;

- Giảm và triệt tiêu chuyển vị ngang mái dốc.

7.2  Trình tự thiết kế cho nền đất sét

7.2.1  Khái quát

Trong phương pháp SCP, các cọc cát được thi công cách đều nhau trong đất sét và tạo nên nền đất hỗn hợp.

Ứng xử của nền đất đã cải tạo bằng SCP chịu ảnh hưởng bởi cường độ của các cọc cát và tỷ số diện tích thay thế.

...

...

...

Đất nền có thể bị trồi lên và dịch chuyển ngang do thi công nhiều cọc cát.

7.2.2  Mục đích cải tạo và ứng dụng

Phương pháp cọc cát đã được áp dụng cho nền đất sét để tăng sức chịu tải và ổn định, để giảm lún của nền đất và giảm áp lực đất chủ động và tăng áp lực đất bị động.

Phương pháp thiết kế được trình bầy ở đây được áp dụng để cải tạo đất sét bên dưới các công trình kiểu trọng lực như đê chắn sóng, tường bến, kè và các công trình tương tự.

7.2.3  Trình tự thiết kế để tăng sức chịu tải và ổn định

7.2.3.1  Khái quát

Tiêu chuẩn này quy định trình tự thiết kế để tăng sức chịu tải và ổn định trong trường hợp thường xuyên.

Tỷ số diện tích thay thế và phạm vi nền đất cải tạo SCP phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu và đặc trưng kỹ thuật thiết kế.

Tỷ số diện tích thay thế đối với áp dụng này thường từ 0,3 đến 0,8.

...

...

...

Ổn định của nền đất cải tạo SCP cần được đánh giá bằng phân tích trượt cung tròn theo phương pháp Fellenius cải biên.

(15)

Trong đó:

γ_R là hệ số thành phần của sức kháng;

γ_S là hệ số thành phần của tác động;

m là hệ số điều chỉnh;

 là tổng mô men sức kháng (kN.m);

r là bán kính cung trượt (m);

...

...

...

θ là góc đáy phân mảnh so với phương ngang (°);

 là cường độ chịu cắt của đất nền (kN/m^2);

 là tổng mô men tác động (kN.m).

Trong trường hợp tường bến:

Trong đó:

w’ là chiều rộng có hiệu của phân mảnh (kN/m);

q là gia tải trên phân mảnh (kN/m);

q_RWL là lực đẩy nổi của phân mảnh do chênh lệch mực nước khi mực nước dư, RWL, của công trình bến cao hơn mực nước, LWL, phía trước công trình bến = ρ_w.g.(RWL - LWL) (kN/m);

...

...

...

Trong trường hợp đê chắn sóng:

Trong đó:

W' là chiều rộng có hiệu của phân mảnh (kN/m);

q là tải trọng phân bố không gian của đê chắn sóng tác động trên phân mảnh khi chiều rộng có hiệu của đê chắn sóng chia cho chiều rộng của nó (kN/m);

x là khoảng cách ngang giữa trọng tâm của phân mảnh và tâm cung phá hoại trượt (m).

Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh trong Bảng 9 nên được sử dụng để kiểm tra trong phân tích trượt cung tròn của đất cải tạo bằng phương pháp cọc cát với các tỷ lệ thay thế từ 50 % đến 80 %, biểu thức (15).

Bảng 9 - Các hệ số thành phần và hệ số điều chỉnh

Kết cấu bên trên

...

...

...

Hệ số thành phần của sức kháng, γ_R

Hệ số thành phần của tác động, γ_s

Hệ số điều chỉnh, m

Kè và tường bến

Trường hợp thường xuyên

0,82

1,01

1,00

Đê chắn sóng

...

...

...

0,87

1,02

1,00

7.2.3.3  Biểu thức cường độ chịu cắt của nền đất cải tạo bằng SCP

Cường độ chịu cắt của nền đất hỗn hợp trong phân tích trượt cung tròn cần được đánh giá bằng hoặc một trong bốn biểu thức sau đây (các biểu thức (16) đến (19) (xem Hình 14).

Biên độ của tỷ số tập trung ứng suất được chấp nhận trong biểu thức cường độ chịu cắt nên sử dụng như trong Bảng 10, mà đã được đúc kết theo kinh nghiệm tích lũy được của Nhật Bản.

Hình 14 - Minh họa cường độ chịu cắt của đất cải tạo đối với biểu thức (16)

...

...

...

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

c₀ là cường độ chịu cắt của sét tại bề mặt đất nền (kN/m^2);

c_u/p là tỷ lệ gia số cường độ chịu cắt;

k là tỷ lệ gia số cường độ chịu cắt của sét theo chiều sâu (kN/m^3);

n là tỷ lệ tập trung ứng suất;

U là độ cố kết trung bình;

z là chiều sâu (m);

Δσ_z là gia số cường độ tải trọng đứng (kN/m^2);

...

...

...

γ_M là trọng lượng đơn vị trung bình của đất nền cải tạo (kN/m^3);

γ_M = γ_s. a_s + γ_c .(1 - a_s)

θ là độ nghiêng của cung trượt;

μ_c là hệ số tập trung ứng suất của đất nền sét đối với tải trọng ngoài;

μ_s là hệ số tập trung ứng suất của cọc cát đối với tải trọng ngoài;

σ_c là ứng suất đứng trên đất nền sét (kN/m^2);

σ_s là ứng suất đứng trên cọc cát (kN/m^2);

...

...

...

ɸ là góc ma sát trong của cát;

ɸ_m là góc ma sát trong của cọc cát;

ɸ_m = tan^-^1(μ_s.a_s. tan ɸ_s)

ɸ_s là góc ma sát trong của cọc cát.

Bảng 10 - Biên độ tỷ lệ tập trung ứng suất được chấp nhận trong biểu thức cường độ chịu cắt, biểu thức (16)

Tỷ lệ diện tích thay thế, a_s

Tỷ lệ tập trung ứng suất, n

Góc ma sát trong của cọc cát, ɸ_s

Nhỏ hơn 0,4

...

...

...

30

0,4 đến 0,7

2

30

Cao hơn 0,7

1

35

Bảng 11 - Biên độ tỷ lệ tập trung ứng suất và góc ma sát trong được chấp nhận trong biểu thức cường độ chịu cắt

Biểu thức cường độ chịu cắt

...

...

...

Góc ma sát trong, ɸ_s

Trọng lượng đơn vị, γ_s (kN/m^3)

Hệ số điều chỉnh, m

Lưu ý

(16)

3 đến 5

30 đến 35

9,8

1,2 đến 1,3

...

...

...

(17)

1

2

30 đến 33,4

9,8

> 1,1

1,2

a_s > 0,3

(18)

...

...

...

-

-

1,3

a_s ≥ 0,7

(19)

1

2

34 đến 35

30

...

...

...

1,25 đến 1,3

a_s ≥ 0,7

CHÚ THÍCH: Các góc ma sát trong trong bảng được ước tính theo giá trị N - SPT tuân theo biểu thức của Dunham, , ở đây ɸ_s = 33,4 và 34 đối với giá trị N - SPT tương ứng bằng 15 và 16.

Cường độ đất nền giảm và hiệu ứng phục hồi do thi công cọc cát nên được phối hợp một cách thích hợp trong thiết kế.

7.2.4  Trình tự thiết kế để giảm lún nền đất

7.2.4.1  Khái quát

Tỷ số diện tích thay thế và phạm vi cải tạo nền đất bằng SCP phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu và quy định kỹ thuật thiết kế.

Tỷ số diện tích thay thế của áp dụng này thường khoảng 0,3.

7.2.4.2   Biên độ lún nền đất

...

...

...

Lún cố kết và lún dư phải đảm bảo yêu cầu và quy định kỹ thuật thiết kế.

Hình 15 - Minh họa lún đều của nền đất đã cải tạo

Trong đó:

C_c là hệ số chịu nén của sét;

e₀ là tỷ lệ độ rỗng ban đầu của đất sét;

H là chiều dầy đất nền (m);

m_v là hệ số thể tích của sét (m^2/kN);

...

...

...

S₀ là độ lún của đất không cải tạo (m);

β là hệ số giảm lún;

σ là ứng suất đứng (kN/m^2);

σ₀ là ứng suất đứng ban đầu (kN/m^2);

Δe là gia số tỷ lệ độ rỗng của đất sét.

Hệ số giảm lún, β, có thể nhận được từ Hình 16 (lchimoto, 1981).

Hình 16 - Quan hệ giữa tỷ lệ diện tích thay thế và hệ số giảm lún (lchimoto, 1981)

7.2.4.3  Tốc độ lún nền đất

...

...

...

Tốc độ cố kết cần được tính toán theo cách tương tự đối với phương pháp thoát nước đứng theo lý thuyết của Barron cùng với tỷ lệ hệ số cố kết α, phối hợp ảnh hưởng xáo trộn đất và ảnh hưởng tập trung ứng suất.

Tỷ lệ hệ số cố kết, α, được định nghĩa như tỷ lệ của hệ số cố kết của nền đất cải tạo bằng SCP tính theo số liệu đo đạc hiện trường C_vp, đối với đo được trong thí nghiệm oedometer trong phòng C_v0.

Biên độ tỷ lệ hệ số cố kết a có thể xác định theo các Hình 17 và 18.

Hình 17 - Quan hệ giữa tỷ số hệ số cố kết và tỷ số diện tích thay thế

Hình 18 - Quan hệ giữa tỷ số hệ số cố kết và tỷ số diện tích thay thế (Kanda và các cộng sự, 1990)

7.2.5  Trình tự thiết kế để tăng cường độ đất nền

7.2.5.1  Khái quát

...

...

...

Tỷ lệ diện tích thay thế đối với áp dụng này thường khoảng 0,3.

7.2.5.2  Gia số cường độ

Gia số cường độ của sét giữa các cọc cát Δ_c có thể tính theo biểu thức (22) với giả thiết n = 3 đến 4.

Δc = μ_c . Δσ_z. c_u/p. U

(22)

Trong đó:

μ_c là hệ số giảm ứng suất của phần đất dính;

Δσ_z là giá trị trung bình của gia số ứng suất đứng do tác động tại chiều sâu của vật thể (kN/m^2);

...

...

...

U là mức độ cố kết trung bình.

Hình 19 - Gia tăng cường độ của đất dính giữa các cọc cát trong nền đất đã cải tạo

7.2.5.3  Tốc độ gia tăng cường độ

Tốc độ gia tăng cường độ nên được tính theo cách tương tự đối với phương pháp thoát nước đứng theo lý thuyết của Barron cùng với tỷ lệ hệ số cố kết a và phối hợp ảnh hưởng xáo trộn đất và ảnh hưởng tập trung ứng suất.

Tỷ lệ hệ số cố kết a được định nghĩa như tỷ lệ hệ số cố kết của nền đất cải tạo bằng SCP tính theo số liệu đo đạc hiện trường C_vp, đối với đo được trong thí nghiệm oedometer trong phòng C_v0.

Biên độ tỷ lệ hệ số cố kết a có thể xác định theo các Hình 17 và 18.

7.2.6  Trình tự thiết kế để giảm áp lực đất chủ động và tăng áp lực đất bị động

7.2.5.1  Khái quát

...

...

...

Tỷ lệ diện tích thay thế đối với áp dụng này thường khoảng 0,3.

7.2.6.2  Áp lực đất chủ động và bị động

Áp lực đất chủ động và bị động của đất nền cải tạo bằng SCP có thể tính với giả thiết các cọc cát và đất sét chung quanh như một nền đất hỗn hợp.

Áp lực đất chủ động và bị động của đất nền cải tạo bằng SCP có thể được đánh giá theo các biểu thức (23) đến (25)) để đánh giá các áp lực đất tĩnh và động của đất nền cải tạo bằng SCP có chiều rộng vô hạn (các Hình 20a và 20b)

Do các áp lực đất chủ động và bị động của đất nền cải tạo bằng SCP không hoàn toàn rõ ràng nên kiến nghị một thiết kế thiên về an toàn trong thực tế là chọn tỷ lệ diện tích thay thế vượt quá 0,4 và tỷ lệ tập trung ứng suất giả thiết bằng đơn vị trong thiết kế.

Hình 20a - Minh họa áp lực đất chủ động trong nền đất cải tạo

Hình 20b - Minh họa áp lực đất bị động trong nền đất cải tạo

...

...

...

(23a)

P_p = (1 - a_s). P_CP + a_s.P_SP

(23b)

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

P_A là áp lực đất chủ động của nền đất cải tạo (kN/m^2);

P_p là áp lực đất bị động của nền đất cải tạo (kN/m^2);

P_CA là áp lực đất chủ động trong đất nền sét đồng nhất (kN/m^2);

P_CA = σ - 2C_u

...

...

...

P_CP = σ +2C_u

P_SA là áp lực đất chủ động trong nền đất cát đồng nhất (kN/m^2);

P_SP là áp lực đất bị động trong nền đất cát đồng nhất (kN/m^2);

z là chiều sâu (m);

γ_s là trọng lượng đơn vị của cọc cát (kN/m^3);

ɸ_s là góc ma sát trong của cọc cát;

σ là áp lực đất bên trên (kN/m^2).

...

...

...

(24a)

(24b)

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

P_A là áp lực đất chủ động trong đất cải tạo (kN/m^2);

P_P là áp lực đất bị động trong đất cải tạo (kN/m^2);

z là chiều sâu (m);

γ_M là trọng lượng đơn vị của đất cải tạo (kN/m^3);

...

...

...

ɸ_m là góc ma sát trong của đất cải tạo;

γ_M = tan^-1 (a_s. tanɸ_s)

σ là áp lực đất bên trên (kN/m^2).

(25a)

...

...

...

Trong đó:

K là hệ số cường độ động đất;

P_A là áp lực đất chủ động trong đất cải tạo (kN/m^2);

P_P là áp lực đất bị động trong đất cải tạo (kN/m^2);

z là chiều sâu (m);

α là góc nghiêng của mặt đất (Hình 21);

γ_M là trọng lượng đơn vị của đất cải tạo (kN/m^3);

γ_M = a_s.γ_s

δ là góc ma sát của áp lực đất trên tường chắn (Hình 21);

...

...

...

θ₀ là góc cường độ động đất;

θ₀ = tan^-1 k_h

ɸ_m là góc ma sát trong của đất cải tạo.

Cường độ đất nền giảm và hiệu ứng hồi phục do thi công cọc cát cần được xét đến một cách thích hợp trong thiết kế.

Hình 21 - Minh họa áp lực đất tác động trên tường chắn

7.2.6.3  Phạm vi nền đất cải tạo

Phạm vi nền đất cải tạo SCP có thể đánh giá theo ba tiêu chí sau đây.

(1) Phạm vi nhỏ nhất của nền đất cải tạo nên là phần chứa trong các đường phá hoại chủ động và bị động như trên Hình 22. Các góc nghiêng của các đường phá hoại chủ động và bị động α_A và α_P thường được giả thiết tương ứng là 30 và 45 độ.

...

...

...

Hình 22 - Phạm vi đất cải tạo theo tiêu chí (1)

(2) Phạm vi nhỏ nhất của nền đất cải tạo nên là phần mà áp lực đất chủ động và bị động thỏa mãn tương ứng các biểu thức (26a) và (26b) (Hình 23).

Đối với áp lực chủ động:

P_A ≥ P_AC - τ_A

(26a)

Đối với áp lực bị động:

P_P ≥ P_PC - τ_P

(26b)

Trong đó:

...

...

...

P_AC là áp lực đất chủ động trong đất nền không cải tạo (kN/m^2);

P_P là áp lực đất bị động trong đất nền cải tạo (kN/m^2);

P_PC là áp lực đất bị động trong đất nền không cải tạo (kN/m^2);

τ_A là cường độ chịu cắt trên đáy của đất nền cải tạo phía chủ động (kN/m^2);

τ_P là cường độ chịu cắt trên đáy của đất nền cải tạo phía bị động (kN/m^2).

Hình 23 - Phạm vi đất nền cải tạo theo tiêu chí (2)

(3) Phạm vi nhỏ nhất của nền đất cải tạo nên là phần mà cung trượt tròn đi qua với hệ số điều chỉnh

cao hơn 1,2 hay 1,3 (Hình 24).

...

...

...

Hình 24. Phạm vi đất nền cải tạo theo tiêu chí (3)

7.2.7  Vật liệu

Vật liệu cát cho phương pháp SCP cần có cỡ hạt và phân bố cỡ hạt phù hợp để dễ đầm và có tính thấm cao trong trường hợp dự kiến có chức năng thoát nước.

Không có yêu cầu kỹ thuật cụ thể về vật liệu sử dụng cho các cọc cát. Phân bố cỡ hạt của vật liệu sử dụng cho các cọc cát nên ưu tiên nằm trong các giới hạn cho trên Hình 25. Trên Hình này thể hiện các trường hợp 1+5 đã sử dụng cát trong thực tế. Hiện nay do nguồn cát khan hiếm nên có xu hướng sử dụng cát có hàm lượng hạt mịn cao hơn.

Hình 25 - Những ví dụ về phân bố cỡ hạt của cát đã sử dụng cho các cọc cát

7.2.8  Trồi đất khi thi công

Đất nền có thể bị trồi lên và dịch chuyển ngang khi thi công nhiều cọc cát.

Lượng đất trồi lên chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm đặc trưng của đất nguyên thủy, tỷ lệ diện tích thay thế và trình tự thi công các cọc cát.

...

...

...

(27)

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

L là chiều dài trung bình của các cọc cát (m);

V là thể tích đất trồi (m^3);

V_s là thể tích cát cung cấp (m^3);

μ là tỷ lệ trồi đất.

Đất trồi có thể được sử dụng hiệu quả như một phần của đất nền móng trong một số trường hợp sau khi khảo sát các đặc trưng vật lý và cơ học của chúng.

...

...

...

Bảng 12 thể hiện sự thay đổi cường độ của đất trồi, khi q_u0 là cường độ chịu nén có nở hông của đất nền nguyên thủy trước khi cải tạo. Trong bảng này cường độ đất trồi bên ngoài diện tích cải tạo được thể hiện riêng trong các trường hợp trong phạm vi 45° hay 60° tính từ đáy của các cọc cát.

Bàng 12 - Sự giảm và phục hồi cường độ trong đất trồi

Tỷ lệ phục hồi

Vị trí đất trồi

Ngay sau khi thi công

1,5 ÷ 3,5 tháng sau khi thi công

q_u/q_u0

Trong diện tích cải tạo

0,46

...

...

...

Bên ngoài diện tích cải tạo (45 độ)

0,62

0,65

Bên ngoài diện tích cải tạo (60 độ)

0,72

0,72

7.3  Trình tự thiết kế cho nền đất cát

7.3.1  Khái quát

Trong phương pháp SCP, các cọc cát được thi công cách đều nhau trong nền đất cát.

...

...

...

7.3.2  Mục đích cải tạo và áp dụng

Phương pháp SCP đã được áp dụng cho nền đất cát để giảm nhẹ hóa lỏng và để tăng sức chịu tải và giảm lún cho đất nền.

7.3.3  Trình tự thiết kế để giảm hóa lỏng

7.3.3.1  Khái quát

Tỷ lệ diện tích thay thế và phạm vi nền đất cải tạo bằng SCP phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu và quy định kỹ thuật thiết kế.

Tỷ số diện tích thay thế để giảm nhẹ hóa lỏng thường khoảng từ 0,05 đến 0,2.

7.3.3.2  Đánh giá tiềm năng hóa lỏng

Khả năng hóa lỏng khi động đất cần được đánh giá theo phân bố cỡ hạt, trị số N của SPT hay thí nghiệm ba trục theo chu kỳ.

Trị số N của SPT được chấp nhận là một đặc tính kỹ thuật để đánh giá tính năng của đất nền cải tạo.

...

...

...

7.3.3.3  Trình tự thiết kế cơ sở

Tỷ lệ diện tích thay thế, cũng như khối lượng cát sẽ thi công, V, và cách bố trí các cọc cát phải được xác định phù hợp để đạt được giá trị N của SPT mục tiêu.

Đất nền cải tạo bao gồm các cọc cát và đất nguyên thủy được giả thiết có mật độ và các đặc trưng đều trong thiết kế.

Ảnh hưởng của đất trồi không xét đến trong thiết kế.

Tỷ lệ diện tích thay thế as cần được đánh giá theo biểu thức (28) bằng cách tính các tỷ lệ rỗng ban đầu và mục tiêu, e_i và e_t, đối với các giá trị N - SPT mục tiêu (Hình 26).

Tỷ lệ diện tích thay thế và khoảng cách giữa các cọc cát có thể tính theo biểu thức (28).

Tỷ lệ diện tích thay thế a_s, khối lượng cát sẽ thi công nên được đánh giá theo biểu thức (28) bằng cách tính các tỷ lệ rỗng nguyên thủy và mục tiêu, e_i và e_t, đối với các giá trị N - SPT mục tiêu (Hình 26).

(28)

...

...

...

Bố trí tam giác đều

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

d là đường kính cọc cát (m);

D là khoảng cách giữa các cọc cát (m);

e_i là tỷ lệ rỗng của đất nguyên thủy;

e_t là tỷ lệ rỗng mục tiêu ;

...

...

...

V₀ là khối lượng đất cần cải tạo (m^3).

Hình 26 - Quan hệ giữa giá trị N của SPT và tỷ lệ rỗng

7.3.3.4  Trình tự thiết kế thực tế

Theo số liệu thực tế tích lũy được đã đưa đến một giả thiết là khái niệm thiết kế cơ sở đã trình bầy trong điều 7.3.3.3 không thỏa mãn trong nhiều trường hợp, và chúng cho thấy trị số N - SPT sau khi cải tạo chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như hàm lượng hạt mịn của đất, trồi đất, áp lực đất bên trên và ứng suất ngang trong đất.

Có năm trình tự thiết kế mang tính thực nghiệm, được gọi là các phương pháp từ A đến D và K, để phối hợp một số các yếu tố ảnh hưởng, chúng đã được thiết lập theo cách thực nghiệm cùng với số liệu đo đạc hiện trường và trong phòng tích lũy được.

Hình 27 trình bầy trình tự thiết kế từ A đến D.

...

...

...

Hình 28b - Quan hệ giữa trị số N-SPT của đất nguyên thủy và của đất sau cải tạo tại tâm cọc cát

Hình 29 - Quan hệ giữa giá trị N-SPT của đất nền sau cải tạo và hàm lượng hạt mịn

Hình 30 - Quan hệ giữa D₆₀ và tỷ lệ rỗng, e

Hình 31a - Quan hệ giữa mật độ tương đối, D_r, và giá trị N-SPT

...

...

...

(1) Trình tự thiết kế A: Phương pháp này là một phương pháp thực nghiệm dựa trên lịch sử các trường hợp tích lũy được, trong đó tỷ lệ diện tích thay thế có thể được thiết kế dựa trên quan hệ giữa trị số N - SPT trước và sau cải tạo SCP. Thiết kế đơn giản, tuy nhiên phương pháp này có tính khái quát thấp so với các phương pháp khác vì không phối hợp với các ảnh hưởng khác của áp lực đất bên trên, hàm lượng hạt mịn của đất nguyên thủy và biến dạng trồi lên và theo phương ngang của nền đất do thi công các cọc cát.

(2) Trình tự thiết kế B: Phương pháp B phối hợp ảnh hưởng của tính không đồng nhất của đất nền trong thiết kế tỷ lệ diện tích thay thế bằng biểu thức thực nghiệm của mật độ tương đối và trị số N - SPT. Tuy nhiên phương pháp này không phối hợp các ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn của đất nguyên thủy và biến dạng trồi lên và theo phương ngang của nền đất do thi công các cọc cát.

(3) Trình tự thiết kế C

Phương pháp này giống như phương pháp B về nguyên tắc, ngoại trừ nó phối hợp ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn dựa trên quan hệ giữa e_max và e_min và F_c. Tuy nhiên phương pháp này không phối hợp các ảnh hưởng của biến dạng trồi lên và theo phương ngang của nền đất do thi công các cọc cát.

(4) Trình tự thiết kế D

Phương pháp D phối hợp ảnh hưởng của đất trồi lên bằng cách áp dụng một thông số mới R_c được gọi là “tỷ số đầm có hiệu”. Ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn cũng được phối hợp theo cách tương tự như phương pháp C.

7.3.3.5  Thiết kế bố trí cọc cát

Trình tự thiết kế A là một phương pháp đơn giản và được dùng đối với giảm nhẹ hóa lỏng.

Trình tự thiết kế A thường được áp dụng cho các nền đất cát có hàm lượng hạt mịn nhỏ hơn 20 %.

...

...

...

Trị số trung bình N - SPT của các cọc cát và đất chung quanh, N, được tính theo biểu thức (29) phải đảm bảo trị số N - SPT mục tiêu.

N = (1-a_s). N_ti + a_s. N_ts

(29)

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế (xem điều 7.3.3.3);

N là Trị số trung bình N - SPT của đất sau cải tạo;

N_ti là Trị số N - SPT của đất nền cát giữa các cọc;

N_ts là Trị số N - SPT tại tâm cọc cát.

7.3.3.6  Phạm vi nền đất cải tạo SCP

...

...

...

1) Truyền áp lực nước lỗ rỗng vượt quá vào trong diện tích đã cải tạo

Nền đất cải tạo SCP cần mở rộng đến chiều dầy của nền đất cải tạo nhân với tg 30° tính từ ngoại vi của kết cấu bên trên để không gây ra mọi hư hỏng nào của kết cấu bên trên do chênh lệch áp lực nước lỗ rông gây ra truyền áp lực nước lỗ rỗng bị vượt quá từ diện tích không cải tạo đi vào diện tích đã cải tạo.

2) Áp lực nước do diện tích đã hóa lỏng

Khi một trận động đất kích thích, cả hai áp lực nước tĩnh và động tác động trên đường biên của diện tích không hóa lỏng và đã hóa lỏng như trên các Hình 32a và 32b.

Hình 32a - Áp lực nước tác động trên đường biên nền đất cải tạo khi động đất kích thích về phía diện tích không cải tạo

Hình 32b - Áp lực nước tác động trên đường biên của nền đất cải tạo khi một trận động đất kích thích về phía diện tích đã cải tạo

Phạm vi của nền đất cải tạo cần đủ rộng để ngăn ngừa phá hoại hay biến dạng đáng kể của công trình do các áp lực nước tĩnh và động tác động trên đường biên của diện tích không hóa lỏng và đã hóa lỏng.

...

...

...

3) Giảm cường độ chịu cắt của diện tích đã hóa lỏng

Phạm vi của nền đất cải tạo SCP cần được thiết kế tuân theo ảnh hưởng giảm cường độ chịu cắt của diện tích đã hóa lỏng.

Hình 33 - Sơ đồ tính ổn định tường chắn

7.3.4  Trình tự thiết kế để tăng sức chịu tải và giảm lún nền đất

7.3.4.1  Khái quát

Tỷ lệ diện tích thay thế và phạm vi nền đất cải tạo SCP phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu và quy định kỹ thuật thiết kế.

Tỷ lệ diện tích thay thế để giảm nhẹ hóa lỏng thường khoảng 0,3.

7.3.4.2  Trình tự thiết kế bố trí cọc cát

...

...

...

N = (1-a_s). N_ti + a_s. N_ts

(30)

Trong đó:

a_s là tỷ lệ diện tích thay thế;

N là trị số trung bình N - SPT sau cải tạo;

N_ti là trị số N - SPT tại nền đất cát giữa các cọc cát;

N_ts là trị số N - SPT tại tâm cọc cát.

7.3.4.3  Phạm vi nền đất cải tạo SCP

Phạm vi nền đất cải tạo SCP để tăng sức chịu tải và giảm lún nền đất phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu và quy định kỹ thuật thiết kế.

...

...

...

Vật liệu cát cho phương pháp SCP cần có cỡ hạt và phân bố cỡ hạt thích hợp để dễ đầm và có tính thấm cao trong trường hợp có dự kiến chức năng thoát nước.

Không có những yêu cầu kỹ thuật cụ thể về các vật liệu sử dụng cho các cọc cát. Phân bố cỡ hạt của vật liệu được sử dụng cho các cọc cát cần ưu tiên trong các giới hạn như đã cho trong Hình 25.

8  Phương pháp thoát nước đứng

8.1  Khái quát

Tiêu chuẩn này thiết lập nguyên tắc chung để thiết kế cho nền đất sét bằng phương pháp thoát nước đứng. Tiêu chuẩn này áp dụng để cải tạo cho các loại đất có tính thấm thấp, tính nén cao bằng phương pháp thoát nước đứng và chất tải trước.

Thoát nước đứng sử dụng cho cả hai công tác thi công trên đất liền và trên biển cho những mục đích sau:

- Cố kết (trước) và giảm lún sau thi công;

- Tăng nhanh quá trình cố kết bằng cách giảm các chiều dài tiêu tán nước lỗ rỗng, tăng ổn định (bằng cách tăng ứng suất có hiệu trong đất);

- Hạ mức nước ngầm.

...

...

...

Chỉ dẫn về những vấn đề thực tế của phương pháp thoát nước đứng, như các trình tự và thiết bị thi công đã nêu trong TCVN 9355:2013 và TCVN 11713:2017.

8.2  Nguyên tắc và trình tự thiết kế

8.2.1  Khái quát

Trong phương pháp thoát nước đứng, các bấc thấm hay các giếng cát được thi công theo các khoảng cách đều nhau trong nền đất sét để gia tăng quá trình cố kết.

Khoảng cách và chiều sâu của thoát nước đứng, đệm cát và chất tải trước phải được thiết kế để đảm bảo các yêu cầu và quy định kỹ thuật của thiết kế.

Lún cố kết và lún dư phải đảm bảo các yêu cầu và quy định kỹ thuật của thiết kế.

8.2.2  Thiết kế áp lực gia tải

Tải trọng khối đắp và tải trọng chân không có thể áp dụng như tải trọng gia tải để cung cấp áp lực cố kết.

Biên độ áp lực cố kết phải được thiết kế để duy trì cường độ tăng đến cường độ mục tiêu hay để đạt được lún cố kết trong thời gian thi công quy định.

...

...

...

Δc = C_u/p.Δp’.U

(31)

Đối với gia tải bằng tải trọng khối đắp

Δp’ = a.{γ_t.h -(p’_c - p’₀)}

(32)

Trong đó:

C_u/p là tỷ lệ gia tăng cường độ;

h là chiều cao khối đắp (m);

p₀’ là áp lực ban đầu (áp lực đứng trước khi bắt đầu thi công) (kN/m^2);

...

...

...

U là mức độ cố kết;

α là hệ số phân bố ứng suất, được gọi là tỷ lệ ứng suất phân bố trong đất nền và tải trọng cố kết (tải trọng khối đắp);

γ_t là trọng lượng đơn vị của khối đắp (kN/m^3);

Δ_c là gia tăng cường độ (kN/m^2);

A_p' là áp lực cố kết (kN/m^2).

Lún cố kết có thể được tính theo các biểu thức (33).

Trong đó:

C_u/p là tỷ lệ gia tăng cường độ;

...

...

...

C_c là hệ số nén của đất nền;

C_s là hệ số trồi của đất nền;

e₀ là tỷ lệ rỗng ban đầu của đất nền;

e_c là tỷ lệ rỗng của đất nền tại áp lực cố kết trước;

H là chiều dầy nền đất (m);

m_v là hệ số thể tích của đất nền (m^2/kN);

p₀’ là áp lực ban đầu (áp lực đứng trước khi bắt đầu cố kết (kN/m^2);

p_c’ là áp lực cố kết trước (kN/m^2);

S là lún của đất nền (m);

...

...

...

Δp' là áp lực cố kết (kN/m^2).

Để loại trừ cố kết thứ cấp sau khi hoàn thành dự án, có thể sử dụng một tải trọng tạm thời, để tạo nên một áp lực cố kết trước có hiệu mà vượt quá áp lực đất bên trên có hiệu còn lại trong đất sau khi hoàn thành dự án.

8.2.2.1  Chất tải khối đắp như gia tải

Chiều cao và chiều rộng khối đắp phải được thiết kế để đạt được yêu cầu kỹ thuật của thiết kế.

Chiều rộng khối đắp thường chọn lớn hơn so với chiều rộng yêu cầu đối với cải tạo nền đất (Hình 34).

Hình 34 - Chiều rộng khối đắp cho phương pháp thoát nước đứng

Ổn định của khối đắp cần được đánh giá bằng phân tích trượt cung tròn để đảm bảo ổn định của khối đắp.

Nếu khi đặt tải trọng có thể gây mất ổn định, chiều rộng và chiều dầy của cơ chất tải yêu cầu phải được định nghĩa hay thao tác chất tải phải làm theo các bước đã định nghĩa rõ ràng. Trong trường hợp sau, biên độ và thời lượng của từng bước tải trọng phải được định nghĩa.

...

...

...

Chất tải bề mặt bằng cách đổ đất đắp có thể phối hợp với phương pháp chân không hay với hạ thấp mực nước ngầm tạm thời trong các lớp dễ thấm hay nằm bên dưới các lớp dễ thấm.

8.2.2.2  Chất tải chân không như gia tải

Phương pháp chân không tạo ra một áp lực thấp hơn trong nước lỗ rỗng trong lớp thoát nước và các thoát nước đứng, thường tương ứng với chân không khoảng 80 đến 90 % áp suất khí quyển.

8.2.3  Thiết kế khoảng cách giữa các thoát nước đứng

Khoảng cách giữa các thoát nước đứng phải được thiết kế để đạt được mức độ cố kết mục tiêu trong thời gian quy định.

Khoảng cách thoát nước cần được tính toán dựa trên lý thuyết Barron hay lý thuyết Bio.

Mức độ cố kết của đất nền cải tạo theo phương pháp thoát nước đứng cần được tính toán dựa trên lý thuyết Barron hay lý thuyết Bio. Biểu thức thực tế như biểu thức (34) có thể áp dụng được.

(34)

...

...

...

U là mức độ cố kết trung bình;

T_h là hệ số thời gian;

c_h là hệ số cố kết đối với dòng nước ngang (m^2/day);

d là khoảng cách thoát nước (m);

d_e là đường kính tương đương (m): d_e = 1,05 d(m) đối với bố trí tam giác, d_e = 1,128 d(m) đối với bố trí hình vuông;

d_w là đường kính thoát nước (m);

t là thời gian (ngày).

Đường kính thoát nước d_w cần được tính theo biểu thức (35) trong trường hợp sử dụng thoát nước đứng chế tạo trong xưởng.

d_w = 2(a+b)/π

...

...

...

d_w = (a+b)/2

Trong đó:

a là chiều rộng bấc thấm (m);

b là chiều dầy bấc thấm (m).

8.2.3.1  Chiều sâu thoát nước

Thoát nước cần được lắp đặt vào trong lớp thấm được bên dưới đủ để dòng nước đi lên và đi xuống trong thoát nước, trong trường hợp khi tải trọng khối đắp được sử dụng như một gia tải.

Thoát nước cần không xuyên vào lớp thấm được bên dưới trong trường hợp khi tải trọng chân không được sử dụng như một gia tải.

8.2.3.2  Ảnh hưởng của thoát nước đứng

Ảnh hưởng của thoát nước đứng tại mặt đất có thể được phối hợp trong trường hợp khi khoảng cách thoát nước tương đối lớn so với chiều dầy của nền đất cần cải tạo. Mức độ cố kết có thể tính theo biểu thức (36).

...

...

...

(36)

Trong đó:

U_k là mức độ cố kết do dòng nước ngang tính theo biểu thức (34)

U_v là mức độ cố kết do dòng nước đứng tính theo lý thuyết cố kết một chiều của Terzaghi.

8.2.3.3  Hệ số cố kết theo phương ngang

Hệ số cố kết đối với dòng nước ngang c_h có quan hệ rất chặt chẽ với của dòng nước đứng c_v. Tỷ số c_h/c_v phụ thuộc vào loại đất, lịch sử ứng suất và khác nữa, thường gặp từ 1 đến 10.

8.2.3.4  Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cố kết

Quá trình cố kết chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như ảnh hưởng của xáo trộn, sức kháng của giếng và đệm, chúng có thể phối hợp trong thiết kế để đánh giá chính xác.

Một vùng chung quanh thoát nước mà tính thấm và các đặc trưng cố kết của nó đã bị ảnh hưởng do bị xáo trộn. Trong trường hợp khoảng cách thoát nước nhỏ ảnh hưởng của vùng bị xáo trộn là yếu tố khống chế.

...

...

...

Các ảnh hưởng của sức kháng giếng và sức kháng đệm có thể được tính toán theo biểu thức (37).

(37)

Trong đó:

B là chiều dài của đệm thoát nước (m);

H là chiều dài thoát nước (m);

H_m là chiều dầy của đệm thoát nước (m);

k_c là tính thấm của đất nền (m/phút);

...

...

...

k_w là tính thấm của thoạt nước (m/phút);

L_m là hệ số sức kháng của đệm thoát nước;

L_w là hệ số yếu tố sức kháng của giếng.

8.3  Vật liệu

8.3.1  Khái quát

Thoát nước đứng bao gồm việc sử dụng các giếng cát và bấc thấm.

Mọi vật liệu và vật phẩm sử dụng phải tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật dưới đây.

8.3.2  Giếng cát

Giếng cát là thoát nước có tiết diện ngang hình tròn, được làm bằng vật liệu hạt có tính thấm cao. Đường kính của giếng trong nhiều trường hợp từ 30 đến 50 cm. Giếng bằng bao cát chế tạo sẵn có đường kính từ 12 cm đến 40 cm và đóng gói trong các túi sợi tổng hợp, cũng có sẵn để cải tạo đất nhạy cảm cao và có tính nén cao.

...

...

...

Phân bố cỡ hạt của vật liệu sử dụng cho giếng cát nên ưu tiên nằm trong các giới hạn đã cho trên Hình 35.

Hình 35 - Những ví dụ cát sử dụng cho các giếng cát

Rủi ro tắc nghẽn cổ chai của giếng cát khi thi công và/hoặc trong quá trình lún cần được xem xét trong trường hợp của đất nhậy cảm cao và có tính nén cao.

8.3.3  Bấc thấm

Bấc thấm có tiết diện ngang hình chữ nhật, thường bao gồm một lỗi trung tâm có một hệ thống rãnh bao quanh một ống lọc. Chiều rộng của lõi của bấc thấm thường là 100 mm, và chiều dày từ 2 mm đến 10 mm.

Khả năng thoát nước của bấc thấm phụ thuộc rất nhiều vào mục đích cải tạo đất nền, các thông số cố kết của đất, khoảng cách thoát nước và chiều sâu đặt bấc.

Khả năng thoát nước phải đủ cao để thỏa mãn các yêu cầu thiết kế.

Trong đất tính nén rất cao như sét hữu cơ và yếu, bấc thấm rất dễ bị uốn dọc trong quá trình lún. Uốn dọc có thể giảm nghiêm trọng khả năng thoát nước của các loại bấc thấm nhất định.

...

...

...

Đệm thoát nước bổ sung cũng phục vụ như một sàn công tác. Chiều dầy của đệm thoát nước thường lấy khoảng 1,0 m đến 1,5 m đối với công tác trên biển và 0,5 m đến 1,0 m đối với công tác trên bờ.

Vật liệu đá xay có thể dùng làm đệm thoát nước miễn là đạt các yêu cầu cỡ hạt đã cho trong 7.5.2.

Tính thẩm của đệm thoát nước theo phương ngang, nếu xem xét không thỏa mãn, cần được cải thiện bằng các cách đặt một hệ thống thoát nước ngang trong phần thấp hơn của đệm.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Phương pháp trộn dòng khí ép

A.1  Khái quát

Phần này giới thiệu nguyên tắc chung để thiết kế cải tạo đất sét và đất nạo vét theo phương pháp trộn dòng khí ép.

...

...

...

A.2.1  Nguyên lý phương pháp

Dùng khí ép để vận chuyển dòng bùn loãng do nạo vét, đồng thời trộn một lượng xi măng trong đường ống trước khi phun lên bãi chứa để sử dụng lại làm vật liệu tôn tạo bãi hay sử dụng cho những mục đích xây dựng khác.

Thiết kế phương pháp trộn dòng khí ép được thực hiện một cách phù hợp để đảm bảo yêu cầu thiết kế.

A.2.2  Trình tự thiết kế

Thiết kế để xác định điều kiện trộn đất cải tạo cần được thực hiện theo trình tự thiết kế trên Hình A.1.

Hình A.1 - Trình tự thiết kế điều kiện trộn đất cải tạo

Sơ đồ quan hệ giữa cường độ tiêu chuẩn thiết kế q_uck và cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo trong phòng thí nghiệm q_ul và cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo hiện trường q_uf thể hiện trên Hình A.2 và biểu thức (A.1).

...

...

...

(A.1)

Trong đó:

CV là hệ số biến động của đất cải tạo hiện trường;

K là hệ số;

q_uck là cường độ tiêu chuẩn thiết kế (kN/m^2);

q_uf là cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo hiện trường (kN/m^2);

q_ul là cường độ chịu nén có nở hông trung bình của đất cải tạo trong phòng (kN/m^2);

σ là độ lệch tiêu chuẩn (kN/m^2);

...

...

...

Biên độ của CV cần được xác định theo số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của CV thường được chấp nhận 33% ở Nhật Bản theo số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của K cần được xác định theo loại và quy mô của kết cấu bên trên.

Biên độ của K trong phương pháp trộn dòng khí ép thường giả thiết là 0,67 ở Nhật Bản theo số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của λ cần được xác định bằng các thí nghiệm hiện trường hay theo số liệu thực tế tích lũy được.

Biên độ của λ chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện trộn, loại đất, loại chất gia cố, môi trường và thời gian đông kết.

Biên độ xác suất phụ thuộc vào mục đích và ứng dụng của đất cải tạo, và loại, chức năng và tầm quan trọng của kết cấu bên trên nó. Trong nhiều dự án xây dựng ở Nhật Bản, thường đã áp dụng xác suất 75 %.

Theo số liệu thực tế tích lũy được ở Nhật bản, hệ số biến động của cường độ đất cải tạo và tỷ số cường độ q_uf/q_ul, thường được giả thiết tương ứng là 0,35 và 0,7.

A.2.3  Thiết kế địa kỹ thuật

...

...

...

Cường độ mục tiêu q_u là 100 đến 200 kN/m^2 trong nhiều trường hợp.

Vì các đặc trưng của đất cải tạo bằng xi măng khác với của sét nguyên thủy, đất cải tạo thường được giả thiết giống như đất dính thông thường có các đặc trưng mềm dẻo trong thiết kế địa kỹ thuật.

A.2.3.1  Áp lực đất của nền đất cải tạo có chiều rộng vô hạn

Những biểu thức dưới đây đã được cho với giả thiết là nền đất cải tạo là một nền đất phân lớp theo phương ngang có chiều rộng vô hạn và các đặc trưng đồng nhất.

a) Áp lực đất trước khi đông kết

Áp lực đất của đất cải tạo trong trạng thái lỏng cần được tính theo biểu thức (A.2).

p_t = γ_t . h

(A.2)

trong đó:

...

...

...

p_t là áp lực đất của đất cải tạo trạng thái lỏng (kN/m^2);

γ_t là trọng lượng đơn vị của đất cải tạo trạng thái lỏng (kN/m^3).

b) Áp lực đất sau khi đông kết

- Áp lực đất khi nghỉ

Áp lực đất khi nghỉ của nền đất cải tạo p₀’ cần được tính theo biểu thức (A.3).

Biên độ của hệ số áp lực đất khi nghỉ, K₀, có thể giả thiết là 0,15 đến 0,2.

p₀’ = K₀ (Σγ’.h + w)

(A.3)

Trong đó:

...

...

...

K₀ là hệ số áp lực đất khi nghỉ;

p₀’ là áp lực đất có hiệu với hệ số khi nghỉ;

w là gia tải trên diện tích đơn vị tại bề mặt đất (kN/m^2);

γ’ là trọng lượng đơn vị có hiệu của đất cải tạo (kN/m^3)

- Áp lực đất chủ động tĩnh

Áp lực đất chủ động tĩnh của nền đất cải tạo cần được tính theo biểu thức (A.4), trong đó lực dính c thường được giả thiết bằng q_u/2.

p_a’ = Σγ’.h + w - 2c

(A.4)

Trong đó:

...

...

...

h là chiều dầy lớp đất cải tạo (m);

p_a’ là áp lực đất chủ động (kN/m^2);

w là gia tải trên diện tích đơn vị tại bề mặt đất (kN/m^2);

γ’ là trọng lượng đơn vị có hiệu của đất cải tạo (kN/m^3).

- Áp lực đất chủ động động

Áp lực đất chủ động động của nền đất cải tạo cần tính theo biểu thức (A.5) (xem Hình A.3).

Trong đó:

...

...

...

h_i là chiều dầy của đất lớp thứ I (m);

k_h là hệ số động đất ngang;

k_h’ là hệ số động đất ngang biểu kiến;

p_ai là áp lực đất chủ động động của lớp thứ i (kN/m^2);

w là gia tải trên diện tích đơn vị tại bề mặt đất (kN/m^2);

β là góc đất đắp phía sau so với phương ngang (°);

δ là góc ma sát tường (°);

ξ_i là góc ma sát trong của lớp thứ i;

γ_i là trọng lượng đơn vị của lớp thứ i (kN/m^3);

...

...

...

ψ là góc nghiêng tường so với phương đứng (°);

ξ_i là góc của mặt phá hoại trên lớp thứ i so với phương ngang (°).

Hình A.3 - Tính áp lực đất chủ động động

A.2.3.2  Áp lực đất cả nền đất cải tạo có chiều rộng giới hạn

Áp lực đất cả nền đất cải tạo có chiều rộng giới hạn cần được tính theo phương pháp tính theo mảnh như minh họa trên Hình A.4.

Hình A.4 - Tính áp lực đất theo phương pháp mảnh

A.2.3.3  Sức chịu tải của nền đất cải tạo

...

...

...

(A.7)

Trong đó:

B là chiều rộng của kết cấu bên trên (m);

c_ub là cường độ chịu cắt không thoát nước của đất bên dưới nền đất cải tạo (kN/m^2);

m là hệ số điều chỉnh;

N_c, N_q, N_γ là hệ số sức chịu tải của đất bên dưới nền đất cải tạo;

q là áp lực đất bên trên có hiệu tại đáy của nền đất cải tạo (kN/m^2);

q_f là sức chịu tài của đất bên dưới nền đất cải tạo (kN/m^2);

...

...

...

Biên độ phù hợp của các hệ số sức chịu tải cần được xác định bằng cách xem xét các kinh nghiệm đã tích lũy được.

A.2.3.4  Thiết kế khối lượng đất

Tỷ số khối lượng giữa đất nạo vét và đất vận chuyển trên xà lan Nvol cần tính theo biểu thức (A.8a), và của giữa đất sẽ nạo vét và đất cải tạo N_vol' có thể tính theo biểu thức (A.8b) (xem Hình A.5).

(A.8a)

(A.8b)

Trong đó:

C là hệ số xi măng (kg/m^3);

...

...

...

G_s là tỷ trọng của hạt đất;

G_w là tỷ trọng của nước;

w₀ là hàm lượng nước của đất tại nơi đào (%);

w_a là hàm lượng nước của đất trên xà lan vận chuyển (%);

w_b là hàm lượng nước của đất sau khi hiệu chỉnh (%);

V_c là khối lượng xi măng (m^3);

V_cw là khối lượng nước trong vữa xi măng (m^3);

V_w2 là khối lượng nước thêm vào trên xà lan vận chuyển (m^3);

W/C là tỷ số nước trên xi măng của vữa xi măng.

...

...

...

Hình A.5 - Thay đổi thể tích đất trong quá trình đào, cải tạo và đổ

A.2.3  Thiết kế trộn đất cải tạo

Thiết kế trộn đất cải tạo cần được xác định bằng cách thực hiện các thí nghiệm trộn trong phòng hay thí nghiệm hiện trường theo các điều kiện giống như khi thi công thực tế (Tham chiếu TCVN 9403: 2012 Gia cố đất nền yếu - Phương pháp trụ đất xi măng).

Thư mục tài liệu tham khảo

(1) OCDI 2002 & 2009, Technical Standards and Commentaries for Port and Habour Facilities in Japan (Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình cảng và bể cảng Nhật Bản);

(2) The Ports and Harbours Association of Japan (2018), Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan (Japanese Version) (Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình cảng và bể cảng Nhật Bản (bản tiếng Nhật));

(3) Masaki Kitazume, Masaaki Terashi: Deep Mixing Method; CRS Press, 2013 (Phương pháp trộn sâu).

(4) Masaki Kitazume: The Sand Compaction Pile Method; A.A. Balkema, 2005 (Phương pháp cọc cát đầm chặt).

...

...

...

Mục lục

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và từ viết tắt

3.1  Thuật ngữ, định nghĩa

3.2  Ký hiệu và từ viết tắt

4  Nguyên tắc chung

...

...

...

5.1  Khái quát

5.2  Phân tích ổn định

5.3  Phân tích lún

5.4  Phân tích hóa lỏng

5.5  Vật liệu đắp

6  Phương pháp trộn sâu

6.1  Khái quát

6.2  Bố trí cải tạo điển hình

6.3  Thiết kế

...

...

...

7  Phương pháp cọc cát

7.1  Khái quát

7.2  Trình tự thiết kế cho nền đất sét

7.3  Trình tự thiết kế cho nền đất cát

8  Phương pháp thoát nước đứng

8.1  Khái quát

8.2  Nguyên tắc và trình tự thiết kế

8.3  Vật liệu

Phụ lục A (Tham khảo) Phương pháp trộn dòng khí ép

...

...

...