BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG + GIA TẢI TRƯỚC THUỘC ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM” Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CƠNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam 7579-12 22/12/2009 Hà Nội 2009 MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng: 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Phạm vi ứng dụng 1.2 Nguyên lý làm việc 1.3 Ưu nhược điểm phương pháp: 1.3.1 Ưu điểm 1.3.2 Nhược điểm GIỚI THIỆU BẤC THẤM: 2.1 Giới thiệu bấc thấm chế tạo sẵn 2.2 Các thông số quan trọng bấc thấm 2.2.1 Cấu tạo bấc thấm 2.2.2 Các thông số quan trọng phân loại bấc thấm 2.3 Nguyên lý thoát nước + gia tải TÍNH TỐN BẤC THẤM: 3.1 Tính tốn thiết kế theo tốn đồ vẽ sẵn 3.1.1 Toán đồ số 3.1.2 Toán đồ số 3.1.3 Toán đồ số 3.1.4 Toán đồ số 10 3.1.5 Toán đồ số 10 3.2 Lý thuyết cố kết thoát nước thẳng đứng 11 3.3 Đặc tính bấc thấm yếu tố ảnh hưởng: 13 3.3.1 Vùng ảnh hưởng bấc thấm 13 3.3.2 Tác động pha trộn xáo trộn 14 3.3.3 Thông số ảnh hưởng đến thời gian cố kết 14 3.4 Lún đất nền: 14 3.4.1.Lún sơ cấp 15 3.4.2 Lún cố kết thứ cấp 16 3.4.3 Lún cố kết theo thời gian 16 THI CÔNG BẤC THẤM, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM 16 4.1 Qui trình, thiết bị kỹ thuật thi cơng bấc thấm; 16 4.1.1 Qui trình kỹ thuật thi cơng bấc thấm 16 4.1.2 Thiết bị thi công bấc thấm 17 4.2 Kiểm soát chất lượng: 18 4.2.1 Đánh giá chất lượng gia cố bấc thấm 18 4.2.2 Đánh giá độ bền (cường độ) đất 18 4.2.3 Đánh giá chất lượng cố kết 18 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng: 1.1.1 Đặc điểm Lún cố kết đất sét yếu tạo nhiều cố cho móng cơng trình Nền đất sét yếu có hệ số thấm nhỏ, để hoàn thành giai đoạn cố kết thứ cần phải có nhiều thời gian Để rút ngắn thời gian cố kết này, người ta thường dùng thiết bị tiêu nước thẳng đứng (cọc cát, giếng cát, bấc thấm) kết hợp với biện pháp nén trước khối đắp tạm thời hút chân không Trong chuyên đề giới thiệu thiết bị tiêu nước thẳng đứng bấc thấm Bấc thấm có đặc điểm sau: - Cho nước lỗ rỗng đất thấm vào thiết bị - Làm đường dẫn để nước lỗ rỗng tập trung chuyển động dọc theo chiều dài thiết bị để ngồi So với loại giếng tiêu nước khác, thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn gọi tắt bấc thấm (PVD) có đặc điểm riêng biệt sau: + Tốc độ lắp đặt bấc thấm (cắm vào đất yếu) đạt trung bình 5000m/ngày/máy Vì vậy, làm giảm giá thành cơng trình + Trong q trình lắp đặt bấc thấm, khơng xảy tượng đứt bấc thấm Trong trình nhồi cọc cát, giếng cát, giếng cát rãnh cát bị đứt đoạn tốc độ rút ống nhanh - Trong trình cố kết, bấc thấm đặt đất yếu không xảy tượng bị cắt trượt lún cố kết gây - Bấc thấm có khả thấm nước cao, hệ số thấm trung bình đạt từ 30.10-6 đến 90.10-6m3/s Trong cọc cát có đường kính 350mm khả nước đạt 20.10-6m3/s (theo kết Van San Woort, 1994) + Khi thi công bấc thấm, phạm vi gây nên vấy bẩn phá hoại kết cấu đất nhỏ nhiều so với việc thi công cọc cát, giếng cát + Không yêu cầu nước phục vụ thi công + Chiều sâu cắm bấc đạt tới 40m + Dễ dàng kiểm tra chất lượng + Thoát nước tốt điều kiện khác + Bấc thấm sản phẩm chế tạo nhà máy công nghệ chất lượng ổn định 1.1.2 Phạm vi ứng dụng - Biện pháp sử dụng công trình xây dựng đất yếu yêu cầu tăng nhanh tốc độ cố kết tăng nhanh cường độ đất yếu để đảm bảo ổn định đắp - Khi sử dụng biện pháp cần phải có đủ điều kiện sau: + Nền đắp phải đủ cao đắp kết hợp gia tải trước để có tải trọng đắp đủ gây áp lực (ứng suất) nén độ sâu khác phạm vi cố kết đất yếu lớn 1,2lần áp lực tiền cố kết vốn tồn đất yếu tương ứng độ sâu + Đất yếu phải loại bùn có độ sệt B>0,75 xử lý bấc thấm + Giá thành công trình xử lý bấc thấm bấc thấm kết hợp với gia tải trước không đắt phương pháp xử lý đất yếu khác 1.2 Nguyên lý làm việc Trong biện pháp này, nước lỗ rỗng thoát đất sét cố kết với gradient thuỷ lực tạo nén trước, chảy nhanh theo phương ngang phía thiết bị tiêu nước, sau chảy tự theo phương thẳng đứng, dọc theo thiết bị phía lớp đất dễ thấm nước Như việc đặt thiết bị tiêu nước thẳng đứng đất yếu rút ngắn chiều dài đường thấm dẫn đến giảm thời gian hoàn thành trình cố kết Như vậy, thiết bị tiêu nước thẳng đứng đặt đất sét nhằm hai mục đích chủ yếu là: làm tăng tốc độ cố kết đất sét nâng cao ổn định cơng trình đặt lên đất yếu (vì cường độ đất tăng nhanh theo theo tốc độ cố kết) 1.3 Ưu nhược điểm phương pháp: 1.3.1 Ưu điểm - Ít làm xáo trộn lớp đất - Thốt nước cách đảm bảo - Có khả tương thích lõi vỏ loại đất - Tốc độ lắp đặt nhanh - Thời gian cố kết ngắn giảm cự ly bấc thấm - Không yêu cầu nước lúc lắp đặt bấc - Bấc thấm cắm đến độ sâu 40m sâu - Dễ dàng kiểm tra công tác lắp đặt - Hoạt động tốt điều kiện khác 1.3.2 Nhược điểm Vải lọc dễ bị tắc đất xung quanh loại đất mịn, thường đặt lớp đất cần nước lớp đất hạn chế tượng Tuy nhiên bấc thấm lại cắm xuyên qua lớp đất khác chủ yếu dùng vùng đất yếu thành phần hạt mịn lớn nên khơng thí nghiệm đầy đủ dễ bị tắc trình hoạt động bấc thấm GIỚI THIỆU BẤC THẤM: 2.1 Giới thiệu bấc thấm chế tạo sẵn Bấc thấm tên chung để gọi băng chất dẻo cắm vào đất thiết bị cắm đặc biệt Độ sâu cắm thường từ 10 đến 20m, có nơi thực xuống chiều sâu 40m Bấc thấm thường có bề rộng khoảng 100-200mm, bề dày từ 3-5mm Lõi bấc băng chất dẻo có nhiều rãnh nhỏ để nước mao dẫn đưa lên cao đỡ vỏ bọc áp lực lớn Hình 2.1 nêu cấu tạo điển hình số trụ lọc sử dụng bấc thấm Lõi nhựa bấc thấm làm 100% vật liệu polypropylene với tính chất: vệ sinh an tồn mơi trường; khả thoát nước lớn; mềm, dễ uốn; cường độ cao, độ dai cao; bền với axít, kiềm muối; dễ thi công, lắp đặt nhiệt độ thấp; không co, nở độ ẩm thay đổi Lõi bọc lớp vải ĐKT Lớp vải chế tạo polyeste không dệt, vải địa polypropylene hay giấy vật liệu tổng hợp Nó hàng rào vật lý phân cách lòng dẫn dòng chảy với đất bao quanh, lọc hạn chế cát hạt mịn vào lõi làm tắc thiết bị Ngoài ra, vỏ lọc phải đạt yêu cầu quan trọng sau: cường độ học cao; độ bền cao chống tác động sinh vật ký sinh ăn mòn vi sinh vật; độ bền cao chịu axít, kiềm, ; không bị giảm độ bền sau thời gian dài sử dụng; độ bền chịu mài mịn cao Hình 2.1 Hình dạng trụ lọc bấc thấm Bấc thấm chế tạo hàng loạt dây chuyền công nghệ đại, chúng lại rulo, có độ dài từ 200÷300m, nặng từ 15÷40kG Hiện nay, giới sử dụng số loại thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn: Alidrain Alidrain S; Amerdrain 307 Amerdrain 407; Bando; Castle Drain Board; Colbonddrain CX-1000; Desol; Hitek Flodrain; Mebradrain MD7007 MD7047, MD88-150, MD88-80; Sol Compact; Vinylex Hình 2.2 Hình dạng trụ lọc bấc thấm 2.2 Các thông số quan trọng bấc thấm 2.2.1 Cấu tạo bấc thấm Bấc thấm cấu tạo từ hai lớp: vỏ hay áo lọc vải địa kỹ thuật không dệt sợi liên tục chất liệu PP PE 100%; lớp lõi nước đùn nhựa hạt PP, có rãnh hai phía Lõi bọc lớp vải địa kỹ thuật Lớp vải chế tạo polyeste không dệt, vải địa polypropylen hay giấy vật liệu tổng hợp Nó hàng rào vật lý phân cách lòng dẫn dòng chảy với đất bao quanh, lọc hạn chế cát mịn vào lõi làm tắc thiết bị 2.2.2 Các thông số quan trọng phân loại bấc thấm Đặc tính kỹ thuật bấc thấm quan trọng chất lượng loại bấc thấm có sẵn thị trường khác Muốn phân loại, lựa chọn, đánh giá chất lượng loại bấc thấm đó, người ta phải dựa vào thơng số chức chủ yếu loại bấc thấm 2.2.2.1 Các thông số bấc thấm Các thông số bấc thấm bao gồm: - Độ xốp mao dẫn bấc thấm Bấc thấm thiết kế gần để sử dụng cho việc thoát nước tầng đất sét hay sét có kích thước cỡ hạt D85 (tức từ 15 đến 30µm) cần thiết phải có lớp phủ mềm lọc mịn bao bọc phần lõi mà độ xốp phải tương thích với kích cỡ hạt sét + Đối với đất bùn, kích cỡ sợi đan A.O.S ≤ 100µm (Fisher 1990) + Đối với đất sét Băngkok O90/D85