Page 1/33 CÁC QUÁ TRÌNH THI CÔNG NỀN ĐẤT YẾU VÀ LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC Hoàng Trung Hậu Kỹ sư địa kỹ thuật Japan Port Consultant -Nippon Koei Joint venture 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Một trong những phần quan trọng nhất trong thi công nền đường hay nền Cảng là thi công trên nền đất yếu. Việc nắm bắt được trình tự thi công và các phương pháp quan trắc là điều quan trọng đảm bảo sự ổn định nền cũng như lường trước những khó khăn trong quá trình thi công. Bài này trình bày các bước thi công nền đất yếu bằng PVD kết hợp gia tải với các hình ảnh và phân tích, cụ thể: · Thi công lớp tạo mặt bằng. · Đóng bấc thấm. · Rải bấc thấm ngang. · Thi công các rãnh thu nước, giếng bơm nước. · Rải vải địa. · Lắp đặt bàn đo lún, bàn đo chiều dày cát. · Trình tự và nguyên tắc lắp đặt các thiết bị quan trắc: thiết bị đo lún sâu (extensometer), đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer), quan trắc mực nước tĩnh (ống đo standpile), bàn đo ứng suất tổng (Earth pressure Cell), thiết bị quan trắc chuyển vị ngang (inclinometer). · Đắp đất chờ lún. · Quan trắc độ lún. · Các thí nghiệm trước khi dỡ tải. · Kết thúc quá trình dỡ tải. · Thử nghiệm độ lún mặt đường bằng quan trắc gia tải tương ứng với tải mặt đường. 2. TRÌNH TỰ THI CÔNG: 2.1. Thi công lớp tạo mặt bằng Trước khi tiến hành các công việc xử lý thì công việc đầu tiên là công tác tạo mặt bằng thi công cho máy móc (thường gọi công tác này là reclaimation) bao gồm rải lớp vải địa kỹ thuật ngăn cách nền yếu với lớp nền đắp, bơm cát. Trình tự chi tiết như sau: Phát quang cây cối, dọn dẹp các rễ cây và vét lớp bùn hữu cơ trên bề mặt. Rải vải địa kỹ thuật ngăn cách giữa lớp bùn và lớp nền đắp. Lắp đặt các ống bơm cát PVC đến vị trí xác định. Tiến hành bơm cát và san ủi, đầm lu tạo mặt bằng. Kiểm tra độ chặt từng lớp của cát trên mực nước hiện tại bằng phương pháp FDT (Field Density Testing-Kiểm tra độ chặt tại hiện trường) Kiểm tra độ chặt của nền trong nước bằng phương pháp xuyên côn động từ trên mặt đến tầng đất yếu (phương pháp DCP-Dynamic Cone Penetration). Page 2/33 Hình 1. Bơm cát Hình 2. Lớp tạo mặt bằng hoàn chỉnh Hình 3. Thiết bị DCP Hình 4. Tiến hành đóng DCP 2.2. Đóng bấc thấm đứng. a. Mục đích: Bấc thấm đứng được sử dụng để gia cố nền đất yếu, làm tăng thời gian lún, tăng nhanh sức chống cắt trong một thời gian ngắn do nền cố kết. b. Cấu tạo: Bấc thấm đứng được cấu tạo từ hai lớp: lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không dệt, sợi liên tục PP hoặc PET 100%, không thêm bất cứ chất kết dính nào và lớp lõi thoát nước được đùn bằng nhựa PP. Hình . Cấu tạo bấc thấm đứng c. Thi công: Các bước chi tiết như sau: Định vị các vị trí cắm bấc bằng các sợi ni lông được ghim vào lớp tạo mặt bằng. Page 3/33 Lắp đặt cuộn bấc vào máy đóng. Lắp đặt tấm thép vào đầu bấc với mục đích bấc được giữ lại khi cắm đến chiều sâu xác định. Cắm bấc đến chiều sâu xác định, rút cần xuyên. Dùng kéo cắt bấc thấm. Chuyển máy sang vị trí tiếp theo. (Hết mỗi cuộn bấc, tiến hành lắp đặt cuộn tiếp theo nối với cuộn cũ bằng các ghim bấm). Dọn dẹp lượng bùn do máy đóng bấc thấm kéo lên. Hình 1. Đóng bấc thấm Hình 2. Cắt đầu bấc thấm Hình 3. Mặt bằng hoàn thiện cắm bấc thấm Hình 4. Thu dọn bùn do máy cắm bấc kéo lên 2.3. Rải bấc thấm ngang. a. Mục đích: Thu nước trong khu vực gia tải và dẫn về rãnh thu nước. Thay thế cho lớp cát hạt trung, là lớp lọc trong các thiết kế và thi công truyền thống. b. Cấu tạo: Bấc thấm ngang được cấu tạo từ hai lớp: lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không dệt, sợi liên tục PP hoặc PET 100%, không thêm bất cứ chất kết dính nào và lớp lõi thoát nước được đùn bằng nhựa PP. Page 4/33 Hình . Cấu tạo bấc thấm ngang c. Thi công: Các bước chi tiết như sau: Rải bấc thấm ngang từ vị trí các rãnh thu nước bên này đến rãnh thu nước phía bên kia. Gập các bấc thấm đứng vào bấc thấm ngang, và liên kết bằng ghim bấm. Hình 1. Mặt bằng rải bấc ngang Hình 2. Chi tiết mối nối bấc thấm ngang và đứng Hình 3. Chi tiết vỏ và lõi bấc thấm ngang Hình 4. Chi tiết một đoạn bấc thấm ngang và đứng 2.4. Thi công các rãnh thu nước, giếng bơm nước. a. Mục đích: Page 5/33 Thu nước thoát ra do ảnh hưởng gia tải, nếu quá trình này không thực hiện dẫn đến mực nước cao, nền không lún do áp lực đẩy nổi. b. Cấu tạo: Hình 2. Cấu tạo giếng bơm Hình 3. Cấu tạo rãnh thu nước Hình 3. Cấu tạo mối nối của giếng bơm và ống thu nước trong rãnh Page 6/33 c. Thi công: Các bước chi tiết như sau: Đào rãnh thu nước về vị trí máy bơm. Rải vải địa phía dưới rãnh thu nước. Lắp đặt các ống dẫn nước về vị trí máy bơm. Rải đá làm lớp lọc. Phủ vải địa lên phía trên rãnh. Lắp đặt các ống bơm nước và máy bơm. Lắp đặt các đường dẫn ống dẫn nước từ máy bơm ra phạm vi gia tải. Hình 1. Đào rãnh thu nước Hình 2. Lắp đặt vải địa kỹ thuật cho rãnh thu nước Hình 3. Lắp đặt các ống thu nước và lớp đá lọc Hình 4. Chi tiết liên kết bấc ngang với rãnh thu nước Page 7/33 Hình 5. Phủ vải địa và hoàn thiện Hình 6. Vị trí giếng thu nước Hình 7. Giếng bơm và bơm chìm Hình 8. Rãnh thu nước từ các giếng bơm 2.5. Rải vải địa. a. Mục đích: Vải địa dùng trong nền đắp đất yếu chủ yếu có 2 tác dụng chính sau: · Dùng gia cường chống trượt. · Phân cách giữa lớp đất yếu và đất đắp hoặc phân cách giữa các lớp đất đắp (giữa nền đắp và nền thi công). b. Cấu tạo: Hiện nay có hai loại vải địa theo phương thức chế tạo là : loại vải dệt (Woven) và loại không dệt (Non-Woven). · Vải địa kỹ thuật dệt gồm những sợi dọc và sợi ngang dệt lại giống như vải may mặc. Biến dạng của nhóm vải dệt thường được thí nghiệm theo 2 hướng chính: hướng dọc máy (MD); hướng ngang máy (CD). Đại diện cho loại này thường có GSI, KM, MAC. · Vải địa kỹ thuật không dệt được cấu tạo từ những sợi ngắn (100% polypropylene hoặc 100%polyester), không theo một hướng nhất định nào, được liên kết với nhau bằng phương pháp (dùng chất dính), hoặc nhiệt (dùng sức nóng) hoặc cơ (dùng kim dùi). Đại diện cho nhóm vải không dệt gồm TS của Polyfelt của Malaysia, ART, HD của Việt Nam (theo www.annamphat.com) c. Thi công: Page 8/33 Trình tự các bước như sau: Trải vải địa kỹ thuật. Mối nối vải chồng nhau hoặc bằng khâu. Hình 1. Mặt bằng rải vải địa Hình 2. Rải vải địa 2.6. Lắp đặt bàn đo lún, bàn đo chiều dày cát. a. Mục đích: Bàn đo chiều dày cát: dùng để xác định khối lượng cát đắp nền để thanh toán khối lượng và kiểm tra, khống chế chiều cao đắp theo thiết kế. Bàn đo lún: dùng để đo chính xác độ lún nền đường. b. Cấu tạo: Hình . Cấu tạo bàn đo lún c. Thi công: Chế tạo bàn đo chiều dày cát: bàn đo chiều dày cát được nối cứng sẵn đến cao hơn chiều cao dự kiến của lớp chiều dày cát và lắp đặt trước khi đắp nền. Chế tạo bàn đo lún: bàn đo lún tương tự như bàn đo cát nhưng lắp từng đốt một (mục đích để đo lún chính xác khi đặt mia trên đỉnh cần) nhưng có thêm ống bọc PVC ngoài bảo vệ (với mục đích loại bỏ ma sát do cần và nền cát dẫn đến độ lún không chính xác). Page 9/33 Hình 1. Cấu tạo bàn đo chiều dày cát Hình 2. Bàn đo chiều dày cát được định vị Hình 3. Lắp đặt hoàn chỉnh bàn đo lún Hình 4. Cấu tạo bên trong bàn đo lún (hỏng do cát bị rơi vào bên trong) 2.7. Trình tự và nguyên tắc lắp đặt các thiết bị quan trắc: 2.7.1. Thiết bị đo lún sâu (extensometer) a. Mục đích: Dùng để đo độ sâu lún tại một vị trí nhất định cũng như để kiểm tra lại độ chính xác của các bàn đo lún. b. Cấu tạo: Page 10/33 Hình. Cấu tạo và lắp đặt Extensometer Hình . Sơ đồ cấu tạo cố định nhện từ vào vị trí cố định Hình. Sơ đồ đo tổng quát c. Đo đạc và kết quả: Nguyên tắc: [...]... bàn đo thẳng đứng (thước thủy) 2.7.5 .Thi t bị quan trắc chuyển vị ngang (inclinometer) a Mục đích: Dùng để quan trắc chuyển vị ngang tại các vị trí mái dốc (được lắp đặt ở chân mái dốc) từ đỉnh nền đến đáy lớp đất yếu Thi t bị này cần phải được lắp đặt kết hợp cùng lúc với bàn đo quan trắc lún (được lắp đặt ở vai ta luy) để kiểm toán ổn định trong quá trình thi công bằng biểu đồ Matsuo-Kawamura hoặc... đo lún tổng và lún từng lớp Page 11/33 d Thi công: Trình tự thi công như sau: Nối nhện từ vào thân ống đã định sẵn Nhện từ được cố định duỗi thẳng Nối các sợi dây qua các nhện từ với mục đích sau khi lắp đặt xong sẽ kéo sợi dây này lên làm bung các chân của nhện từ, các chân này sẽ liên kết chặt vào nền đất tại vị trí đó Lắp đặt ống vào vị trí cố định Lắp đặt tấm nhện từ trong tầng cát Lắp đặt ống PVC... đo piezometer tại các chiều sâu khác nhau d Thi công: Trình tự thi công như sau: Hình 1 Ngâm đầu đo đã được bọc cát và vải địa Page 18/33 Hình 2 Thả piezometer vào trong lỗ khoan Hình 3 Lắp đặt ống bơm cát lọc và bentonit Hình 4 Đổ lớp cát lọc và chuẩn bị lớp vữa betonit Hình 5 Thả các viên bentonit Hình 6 Bentonit viên được chuẩn bị sẵn Hình 7 Quá trình đo Piezometer 2.7.3 .Quan trắc mực nước tĩnh... công thức tính toán cho thi t bị đo piezo Các giá trị hiệu chỉnh sẽ khác nhau tùy vào loại số hiệu của bàn đo d Thi công: Trình tự thi công như sau: Đào sâu 30cm Đặt EPC xuống hố Tiến hành cân cho bàn thẳng đứng bằng thước thủy Lấp đất trong hố lại Hoàn thi n Page 23/33 Hình 1 Cấu tạo bàn đo ứng suất tổng Hình 2 Chi tiết đầu dò của bàn đo Hình 3 Thi t bị đo ứng suất tổng Hình 4 Quá trình đo đạc Chú ý:... viết trên giới thi u các trình tự và các thi t bị quan trắc, thí nghiệm hiện đang được thực hiện ở các dự án trong nước với mục đích thể hiện bằng hình ảnh và các cấu tạo Chi tiết của các loại thi t bị thí nghiệm đã được đề cập trong nhiều tài liệu Tuy nhiên, những tài liệu trên với những hình ảnh một là đã cũ, hoặc là sử dụng của nước ngoài Hy vọng với những hình ảnh sinh động trên và đã áp dụng ở... 6 Thi t bị đo mực nước trong ống Hình 7 Quá trình đo 2.7.4.Bàn đo ứng suất tổng (Earth pressure Cell-EPC) a Mục đích: Page 22/33 Dùng để kiểm tra lại tải trọng tác dụng bên ngoài vào nền Đây là thi t bị đo ứng suất tổng, nên có thể kiểm tra trọng lượng riêng của nền đắp đảm bảo lớn hơn yêu cầu (gama = P/Hđắp) Thi t bị này đặc biệt hữu dụng với nền được xử lý bằng phương pháp cố kết chân không, với thi t... phần rỗng giữa ống và lỗ khoan được đắp lại bằng cát hạt thô Hình Cấu tạo lắp đặt ống đo mực nước c Đo đạc và kết quả: Tiến hành đo: Với yêu cầu tính lún thì việc đo mực nước không nhất thi t đo chính xác, có thể đo bằng thước đo cao Tuy nhiên, với việc đo để tính áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, nhất thi t phải dùng thi t bị đo chính xác Thi t bị đo này nhìn bề ngoài gần giống với thi t bị đo lún sâu extensometer... tiết đầu nối Hình 5 Lắp đặt ống Hình 6 Nối ống Page 28/33 Hình 7 Đổ nước vào ống Hình 8 Thi t bị đo Hình 9 Toàn bộ thi t bị đo và ghi dữ liệu Hình 10 Quá trình đo 2.8 Đắp đất chờ lún Giai đoạn này chờ lún nhưng cần kiểm soát chặt chẽ mức độ lún và chiều cao mực nước ngầm Tiến hành bơm nước để hạ mực nước ngầm nhằm tăng lún (có thể xảy ra trường hợp nếu như không hạ mực nước ngầm thì nền sẽ lún không đáng... 29/33 Hình 2 Tổng thể đoạn nền đang chờ lún Hình 1 Bơm hút nước trong suốt quá trình gia tải 2.9 Quan trắc Một trong những công tác để chuẩn bị cho đánh giá dỡ tải cũng như kiểm soát ổn định là quan trắc Một số công tác quan trắc thể hiện như sau: Hình 1 Quan trắc lún Hình 3 Đo đạc lún sâu extensometer Hình 2 Đo đạc mực nước trong ống stand pipe Hình 4 Đo đạc piezometer và Earth Pressure Cell Page... máy ghi và dựa vào các hệ số của nhà sản xuất (khác nhau đối với mỗi bàn đo) để chuyển thành giá trị đo ứng suất c Đo đạc và kết quả: Tiến hành đo: Thi t bị dùng để đo ứng suất tổng cùng loại với thi t bị đo piezometer Cách thức đo giống hoàn toàn với đo piezometer Xem cách thức đo của piezo đã trình bày ở trên để biết thêm chi tiết Kết quả: Công thức tính toán ứng suất tổng hoàn toàn giống công thức . những phần quan trọng nhất trong thi công nền đường hay nền Cảng là thi công trên nền đất yếu. Việc nắm bắt được trình tự thi công và các phương pháp quan trắc là điều quan trọng đảm bảo sự ổn định. rỗng (piezometer), quan trắc mực nước tĩnh (ống đo standpile), bàn đo ứng suất tổng (Earth pressure Cell), thi t bị quan trắc chuyển vị ngang (inclinometer). · Đắp đất chờ lún. · Quan trắc độ lún. ·. QUÁ TRÌNH THI CÔNG NỀN ĐẤT YẾU VÀ LẮP ĐẶT CÁC THI T BỊ QUAN TRẮC Hoàng Trung Hậu Kỹ sư địa kỹ thuật Japan Port Consultant -Nippon Koei Joint venture 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Một trong những phần quan trọng