Thuộc tính
Nội dung
Tiếng Anh (English)
Văn bản gốc/PDF
Lược đồ
Liên quan hiệu lực
Liên quan nội dung
Thuộc tính
Tải về
Các bản dự thảo

Đang tải văn bản...

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 385:2006 gia cố nền đất yếu bằng trụ đất

Số hiệu:	TCXDVN385:2006	Loại văn bản:	Tiêu chuẩn XDVN
Nơi ban hành:	Bộ Xây dựng	Người ký:	***
Ngày ban hành:	27/12/2006	Ngày hiệu lực:
		Tình trạng:	Đã biết

Trộn khô	Trộn ướt
Số hiệu trụ, thời gian thi công	Số hiệu trụ, thời gian thi công
Áp lực khí nén	Áp lực bơm (khí nén nếu có)
Hình dạng đầu trộn	Hình dạng đầu trộn
Biểu đồ thời gian/độ sâu (vận tốc xuyên xuống, rút lên)	Biểu đồ thời gian/độ sâu (vận tốc xuyên xuống, rút lên)
Tốc độ quay(vòng/phút, khi xuyên xuống và rút lên	Tốc độ quay(vòng/phút, khi xuyên xuống và rút lên
Chủng loại xi măng và thành phần	Chủng loại vữa xi măng và thành phần
	Tỷ lệ nước/ximăng
Khối lượng xi măng theo mét chiều sâu (khi xuyên xuống và rút lên)	Khối lượng vữa xi măng theo mét chiều sâu (khi xuyên xuống và rút lên)
Sai số thi công(phương đứng,đường kính, vị trí)	Sai số thi công(phương đứng,đường kính, vị trí)
Cao độ đáy và đỉnh	Cao độ đáy và đỉnh

9.4.4 Hồ sơ nghiệm thu

a) Biên bản nghiệm thu trụ, như điều 9.4.1;

b) Hoàn công trụ, gồm cả những sửa đổi đã được duyệt;

c) Kết quả thí nghiệm hiện trường;

d) Chứng chỉ chi tiết các loại vật liệu và kết quả kiểm tra;

e) Mô tả chi tiết điều kiện đất nền.

...

Bạn phải đăng nhập hoặc đăng ký Thành Viên TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.

Mọi chi tiết xin liên hệ: ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66

10.1 Tất cả các loại máy móc, thiết bị vân hành phải tuyệt đối tuân theo quy trình thao tác và quy trình an toàn, đặc biệt là quy trình an toàn cho máy trộn và máy bơm .

10.2 Lắp dựng hệ thống biển báo khu vưc nguy hiểm, khu vực trụ vừa mới thi công, cấm di chuyển qua các khu vực này.

10.3 Khi gặp sự cố, Nhà thầu phải có phương án xử lý được thiết kế chấp thuận.

...

Phụ lục A ( Tham khảo)

Áp dụng thực tế của phương pháp trộn sâu

A.1 Giới thiệu

Mục đích của trộn sâu là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt, giảm tính nén lún, bằng cách trộn đất nền với xi măng(vữa xi măng) để chúng tương tác với đất. Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp các lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học. Trộn sâu phân loại theo chất kết dính ( xi măng, vôi, thạch cao, tro bay…) và phương pháp trộn(khô/ướt, quay/ phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt)

...

Gần đây, công nghệ tổ hợp được phát triển kết hợp trộn với phun tia, máy trộn bề mặt. Sơ đồ phân loại thiết bị xem hình A.1.

A.2 Lĩnh vực áp dụng

Các ứng dụng khác nhau của trộn sâu cho công việc tạm thời hoặc lâu dài; hoặc trên cạn hoặc dưới biển được giới thiệu trong hình A.2. Các ứng dụng chủ yếu là giảm độ lún, tăng ổn định và chống đỡ.

A.3 Thi công

A.3.1 Phần chung

Thi công gồm định vị, xuyên xuống và rút lên. Khi xuyên xuống, đầu trộn sẽ cắt và phá kết cấu đất đến độ sâu yêu cầu. Khi rút lên, chất kết dính được truyền vào đất với tốc độ không đổi, nhờ tốc độ rút khống chế cố định. Cánh trộn quay theo phương ngang, trộn đều đất với chất kết dính. Có các thiết bị phun trộn chất kết dính cả trong khi xuyên xuống và rút lên.

Trong phương pháp trộn khô, không khí dùng để dẫn xi măng bột vào đất ( độ ẩm của đất cần phải không nhỏ hơn 20%). Trong phương pháp ướt, vữa xi măng là chất kết dính. Trộn khô chủ yếu dùng cải thiện tính chất của đất dính, trong khi phun ướt thường dùng trong đất rời. Trong một ít trường hợp như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng, trộn khô dùng cho đất rời xốp.

...

A.3.2 Trộn khô

Nguyên tắc chung của phương pháp trộn khô được thể hiện trên hình A.4. Khí nén sẽ đưa xi măng vào đất.

Quy trình thi công gồm các bước sau:

a) Định vị thiết bị trộn

b) Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất;

c) Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất

d) Đầu trộn quay và trộn đều xi măng với đất

e) Kết thúc thi công.

...

Hình A.1 - Phân loại chung các thiết bị trộn sâu

A.3.2.1 Công nghệ Bắc Âu

Thiết bị có khả năng tạo trụ đến chiều sâu 25 m, đường kính 0.6m 1.0 m. Độ nghiêng tới 70⁰ so với phương đứng. Máy có một cần, lỗ phun xi măng ở đầu trộn. Năng lượng trộn và khối lượng xi măng được quan trắc và trong nhiều trường hợp được kiểm soát tự động để cho đất được trộn đều.

Đầu trộn được xuyên xuống đến độ sâu thiết kế, khi rút lên xi măng được phun qua lỗ ở đầu trộn qua ống dẫn trong cần trộn. Đất và xi măng được trộn đều nhờ đầu trộn được quay trong mặt phẳng ngang, thậm chí đổi hướng quay vài lần. Cả hai pha đều có thể được lặp lại tại một vị trí nếu cần.

Tốc độ quay của đầu trộn và tốc độ rút lên đều hiệu chỉnh được để đạt tới độ đồng nhất mong muốn. Thiết bị đời mới được phát triển chứa được cả khí lẫn xi măng.

A.3.2.2 Công nghệ Nhật Bản

...

Xi măng được phun cả trong pha xuống hoặc trong hai pha của hành trình.

So sánh công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản thể hiện trong bảng A.1và A.3.

Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản được giới thiệu trong bảng A.2 và A.4.

Hình A.2 - Ứng dụng trộn sâu

...

Hình A.3 - Nguyên tắc thực hiện dự án thi công trộn sâu

Hình A.4 - Sơ đồ thi công trộn khô

Bảng A.1 - So sánh công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản

...

Chi tiết

Bắc Âu

Nhật Bản

Số lượng trục trộn

1 đến 2

Đường kính

0.4 m đến 1.0 m

0.8 m đến 1.3 m

...

25 m

33 m

Vị trí lỗ phun

Đáy trục trộn

Đáy trục và/hoặc trên cánh cắt (một lỗ hoặc nhiều lỗ)

Áp lực phun

400 kPa ¸ 800 kPa

Tối đa 300 kPa

Truyền liệu

...

50 kg/ph¸300 kg/ph

50 kg/ph¸200 kg/ph

Bảng A.2 - Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn của Bắc Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Bắc Âu

Nhật Bản

Vận tốc xuyên xuống

...

1.0 m/ph ¸ 2.0 m/ph

Vận tốc rút lên

1.5 m/ph ¸ 6.0 m/ph

0.7 m/ph ¸ 0.9 m/ph

Tốc độ quay của cánh trộn

100 vòng/ph ¸ 200 vòng/ph

24 vòng/ph ¸ 64 vòng/ph

Số lượng vòng quay cánh⁽¹⁾

150 ¸ 500 cho mỗi m

...

Khối lượng xi măng phun

100 kg/m³ ¸250 kg/m³

100 kg/m³ ¸300 kg/m³

Tốc độ rút ( xuyên)

10mm/vòng¸30mm/vòng

10mm/vòng¸35mm/vòng

Pha phun xi măng

Điển hình trong khi rút lên

Xuyên xuống và/hoặc rút lên

...

1) Số lượng vòng quay cánh là tổng số nhát cắt đi qua 1 m của chuyển dịch trục trộn tính theo công thức T = åM x (N_d / V_d + N_u / V_u) , trong đó T= số lượng vòng quay của cánh (n/m), åM= tổng số cánh trộn, N_d = vận tốc quay của cánh trong pha xuyên xuống (vòng/ph), V_d = vận tốc xuyên xuống (m/ph), N_u = vận tốc quay của cánh trong pha rút lên (vòng/ph), V_u = vận tốc rút lên (m/ph). Nếu chỉ phun khi rút lên thì lấy N_d = 0.

A.3.3 Trộn ướt

Nguyên lý trộn ướt được mô tả trong hình A.5.

Hình A.5 - Sơ đồ thi công trộn ướt

...

Trộn ướt dùng vữa xi măng. Khi cần có thể cho thêm chất độn ( cát và phụ gia). Khối lượng vữa thay đổi được theo chiều sâu. Khi chế tạo trụ trong đất rời dùng khoan guồng xoắn liên tục có cánh trộn và cánh cắt hình dạng khác nhau, có đủ công suất để phá kết cấu đất và trộn đều vữa.

Cường độ và tính thấm phụ thuộc vào thành phần và đặc tính của đất (hàm lượng hạt mịn, hàm lượng hữu cơ, loại sét, thành phần hạt…), khối lượng và chủng loại vữa và quy trình trộn.

Có thể ngưng trộn khi vữa chưa bắt đầu đông cứng, khởi động trộn lại tại độ sâu ít nhất 0.5 m trong đất đã xử lý.

Bơm để chuyển vữa đến lỗ phun cần phải có đủ công suất (tốc độ truyền và áp lực) để truyền lượng vữa thiết kế an toàn.

A.3.3.1 Công nghệ châu Âu

Thường là khoan guồng xoắn (liên tục hoặc cục bộ, đơn/đa trục) hoặc cánh cắt phụ thuộc vào điều kiện đất nền và ứng dụng.

Khi thi công tường chắn có cốt thép, cốt thép cần đưa vào lòng trụ vừa chế tạo xong. Thiết bị rung có thể trợ giúp việc hạ cốt thép.

A.3.3.2 Công nghệ Nhật Bản

Dùng cả trên đất liền và trên biển. Trên đất liền dùng thiết bị có một, hai và bốn trục, có nhiều tầng cánh trộn để tạo độ đồng nhất cho trụ. Chỉ số quay cánh và khối lượng vữa được kiểm soát tự động. Đường kính cánh cắt từ 1.0 m đến 1.3 m, chiều sâu tối đa đến 48 m. Khi thi công trên biển thường dùng tàu lớn, trên đó lắp cả thiết bị trộn sâu, bồn chứa, trạm trộn vữa và phòng điều khiển. Các thiết bị này có thể tạo các trụ có diện tích tiết diện từ 1.5 m² đến 6.9 m², và tới độ sâu tối đa 70 m kể từ mặt nước biển.

...

Bảng A.3 - Công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Chi tiết

Châu Âu, trên cạn

Nhật Bản, trên cạn

Nhật Bản, trên biển

Số lượng trục trộn

1-3

...

2-8

Đường kính (m)

0.4 - 0.9

1.0 - 1.3

1.0 - 1.6

Chiều sâu tối đa

25 m

48 m

70 m từ mặt nước

...

Cần khoan

Cần và cánh

Áp lực phun (kPa)

500 ¸ 1000

300 ¸ 600

300 ¸ 800

Công suất

( m³/ph)

...

0.25 ¸ 1.0

0.5 ¸ 2.0

Khối lượng vữa lưu giữ (m³)

3.0 ¸ 6.0

3-20

Bồn chứa

Thể tích tối đa

...

30 t

50 t ¸ 1600 t

...

Bảng A.4 - Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Châu Âu, trên cạn

Nhật Bản, trên cạn

Nhật Bản, trên biển

Vận tốc xuyên xuống (m/ph)

0.5 ¸ 1.5

...

1.0

Vận tốc rút lên (m/ph)

3.0 ¸ 5.0

0.7 ¸ 1.0

1.0

Tốc độ quay cánh trộn (vòng/ph)

25 ¸ 50

20 ¸ 40

20 ¸ 60

...

350 cho mỗi m

Khối lượng vữa phun( kg/m³)

80 ¸ 450

70 ¸ 300

Pha phun xi măng

A3.4 Mô hình bố trí trụ

...

Hình A.6 - Thí dụ bố trí trụ trộn khô: 1 Dải; 2 Nhóm, 3 Lưới tam giác, 4 Lưới vuông

Hình A.7 - Thí dụ bố trí trụ trùng nhau theo khối

Hình A.8 - Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất:

...

Hình A.9 - Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên biển:1 Kiểu khối , 2 Kiểu tường, 3 Kiểu kẻ ô, 4 Kiểu cột, 5 Cột tiếp xúc, 6 Tường tiếp xúc, 7 Kẻ ô tiếp xúc, 8 Khối tiếp xúc

Hình A.10 - Thí dụ bố trí trụ trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công

A.3.5 Các phương pháp tổ hợp (Hybrid method)

...

Có vài phương pháp dùng kỹ thuật tương tự trộn sâu. Điển hình là kết hợp trộn cơ học với thủy lực. Dưới đây mô tả phương pháp gia cố toàn khối, phun áp cao kết hợp trộn cơ học.

A.3.5.1 Gia cố toàn khối

Trong trường hợp điều kiện đất nền rất xấu ví như đất than bùn, sét hữu cơ, bùn sét yếu, cần gia cố toàn khối đến độ sâu 2-3 m, độ sâu lớn nhất đã xử lý là 5 m . Máy thi công khác cơ bản với máy trộn sâu tạo trụ. Chất kết dính được cấp đến đầu trộn trong lúc bộ trộn vừa quay đồng thời chuyển động theo phương đứng và phương ngang. Máy chủ của đầu trộn thường là máy đào. Hai công nghệ gia cố khối thể hiện ở hình A.11 và A.12.

Hình A.11 - Ổn định khối kiểu A

1 Bồn chứa và cân, 2 Máy đào, 3 Cần trộn, 4,5 Đất xấu cần xử lý,

6 Hướng di chuyển, 7 Vải địa kỹ thuật, 8 Đất san nền, gia tải trước.

...

Hình A.12 - Ổn định khối kiểu B

A.3.5.2 Phun vữa lỏng kết hợp trộn cơ học

Phương pháp mới kết hợp lợi thế của trộn cơ học với phun vữa lỏng ( jet grouting). Máy có cả đầu trộn và vòi phun, có thể tạo nên các trụ đường kính lớn hơn đường kính đầu trộn. Công nghệ kiểu này và một vài kiểu khác nữa đang áp dụng tại Nhật Bản (Tanaka 2002).

A.4 Các ứng dụng chính

Thí dụ áp dụng trộn sâu cho các mục đích khác nhau xem hình A.13.

...

Hình A.13 - Các ứng dụng của trộn sâu ( Terashi, 1997)

1 Đường bộ, ổn định/lún

2 Ổn định đê cao

3 Mố cầu

4 Thành hố đào

5 Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận

...

7 Chống chuyển dịch ngang của móng cọc

8 Đê biển

9 Ngăn nước

...

Phụ lục B (tham khảo)

Các giải pháp thiết kế (aspects of design)

B.1 Phần chung

...

Các vấn đề thiết kế nêu trong phụ lục liên quan đến quy trình triển khai dự án, lựa chọn chất kết dính, thí nghiệm trong phòng và hiện trường, bố trí trụ trên mặt bằng. Phụ lục này không gồm thiết kế địa kỹ thuật chi tiết. Các giải pháp chi tiết cần tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế nền móng và công trình ngầm liên quan.

Trộn sâu là quá trình cải thiện đất nền nên thiết kế gồm hai khía cạnh riêng biệt:

a) thiết kế chức năng mô tả cách thức tương tác lẫn nhau giữa đất xử lý và đất tự nhiên để tạo nên ứng xử chung cần thiết;

b) thiết kế công nghệ mô tả cách thức đạt được các đặc tính kỹ thuật yêu cầu của đất xử lý bằng cách chỉnh lý các thông số kiểm soát công nghệ.

B.1.2 Áp dụng

Phạm vi áp dụng trộn sâu để giải quyết các vấn đề sau:

a) giảm độ lún;

b) tăng ổn định;

c) chống giữ mái dốc, hố đào;

...

e) xây dựng công trình phòng hộ;

f) giảm ảnh hưởng của chấn động lên công trình.

B.2 Nguyên lý thiết kế

Đất xử lý trộn sâu được thiết kế sao cho công trình xây dựng đạt các yêu cầu về tính khả thi, kinh tế và lâu dài, chịu được các tác động và ảnh hưởng trong quá trình thi công và sử dụng, tức là thỏa mãn các điều kiện về trạng thái giới hạn cực hạn, và trạng thái giới hạn sử dụng.

Thiết kế thường theo phương pháp lặp, trong đó kết quả của nhiều phương pháp thí nghiệm kiểm tra là một phần quan trọng. Hình B.1 giới thiệu sơ đồ thiết kế lặp các dự án trộn sâu.

Thiết kế sơ bộ dựa trên kết quả thí nghiệm mẫu trộn trong phòng. Tương quan cường độ nén không hạn chế nở hông giữa mẫu thân trụ hiện trường và mẫu trộn trong phòng có thể chọn theo kinh nghiệm từ 0.2 đến 0.5 tùy theo loại đất và tỷ lệ trộn. Nếu kết quả thí nghiệm hiện trường không đáp ứng yêu cầu thì phải điều chỉnh thiết kế công nghệ và khi cần thiết điều chỉnh cả thiết kế chức năng.

B.3 Thí nghiệm

...

Phương pháp thí nghiệm phải thích hợp với mục đích ứng dụng. Nếu để giảm độ lún, mô đun biến dạng là thông số cần quan tâm chính, còn trong ổn định và chống trượt thì thông số cường độ lại là chủ yếu. Để ngăn ngừa vùng ô nhiễm thì tính thấm lại được xét đến đầu tiên.

B.3.2 Thí nghiệm trong phòng

Gồm thí nghiệm các mẫu trộn trong phòng và các mẫu lấy ở các độ sâu khác nhau trong thân trụ hiện trường.

B.3.2.1 Mẫu chế tạo trong phòng

Phương pháp chế bị và thí nghiệm tham khảo phụ lục C, D. Hệ số hiệu chỉnh giữa cường độ mẫu trong phòng và hiện trường xác định qua kết quả thí nghiệm và kinh nghiệm thực tế. Thí nghiệm mẫu trộn khô thường sau khi trộn 3, 7, 14, 28 và 90 ngày. Mẫu trộn ướt thí nghiệm sau 3,7, 14 và 28 ngày.

B.3.2.2 Lấy mẫu hiện trường

Mẫu được lấy nhờ thiết bị khoan xoay. Lựa chọn kỹ thuật lấy mẫu, đường kính mẫu phụ thuộc vào loại và cường độ của đất xử lý. Số lượng mẫu phụ thuộc quy mô hoặc độ phức tạp của dự án. Ít nhất cần khoan lấy mẫu 3 hố cho một loại máy trộn. Chiều sâu khoan đến mũi trụ xử lý.

...

Hình B.1 - Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm trong phòng, thiết kế chức năng, thử hiện trường và thiết kế công nghệ

Đặc trưng cường độ và mô đun đàn hồi E_col của mẫu thường được xác định từ kết quả thí nghiệm nén không hạn chế nở hông. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm chịu ảnh hưởng của các khe nứt trong mẫu. Nếu thấy mẫu bị rạn nứt thì nên thí nghiệm nén 3 trục.

Mô đun nén M_col được xác định từ thí nghiệm nén một trục không nở hông(oedometer). Để đánh giá ứng xử lún của nền xử lý dùng mô đun đàn hồi tiêu biểu hơn mô đun nén.

Dụng cụ lấy mẫu ướt dùng ở châu Âu. Mẫu được lấy khi vừa thi công xong trụ trộn ướt, thường 500m³ đất xử lý lấy 1 mẫu hoặc một ngày thi công của 1 máy lấy 1 mẫu. Đưa thiết bị xuống độ sâu cần lấy mẫu, thiết bị tự động ngoạm lấy mẫu, đưa lên mặt đất và cho vào khuôn hình trụ hoặc lập phương. Thí nghiệm mẫu sau khi bảo dưỡng trong nhiệt độ quy định. So sánh mẫu bảo dưỡng tại hiện trường và mẫu lấy ướt cho biết sự khác nhau của cường độ và tăng trưởng cường độ.

B.3.3 Thí nghiệm hiện trường

B.3.3.1 Thí nghiệm trụ thử

...

Một khía cạnh quan trọng của thí nghiệm hiện trường đó là xác định các thông số kiểm soát cho thi công gồm vận tốc pha xuyên xuống, rút lên, tốc độ quay và mô men xuắn, tốc độ truyền liệu v.v.

B.3.3.2 Xác định trực tiếp đặc trưng cơ học

Thí nghiệm nén ngang thành hố khoan (pressuremeter test) cho phép xác định cường độ kháng cắt và hệ số nén của trụ. Thí nghiệm cần phải khoan trước hố trong thân trụ và lắp đặt thiết bị nén ngang thành hố khoan. Phương pháp thí nghiệm xem các chỉ dẫn hiện hành (TCXDVN 112:1984).

Thí nghiệm nén tĩnh trụ đơn để xác định sức chịu tải của trụ thực hiện theo tiêu chuẩn TCXDVN 269: 2002. Kết quả thí nghiệm cho biết sức chịu tải cực hạn của trụ đơn ứng với độ lún bằng 10% đường kính trụ.

Thí nghiệm bàn nén hiện trường theo TCXDVN 80 : 2002. Kích thước bàn nén có thể mở rộng đến 2 lần đường kính trụ.

Thí nghiệm chất tải diện rộng tiến hành cùng quan trắc độ lún sâu, độ lún bề mặt, áp lực nước lỗ rỗng phản ánh khá chính xác ứng xử của nền đất xử lý nên được dùng cho các công trình có quy mô lớn. Quy trình thí nghiệm do thiết kế quy định.

B.3.3.3 Khảo sát độ đồng nhất và xác định gián tiếp các đặc trưng cơ học.

Thí nghiệm CPT, đại diện là xuyên côn thông dụng, dùng để xác định các thông số cường độ và độ liên tục của trụ. Khó khăn khi thực hiện thí nghiệm CPT là giữ độ thẳng đứng vì thế khối lượng thí nghiệm bị giới hạn.

...

Khối lượng thí nghiệm theo quy mô xây dựng tham khảo bảng B.1.

Bảng B.1- Khối lượng thí nghiệm dự kiến

Thí nghiệm\ Quy mô

£100 trụ

£500 trụ

£1000 trụ

£ 2000 trụ

...

Nén ngang trong trụ

...

100

Nén tĩnh trụ đơn

...

B.4 Tương quan giữa các đặc tính của đất xử lý

B.4.1 Cường độ trong phòng và hiện trường

Điều kiện trộn và bảo dưỡng khác nhau gây nên khác nhau về cường độ. Theo kinh nghiệm Thụy Điển tỷ số giữa cường độ hiện trường và trong phòng trong khoảng 0.2 đến 0.5. Đất rời có tỷ số cao hơn, quyết định bởi độ mịn của hạt.

Kinh nghiệm Nhật Bản được tổng kết trong hình B.3 và B.4. Ký hiệu CDM (Cement Deep Mixing Method)- phương pháp trộn ướt phổ biến tại Nhật Bản, DJM ( Dry Jet Mixing Method) là kinh nghiệm trộn phun khô. Hình B.4 cho thấy khả năng đạt được hiệu quả khá cao của thiết bị Nhật Bản trong thi công các công trình biển ( tỷ số cường độ mẫu hiện trường/ trong phòng gần bằng 1)

Hình B.3 - Quan hệ cường độ hiện trường và trong phòng (trên đất liền) (Sakai, 1996)

1 Cường độ hiện trường q_uf, MPa, 2 Cường độ trong phòng q_ul

2 Cường độ kháng nén không hạn chế nở hông mẫu trong phòng, q_ul, MPa

...

5 Bến tàu Daikoku

4 Cát

6 Sét cảng Hatskaichi

7 Sét bụi

9 Cảng Kanda

8 Cát bụi

10 Cảng Chiba 11 Cảng Kitakyushu

Hình B.4 Quan hệ cường độ đất xử lý công trình biển (CDIT, 2002)

...

B.5 Các phương hướng thiết kế

B.5.1 Ổn định

B.5.1.1 Cường độ kháng cắt của nền gia cố

Thường trụ xử lý được dùng để ổn định mái dốc, khối đắp hoặc tường hào. Mặt phá hoại theo mặt phẳng hoặc cung tròn, huy động sức kháng cắt của trụ và đất xung quanh trụ. Phân tích ổn định dựa theo các phương pháp hiện hành (xem BS 8006 : 1995). Nền xử lý có cường độ kháng cắt tính theo công thức:

C_tb= C_u (1- a) + a C_c (B.1)

Trong đó: C_ulà sức kháng cắt của đất, tính theo phương pháp trọng số cho nền nhiều lớp;

C_c là sức kháng cắt của trụ;

a là tỷ số diện tích a = n A_c / B_s;

n là số trụ trong 1 m chiều dài khối đắp; B_s là chiều rộng khối đắp;

...

Ghi chú: Sức kháng cắt của trụ, C_c xác định bằng các thí nghiệm hiện trường, hoặc mẫu lấy từ thân trụ cho kết quả phù hợp thực tế hơn.

B.5.1.2 Ảnh hưởng của vị trí trụ dọc theo mặt trượt khả dĩ

Trong trường hợp dùng các trụ đơn lẻ để chống mất ổn định cần lưu tâm đến nguy cơ phá hoại uốn của trụ. Ứng xử của trụ khác nhau trong vùng chủ động, vùng chịu cắt và vùng bị động ( xem hình B.5). Trong vùng chủ động lực dọc trục của trụ sẽ góp phần làm tăng sức kháng cắt và kháng uốn trong khi đó tại vùng bị động các trụ thậm chí bị nứt do chịu kéo. Do đó các trụ trong vùng chủ động có lợi tăng điều kiện ổn định. Trong vùng cắt và bị động bố trí trụ thành tường hoặc thành khối sẽ hiệu quả hơn bố trí các trụ đơn lẻ để ngăn phá hoại trượt.

Hình B.5 Lực dọc trục của trụ trong vùng chủ động tăng sức kháng cắt và kháng uốn , trong vùng bị động trụ có thể bị nứt khi chịu kéo.

1 Vùng bị động, 2 Vùng cắt, 3 Vùng chủ động

B.5.1.3 Gối lên nhau

Trụ tăng ổn định thường được bố trí hàng đơn hoặc hàng đôi. Gối đè nhau các trụ trong hàng sẽ tăng sức kháng mô men và lật. Vùng gối nhau phải đủ để tạo thành tường liên tục. Điều quan trọng là khống chế và giám sát độ gối thẳng đứng suốt chiều dài các trụ. Khả năng chịu tải trọng ngang của tường quyết định bởi sức kháng cắt của đất xử lý ở chỗ gối nhau.

...

Phá hoại xảy ra ở vùng chịu cắt do phân cách các trụ trong hàng khi mặt trượt nằm gần đỉnh trụ và sức kháng kéo thấp trong vùng gối nhau. Dự tính sức kháng kéo của đất xử lý ở vùng gối nhau khoảng 5% đến 15% cường độ kháng nén không hạn chế nở hông ( có thể thấp hơn hoặc cao hơn tùy theo chất lượng và hiệu quả trộn sâu). Khi các trụ phân cách với nhau, sức kháng cắt của trụ trong hàng bằng sức kháng cắt của trụ đơn.

B.5.1.5 Xử lý toàn khối

Do tính chất của đất nền xử lý khác xa nền chưa xử lý, có thể xem khối xử lý được chôn trong đất để truyền tải trọng tác dụng đến lớp thích hợp (Kitazume, 1996).

Bước đầu tiên gồm phân tích ổn định công trình bên trên làm việc đồng thời với nền xử lý.

Bước thứ hai gồm phân tích ổn định của nền xử lý chịu tác động của ngoại tải: phá hoại trượt, lật, mất khả năng chịu tải.

Bước thứ ba, kiểm tra độ lún của nền.

Có thể dùng phương pháp PTHH để phân tích ứng suất và biến dạng của nền xử lý phức tạp, số liệu đầu vào chiếm vai trò quan trọng.

B.5.2 Độ lún

...

Trụ để giảm độ lún thường được bố trí theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Phân tích lún dựa trên quan điểm đồng biến dạng- nói cách khác, cho rằng hiệu ứng vòm phân bố lại tải trọng sao cho biến dạng thẳng đứng tại độ sâu nhất định trở thành bằng nhau trong trụ và đất quanh trụ.

Đối với nhóm trụ, độ lún trung bình sẽ được giảm bởi ứng suất cắt của đất, huy động tại bề mặt tiếp xúc theo chu vi khối với đất xung quanh. Chỉ chuyển dịch khá nhỏ ( vài mm ) đủ để huy động sức kháng cắt của đất. Ứng suất cắt gây nên độ lún lệch các trụ trong nhóm. Độ lún lệch này sẽ giảm dần theo mức độ cố kết của đất, cho nên sẽ không kể đến trong tính lún tổng. Phương pháp tính lún của giáo sư Broms. B được giới thiệu trong phụ lục C.

B.5.2.2 Tốc độ lún

Trong trộn khô, có thể tính thấm của trụ cao hơn đất xung quanh, trụ có tác dụng như băng thoát nước thẳng đứng. Tuy nhiên, tốc độ lún không chỉ quyết định bởi hiệu ứng thoát nước. Khi trụ gia cố và đất sét yếu xung quanh cùng làm việc, hiện tượng nổi trội chính là sự phân bố ứng suất trong hệ thống trụ-đất theo thời gian. Ngay khi tác động, tải trọng được chịu bởi áp lực nước lỗ rỗng dư. Trụ tăng độ cứng theo thời gian, sẽ chịu dần tải trọng, giảm bớt tải trọng lên đất. Hệ quả là áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất yếu sẽ được giảm nhanh, thậm chí chưa có thấm hướng tâm. Phân bố lại ứng suất là nguyên nhân chính để giảm độ lún và tăng tốc độ lún. Do đó, cho dù tính thấm của trụ chỉ bằng của đất thì quá trình cố kết cũng nhanh hơn nhờ hiện diện của các trụ. Trụ đất xi măng đã làm tăng hệ số cố kết một chiều.

Trong trộn ướt, tính thấm của trụ không cao hơn nền đất xung quanh. Nhưng nhờ phân bố lại ứng suất mà quá trình cố kết một chiều xảy ra nhanh hơn.

B.5.3 Tường vây

Tường vây tạo bởi các trụ gối đè nhau không cho nước rò rỉ qua tường. Quan trọng là độ đồng nhất và phòng rò rỉ. Thường dùng thêm vữa sét để tăng sức chống rò rỉ. Nếu thiết kế tường ngăn ô nhiễm phải kiểm tra phản ứng của chất nhiễm bẩn với đất xử lý, đặc biệt khi chúng có tính a xít cao.

Phụ lục C (tham khảo)

...

C.1 Độ lún tổng (S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:

S = S₁ + S₂ (C.1)

trong đó: S₁ - độ lún bản thân khối gia cố

S₂- độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi trụ

Độ lún của bản thân khối gia cố được tính theo công thức:

(C.2)

Trong đó:

q - tải trọng công trình truyền lên khối gia cố (kN);

H - chiều sâu của khối gia cố (m)

...

E_c- Mô đun đàn hồi của vật liệu trụ; Có thể lấy E_c = (50¸100) C_c trong đó C_c là sức kháng cắt của vật liệu trụ.

E_s - Mô đun biến dạng của đất nền giữa các trụ. (Có thể lấy theo công thức thực nghiệm E_s = 250C_u, với C_u là sức kháng cắt không thoát nước của đất nền).

Ghi chú: Các thông số E_c, C_c, E_s, C_u xác định từ kết quả thí nghiệm mẫu hiện trường cho kết quả phù hợp thực tế hơn.

Hình C.1 Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá

sức chịu tải cho phép của vật liệu trụ

C.2. Độ lún S₂ được tính theo nguyên lý cộng lún từng lớp (xem phụ lục 3 TCXD 45- 78). Áp lực đất phụ thêm trong đất có thể tính theo lời giải cho bán không gian biến dạng tuyến tính (tra bảng) hoặc phân bố giảm dần theo chiều sâu với độ dốc (2:1) như hình C.1. Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà tại đó áp lực gây lún không vượt quá 10% áp lực đất tự nhiên( theo quy định trong tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCXD 45 - 78).

...

Phụ lục D (Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén

của mẫu đất-xi măng ( phương pháp trộn khô)

a) Xác định sức kháng nén một trục không hạn chế nở hông của mẫu tiêu chuẩn;

b) Chọn tỷ lệ pha trộn các hỗn hợp gia cố.

a) Máy trộn hay dụng cụ trộn mẫu đất hỗn hợp;

b) Dụng cụ tạo mẫu đất hỗn hợp;

c) Máy nén một trục không hạn chế nở hông.

...

Đưa mẫu vào máy ép, lực ép khoảng (100 ± 25) kg, thời gian ép từ 5 đến7 phút, đối với đất bão hoà khi thấy nước bắt đầu thoát lên mặt tấm ép thì dừng.

(D.3)

Mẫu được bảo dưỡng trong khuôn đặt trong phòng bảo dưỡng tiêu chuẩn, thông thường được duy trì ở nhiệt độ gần tương tự nhiệt độ nền đất cần xử lý. Kết quả thí nghiệm mẫu sau 90 ngày sẽ dùng trong tính toán thiết kế( cả phòng lún và ổn định). Các độ tuổi 3, 7, 14, 28 ngày dùng để so sánh với kết quả thí nghiệm hiện trường.

D.5.1 Thiết bị

Máy nén có hành trình để khi đạt tới tải trọng phá hoại dự kiến của mẫu thử không nhỏ hơn 20% và không vượt quá 80% tổng hành trình. Sai số tương đối của số đọc không quá 2%.

D.5.2. Trình tự thí nghiệm

a) Phải tiến hành thí nghiệm ngay sau khi lấy mẫu ra khỏi phòng bảo dưỡng để tránh thay đổi độ ẩm và nhiệt độ;

b) Đặt mẫu vào giữa tâm bàn nén dưới của máy nén. Khi bàn nén trên tiếp gần mẫu, điều chỉnh bệ hình cầu để cho tiếp xúc đều;

c) Gia tải với tốc độ (10¸15) N/s( hoặc (1¸2) mm/ phút) khi mẫu có biến dạng nhanh, gần tới phá hoại, ngừng điều chỉnh van đầu máy nén, khi mẫu bị phá hoại thì ghi lại lực phá hoại.

...

Cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng được tính theo công thức:

q_u = P / A (D.4)

Trong đó : q_u - cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng ở tuối thí nghiệm, kPa;

P - Tải trọng phá hoại, kN;

A - Diện tích chịu nén của mẫu, m².

Một nhóm mẫu thử gồm 3 mẫu. Khi kết quả tính toán của một mẫu thử vượt quá ± 15 % trị số bình quân của nhóm thì chỉ lấy trị số của 2 mẫu còn lại để tính, nếu không đủ 2 mẫu thì phải làm lại thí nghiệm.

Ghi chú: Cường độ kháng cắt của mẫu có thể tính bằng q_u / 2. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm hiện trường cho số liệu tin cậy hơn.

...

Phụ lục E (Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén

của mẫu đất-xi măng ( phương pháp trộn ướt)

E.1 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng trong phòng để xác định tỷ lệ cấp phối tối ưu trong thiết kế và thi công.

...

E.2.1 Vật liệu đất

Đất được lấy mẫu tại hiện trường sẽ được gia cố. Mẫu đất dùng để pha trộn cần được hong khô, nghiền nhỏ lọt qua sàng 5mm.

E.2.2 Xi măng

Xi măng không được quá hạn 1 tháng kể từ ngày xuất xưởng. Mẫu xi măng cần được kiểm tra lại mác, khi thoả mãn mác xuất xưởng mới đưa vào dùng.

E.2.3 Nước

Dùng nước sạch cấp cho sinh hoạt.

E.3 Đúc mẫu thử

E.3.1 Khuôn mẫu thử

Dùng khuôn lập phương kích thước 70.7 mm x 70.7 mm x 70.7 mm, có đủ độ cứng và tháo lắp dễ dàng. Bề mặt trong của khuôn phải trơn bóng, sai số độ phẳng không vượt quá 0.05% chiều dài cạnh, sai số chiều dài cạnh không vượt quá 1/150 của chiều dài cạnh, sai số độ vuông góc của mặt đáy không vượt quá ± 0.5 độ

...

Mẫu thử có thể đầm chặt trên máy rung, tần số (3000±200) lần/phút, biên độ không tải là (0.5±0.1) mm, biên độ có tải là (0.35 ±0.05) mm.

Khi không có điều kiện dùng máy rung có thể đầm chặt thủ công, dùng que thép đường kính 10mm, dài 350 mm, một đầu hình côn.

E.3.3 Tỷ lệ cấp phối mẫu thử

Lượng xi măng có thể tính theo công thức sau:

(E.1)

Lượng nước trộn có thể tính theo công thức sau:

(E.2)

Trong đó:

...

W_c - trọng lượng xi măng (kg)

W_w - trọng lượng nước (kg)

w - hàm lượng nước tự nhiên của đất;

w₀ - hàm lượng nước của đất phơi khô;

aw - tỷ lệ trộn của xi măng

m - tỷ lệ nước - xi măng

E.3.4 Đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu

a) Lắp ráp khuôn, lau chùi sạch, bôi lớp chất dóc khuôn vào mặt trong của khuôn;

b) Cân đong trọng lượng đất phơi khô, xi măng và nước;

...

d) Khi dùng máy rung có thể đổ vào khuôn một nửa hỗn hợp đất xi măng, rung trên bệ 1 phút, đổ tiếp phần còn lại và phải có một chút dư thừa, rung thêm 1 phút nữa, lưu ý không để khuôn mẫu tự nẩy trên bàn rung;

Khi chế tạo thủ công cũng chia làm hai lớp để đầm , khi xoọc nên tiến hành đều đặn từ ngoài vào trong, theo vòng xoắn ốc, đồng thời lắc khuôn về 4 phía, đến khi nào trên mặt không xuất hiện bọt khí là được;

Que phải giữ thẳng đứng, mỗi lớp chọc 25 lần, lớp dưới xuống tận đáy, lớp trên sâu xuống lớp dưới 1cm; dùng bay miết theo mép khuôn nhiều lần tránh cho mẫu khỏi bị rỗ mặt;

a) Sau khi đầm gạt bỏ phần thừa, miết mặt thật phẳng, đậy vải ni lông chống bay hơi nước và đưa vào phòng bảo dưỡng tiêu chuẩn.

b) Tuỳ theo cuờng độ của hỗn hợp để quyết định thời gian tháo khuôn; thông thường 3 ngày sau là có thể đánh số và tháo khuôn. Sau khi tháo khuôn cần cân trọng lượng từng mẫu, ngâm mẫu vào trong bồn nước để bảo dưỡng, nhiệt độ trong phòng bảo dưỡng tương tự nhiệt độ trong đất cần xử lý.

E.4. Thí nghiệm

Thiết bị và trình tự thí nghiệm, xử lý kết quả tương tự như đối với mẫu xi măng đất trong phương pháp trộn phun khô. Độ tuổi thí nghiệm mẫu nhiều nhất là 28 ngày.

Phụ lục G( Tham khảo)

CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA MỘT SỐ HỖN HỢP GIA CỐ “ĐẤT - XI MĂNG”

...

Địa điểm

Đặc trưng đất tự nhiên

Cường độ kháng nén 1trục, kg/cm²

g_k

w₀

C_u

...

12% XM

G/cm³

kg/cm²

28 ngày

90 ngày

...

90 ngày

Sét pha

Hà Nội

1,30

0,16

...

3,97

4,43

4,48

Cát pha

Nam Hà

...

2,24

3,21

Sét pha xám đen

Hà Nội

...

0,23

7,39

9,42

Sét pha xám nâu

Hà Nội

...

0,21

4,28

4,82

...

Hà Nội

0,23

3,00

4,07

...

Sét pha

1,60

0,10

0,61

...

2,13

2,50

Sét xám xanh

Hà Nội

...

2,39

2,55

Đất sét hữu cơ

Hà Nội

...

0,21

0,51

0,82

Sét pha

Hà Nội

1,43

...

0,32

11,0

19,0

Bùn sét hữu cơ

...

1,51

0,39

...

Bùn sét hữu cơ

Hà Nội

1,54

119

0,19

...

0,42

0,50

Sét pha

Hải Dương

1,35

...

6,18

6,50

9,13

9,53

Cát pha

Hải Dương

1,35

...

3,55

4,21

6,75

7,92

Sét

HảI Phòng

1.16

...

0.28

1.63

1.85

3.01

3.95