Đang tải... (xem toàn văn)
Như vậy có thể thấy giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc ximăng đất là công nghệ xử lý nền tiên tiến của thế giới nó cho phép giải quyết những khó khăn trong thi công hệ thống hạ tầng kỹ thuật đô thị. TiÓu luËn sÏ nghiªn cøu gi¶i ph¸p gia cè nÒn ®Êt yÕu b»ng ‘ Cäc ®Êt gia cè xi m¨ng
Trờng đại học giao thông vận tải TIU LUN MễN HC THI CễNG H THNG H TNG K THUT ễ TH Giảng viên: ts Hồ anh cơng Học viên: phạm hồng đại Lớp: kỹ thuật hạ tầng đô thị k22.1 MC LC CHNG 1: M U CHNG 2: GII THIU GII PHP X Lí NN T YU BNG CC XIMNG T4 2.1 Nguyên lý hình thành cọc ximăng đất.4 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất 2.2 Thi công CọC đất xi măng 2.2.1 Công nghệ thi công 2.2.1.1 Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing).5 2.2.1.2 Công nghệ trộn ớt (Wet Mixing)5 2.2.2 Trình tự thi công 2.2.2.1 Công tác chuẩn bị trớc thi công.8 2.2.2.2 Thiết bị thi công.9 2.2.2.3 Trình tự thi công Chơng : u điểm cọc ximăng đất so với giải pháp xử lý đất yếu khác 12 Chơng : Kết luận13 CHNG 1: M U Cọc đất gia cố xi măng nớc Mỹ nghiên cứu thành công sau Đại chiến giới thứ 2, năm 1954, gọi Mixed In Place Pile (gọi tắt phơng pháp MIP), dùng cột có đờng kính từ 0,3 0,4m, dài 10 12m Nhng năm 1996 cột đất gia cố với mục đích thơng mại đợc sử dụng với số lợng lớn Sự phát triển công nghệ trộn sâu Thụy Điển Nhật Bản từ năm 1960 Trộn khô dùng vôi hạt (vôi sống) làm chất gia cố đợc đa vào thực tế Nhật Bản vào năm 1970 Cũng khoảng thời gian trộn khô Thụy Điển dùng vôi bột trộn vào để cải tạo đặc tính lún đất sét dẻo mềm, mềm yếu Trộn ớt dùng vữa xi măng làm chất gia cố đợc áp dụng thực tế Nhật Bản từ năm 1970 Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Tại Việt Nam Công nghệ cọc đất xi măng bắt đầu nghiên cứu vào năm 1980 với giúp đỡ Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển (SGI) Đề tài nghiên cứu đợc Bộ xây dựng nghiệm thu vào năm 1985 đợc áp dụng cho số công trình dân dụng công nghiệp Hà Nội Hải Phòng Công trình phía nam công ty Hercules kết hợp với công ty phát triển kỹ thuật xây dựng thi công công trình Tổng kho xăng dầu Hậu Giang khu công nghiệp Trà Nóc, thành phố Cần Thơ vào đầu năm 2001 với khối lợng khoảng 50.000m dài cọc Gần công nghệ đợc áp dụng hai công trình lớn nh: Cải tạo nâng cấp đờng hạ cất cánh, đờng lăn sân đỗ máy bay cảng hàng không Cần Thơ Dự án đại lộ Đông Tây-Sài Gòn Nh vy cú th thy gii phỏp x lý nn t yu bng cc ximng t l cụng ngh x lý nn tiờn tin ca th gii nú cho phộp gii quyt nhng khú khn thi cụng h thng h tng k thut ụ th Tiểu luận nghiên cứu giải pháp gia cố đất yếu Cọc đất gia cố xi măng' Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất CHNG 2: GII THIU GII PHP X Lí NN T YU BNG CC XIMNG T 2.1 Nguyên lý hình thành cọc ximăng đất Cọc xi măng đất đợc tạo dung dịch vữa xi măng đợc bơm lấp đầy lỗ rỗng khe nứt đất đá thông qua lỗ khoan hay giếng đứng, nhằm tăng cờng khả chịu tải, ổn định môi trờng, giảm tính thấm nớc đất đá Gia cố đất cọc xi măng đem lại hiệu cao, an toàn thi công, nhanh chóng đem lại thuận lợi cho công trình: hiệu nhanh, chu kỳ thi công ngắn, đơn giản tiết kiệm đợc nhiều nguyên liệu, thời gian lao động, vận chuyển, không gây ô nhiễm công trình xung quanh, gía thành tơng đối rẻ Công nghệ cột đất xi măng áp dụng cho công trình: ổ định mái dốc, tờng chắn, nhà hai đến ba tầng, nhà kho, nhà công nghiệp nhẹ, đờng đắp cao, đờng sắt, đào, mơng rãnh tháo nớc, cấp nớc, ống nhiệt, đờng đắp đầu cầu, gia cố đất có chất tải bên (a) (b) Hình 2.8: Cọc xi măng đất: (a) Kiểu đơn, (b) Kiểu ghép Ngoài xây dựng công trình thuộc vào điều kiện cụ thể việc xử lý sử dụng số biện pháp khác nh: phơng pháp nén trớc, phơng pháp cọc cát, sử dụng đất có cốt, giảm trọng lợng đắp cách sử dụng vật liệu nhẹ 2.2 Thi công CọC đất xi măng 2.2.1 Công nghệ thi công Hiện thờng sử dụng hai công nghệ thi công cọc đất xi măng là: công nghệ trộn phun khô công nghệ trộn phun ớt 2.2.1.1 Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Đây công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng với thiết bị thi công có gắn cánh cắt đất Trong trình nhào trộn, cánh cắt cắt đất quay với trục Trong số thiết bị, lý kỹ thuật mà có cánh không quay với trục quay theo chiều ngợc lại Không khí đợc sử dụng nh chất trung chuyển, đẩy xi măng từ bình chứa vào đất qua lỗ thên trục Với phơng pháp yêu cầu độ ẩm đất phải lớn 20% để đảm bảo lợng nớc cần thiết thấm ớt hạt xi măng Công nghệ thờng dùng để cải thiện tính chất cho đất dính Hình 3.2.1.1 Sơ đồ công nghệ trộn khô Công nghệ trôn khô sử dụng thiết bị thi công đơn giản, hàm lợng xi măng sử dụng công nghệ trộn ớt Tuy nhiên công nghệ gặp khó khăn thi công với lớp đất có lẫn đất sét, cuội, dị vật, chất thải, gặp lớp đất cứng Không thi công đợc khu vực ngập nớc Chiều sâu xử lý vào khoảng 15 20m 2.2.1.2 Công nghệ trộn ớt (Wet Mixing) Đây công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng với thiết bị thi công có vòi phun gắn trục Từ vòi phun này, hỗn hợp xi măng nớc hay dạng vữa dới áp suất cao (khoảng 20MPa) đợc phun trình thi công Dòng hỗn hợp dới áp suất cao phá vỡ tầng đất độ sâu cần gia cố Dới tác dụng lực ly tâm trọng lực nh lực xung kích dòng phun mà đất trộn lẫn với dung dịch vữa, sau hỗn hợp đợc xếp lại theo tỉ lệ đất vữa theo khối lợng hạt Công nghệ thờng đợc dùng để cải thiện tính chất đất rời Hiện giới có công nghệ trộn ớt: công nghệ S, công nghệ D, gần công nghệ T - Công nghệ S (đơn pha): Vữa với vận tốc 100m/s vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất cách đồng thời, tạo cọc đất xi măng đồng với độ cứng cao hạn chế đất trào ngợc lên Cấu tạo đầu khoan gồm nhiều lỗ phun vữa Các lỗ phun vữa đợc bố trí ngang hàng lệch hàng có độ lệch góc Công nghệ đơn pha chế tạo cọc xi măng có đờng kính vừa nhỏ (từ 0,4 0,8m) Công nghệ chủ yếu phục vụ cho thi công đất đắp Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Hình 3.2.1.2 Mũi khoan công nghệ S - Công nghệ D (hai pha): Đây hệ thống vữa kết hợp vữa với không khí Hỗn hợp vữa đất xi măng đợc bơm áp suất cao, tốc độ 100m/s đợc trợ giúp tia khí nén bao bọc quanh vòi phun Vòng khí nén làm giảm ma sát cho phép vữa xâm nhập sau vào đất, tạo cọc xi măng đất xó đờng kính lớn Tuy nhiên dòng khí lai làm giảm độ cứng cọc xi măng đất so với phơng pháp đơn pha đất bị trào công nghệ ngợc nhiều Cấu tạo đầu khoan gồm có nhiều lỗ phun bố trí ngang hàng lệch hàng có độ lệch góc để phun vữa khí, khe phun khí nằm bao quanh lỗ phun vữa.Công nghệ tạo cọc xi măng có đờng kính từ 0,8 1,2m Công nghệ chủ yếu phục vụ cho thi công tờng chắn, cọc hào chống thấm Hình 3.2.1.2 Mũi khoan công nghệ D - Công nghệ T (ba pha): bao gồm trình vữa, không khí nớc Không giống vữa đơn pha hai pha, nớc đợc bơm với áp xuất cao kết hợp với Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất dòng khí nén xung quanh vòi nớc Điều đuổi khí khỏi cọc đất gia cố Vữa đợc bơm qua vòi riêng biệt nằm dới vòi phun khí vòi phun nớc để lấp đầy khoảng trống khí Phụt ba pha công nghệ thay đất hoàn toàn Đất bị thay trào ngợc lên mặt đất đợc thu gom xử lý Cấu tạo đầu khoan gồm nhiều lỗ đúp để phun nớc khí đồng thời nhiều lỗ đơn nằm thấp để phun vữa, cặp lỗ phun khí nớc vữa nằm đối xứng qua tâm trục đầu khoan, cặp lỗ đợc bố trí lệch góc Công nghệ ba pha phơng pháp thay đất mà không làm xáo trộn đất Công nghệ phục vụ cho việc tạo cọc Soilcrete có đờng kính lớn (có thể tới 3m), làm tờng ngăn chống thấm Hình 3.2.1.2 Mũi khoan công nghệ T Phạm vi áp dụng công nghệ trộn ớt rộng, xuyên qua lớp đất cứng bê tông, đặc biệt thi công nớc Tuy nhiên thiết bị thi công phức tạp, hàm lợng xi măng nhiều (do thoát với dòng nớc trào ngoài) 2.2.2 Trình tự thi công 2.2.2.1 Công tác chuẩn bị trớc thi công - Hiện trờng để thi công phải đợc dọn san phẳng trớc, cần thiết phải loại bỏ tất vật chớng ngại mặt đất dới đất Các cống hở, vũng nớc khu đất trũng thấp phải bơm hết nớc vét bùn đọng, đắp chất đất sét dẻo chia lớp đầm chặt, không đợc đắp loại đất tạp rác sinh hoạt Trớc mở máy cần phải chạy thử, kiểm tra tình trạng máy chế tạo cọc ống dẫn vật liệu đ ợc thông suốt - Để đảm bảo độ thẳng đứng cọc xi măng đất, phải ý đến độ phẳng thiết bị cẩu nâng độ thẳng đứng giá dẫn hớng, sai số cọc xi măng đất không đợc vợt 1%, sai lệch bố trí cọc không đợc lớn 4% Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất - Khi đào hố móng, phải đào bỏ đoạn chất lợng thi công không tốt Khi thi công cọc xi măng đất chịu lực, cao độ mặt ngừng bơm vữa thiết kế thờng phải cao cao độ đáy móng từ 300-500mm, 2.2.2.2 Thiết bị thi công Thiết bị thi công sử dụng thiết bị khoan cọc xi măng đất Trung Quốc ký hiệu GPP-5P Máy tự dịch chuyển hệ thống thuỷ lực có thông số sau - Chiều sâu làm việc tối đa 18m - Đờng kính khoan 0,55m - Tốc độ khoan 0,48 1,47m/phút - Tốc độ quay 28 - 92 vòng/phút - Tổng trọng lợng 9250kG - áp lực đất 24kPa - Cấu tạo mũi khoan: tuỳ thuộc vào công nghệ thi công 2.2.2.3 Trình tự thi công a Thi công trộn ớt - Sơ đồ chuẩn bị thi công cọc Nc Ph gia Xi mng Trn Bn cha Bm ỏp lc Kim soỏt sõu v quay To tr - Kim soỏt lu lng Các bớc tiến hành thi công cọc - Bớc 1: đa máy phun trộn vữa vào vị trí - Bớc 2: khoan hạ đầu phun trộn vữa xuống - Bớc 3: kéo dần phần trộn phun vữa lên - Bớc 4: thả lại phần trộn phun vữa xi măng - Bớc 5: trộn phun lại nâng dần thẳng lên miệng lỗ - Bớc 6: đóng tắt thiết bị trộn phun Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Hình 3.2.2.1 Sơ đồ thi công cọc xi măng đất công nghệ trộn ớt b Thi công trộn khô - Sơ đồ chuẩn bị thi công cọc Mỏy nộn khớ Xe ti Mỏy sy Bn cha khớ Xi mng Silo Nh kim tra Ngun in Xi mng Thi cụng tr - Các bớc tiến hành thi công cọc - Bớc 1: đa giá khoan cọc vào vị trí - Bớc 2: mũi khoan quay xuôi phun khí hạ xuống đất dự kiến trộn xi măng đến cao trình thiết kế mũi cọc - Bớc 3: mũi khoan quay ngợc lại phun bột xi măng máy trộn nâng lên tới cao độ thiết kế ngừng phun vữa Tại phận mấu chốt thân cọc (nh đầu cọc, mũi cọc, ) phải trộn trộn lại phun phun lại - Bớc 4: đo lờng lợng bột phun xi măng thùng chứa, vị trí cọc có lợng bột phun không đạt yêu cầu thiết kế phải trộn lại phun lại Học viên: Phạm Hồng Đại Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Hình 3.2.2.1 Sơ đồ thi công cọc xi măng đất công nghệ trộn khô Chơng : u điểm cọc ximăng đất so với giải pháp xử lý đất yếu khác Trong xây dựng nay, xây dựng cầu đờng, việc thi công công trình theo tuyến, điều khiến cho công việc thi công gặp nhiều khó khăn Hiện có Học viên: Phạm Hồng Đại 10 Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất nhiều biện pháp để cải thiện đất, số biện pháp có u điểm định nhng tồn số nhợc điểm sau : + Phơng pháp lèn chặt đất cọc đợc áp dụng tốt loại đất cát, trờng hợp đất dính không kinh tế + Đối với phơng pháp sử dụng giếng cát có nhợc điểm tốn công, máy móc nặng nề, tốc độ thi công chậm Khi bị cố kết biến dạng làm cho giếng cát bị cắt đứt hiệu sử dụng + Đối với phơng pháp sử dụng bấc thấm tăng nhanh tôc độ thi công , tốc độ cố kết, không bị tắc đờng thấm nhng tốn vật liệu + Để việc thi công tiến hành nhanh chóng thời gian chờ thi công ngời ta thờng áp dụng gia cố đất phơng pháp trộn sâu vôi xi măng đất chổ - Đối với phơng pháp trộn sâu vôi củng có nhiều tác dụng nh làm cho đất tăng cờng độ, khả chống cắt tăng lên, khắc phục đợc dộ lún - Tính chất đất xung quanh cọc xi măng đợc cải thiện khả chịu lực tăng nhờ hạt xi măng trình thuỷ hoá hút phần nớc đất Để khắc phục số nhợc điểm mà điều kiện định phơng pháp khác khắc phục đợc Chơng : Kết luận 4.1 Kết luận Sau nghiên cứu lý thuyết tổng hợp thực tiển theo tài liệu công bố số dự án thực Việt Nam nớc giới, em rút số kết luận giải pháp xử lý đất yếu cọc đất ximăng nh sau : Thời gian đa công trình vào khai thác sau thi công ngắn, công tác thi công cọc đợc giới hoá thực chiếu, phần trớc thi công cọc, phần sau tiến hành thi công mặt, không tốn thời gian chờ lún cố kết Cờng độ sức chống cắt cọc đất ximăng đợc tăng lên cao, làm tăng đáng kể khả chống trợt Học viên: Phạm Hồng Đại 11 Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu cọc ximăng đất Độ lún sau gia cố đợc đảm bảo, sơm đua công trình vào sủ dụng Về chi phí xây dựng có đắt phơng pháp khác, nhiên thời gian thi công ngắn đảm bảo giải đợc vấn đề xã hội phát triển kinh tế, bảo vệ môi trờng Tuy nhiên nhợc điểm công nghệ cọc đất gia cố ximăng độ lún không cọc đất xung quanh cọc, kết cấu mặt không đủ cứng sau thơì gian khai thác tạo nên lồi lỏm Trong trờng hợp bố trí thêm lớp vải địa kỹ thuật để giảm chênh lệch lún 4.2 Kiến nghị Hiện việc áp dụng biện pháp mức thử nghiệm cần phải thu thập thêm số liệu thay đổi chiều dài, đờng kính cọc phù hợp điều kiện địa chất Việt Nam Trong biện pháp gia cố cọc đất xi măng số liệu địa chất đất quan trọng ảnh hởng lớn đến hiệu xây dựng công trình Do để có biện pháp thiết kế hợp lý giảm đợc giá thành xây dung công tác khảo sát quan trọng, xác định tiêu lý củng nh tiêu cần thiết cho trình thiết kế Đối với công trờng đòi hỏi chống trợt ( đờng đắp cao, tờng chắn ) áp dụng biện pháp hợp lý gia cố sức chống cắt tăng lên nhiều Đối với công trình đòi hỏi đọ lún đồng cần tính toán lựa chọn khoảng cách cọc hợp lý gia cố thêm vải địa kỹ thuật Học viên: Phạm Hồng Đại 12 Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 [...]... luận 4.1 Kết luận Sau khi nghiên cứu lý thuyết và tổng hợp thực tiển theo các tài liệu đã công bố của một số dự án đã thực hiện tại Việt Nam và các nớc trên thế giới, em rút ra một số kết luận đối với giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất ximăng nh sau : Thời gian đa công trình vào khai thác sau khi thi công ngắn, công tác thi công cọc đợc cơ giới hoá và có thể thực hiện cuốn chiếu, phần trớc thi. .. chiếu, phần trớc thi công cọc, phần sau có thể tiến hành thi công nền và mặt, không tốn thời gian chờ lún cố kết Cờng độ sức chống cắt của cọc đất ximăng đợc tăng lên khá cao, làm tăng đáng kể khả năng chống trợt Học viên: Phạm Hồng Đại 11 Lớp Kỹ thuật hạ tầng đô thị K22.1 Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu bằng cọc ximăng đất Độ lún của nền sau khi gia cố đợc đảm bảo, sơm đua công trình vào sủ dụng.. .Tiểu luận: Giải pháp xử lý đất yếu bằng cọc ximăng đất nhiều biện pháp để cải thi n nền đất, một số biện pháp tuy đã có u điểm nhất định nhng cũng còn tồn tại một số nhợc điểm sau : + Phơng pháp lèn chặt đất bằng cọc đợc áp dụng tốt nhất là trong các loại đất cát, trong trờng hợp đất dính thì không kinh tế + Đối với phơng pháp sử dụng giếng cát có nhợc điểm là tốn công, máy móc nặng nề, tốc độ thi. .. của cọc phù hợp trong điều kiện địa chất Việt Nam Trong biện pháp gia cố bằng cọc đất xi măng thì các số liệu về địa chất nền đất hiện tại là rất quan trọng và ảnh hởng rất lớn đến hiệu quả xây dựng công trình Do đó để có các biện pháp thi t kế hợp lý và giảm đợc giá thành xây dung thì công tác khảo sát là hết sức quan trọng, xác định các chỉ tiêu cơ lý củng nh các chỉ tiêu cần thi t cho quá trình thi t... bằng phơng pháp trộn sâu vôi hoặc xi măng và đất tại chổ - Đối với phơng pháp trộn sâu bằng vôi củng có rất nhiều tác dụng nh làm cho nền đất tăng cờng độ, khả năng chống cắt tăng lên, nền khắc phục đợc dộ lún - Tính chất của đất xung quanh cọc xi măng đợc cải thi n và khả năng chịu lực tăng nhờ các hạt xi măng trong quá trình thuỷ hoá sẽ hút một phần nớc trong đất Để khắc phục một số nhợc điểm mà trong... thi công chậm Khi nền bị cố kết và biến dạng thì có thể làm cho giếng cát bị cắt đứt kém hiệu quả sử dụng + Đối với phơng pháp sử dụng bấc thấm có thể tăng nhanh tôc độ thi công , tốc độ cố kết, không bị tắc đờng thấm nhng tốn kém vật liệu + Để việc thi công tiến hành nhanh chóng không phải mất thời gian chờ thi công thì ngời ta thờng áp dụng gia cố nền đất bằng phơng pháp trộn sâu vôi hoặc xi măng. .. công trình vào sủ dụng Về chi phí xây dựng có đắt hơn các phơng pháp khác, tuy nhiên do thời gian thi công ngắn đảm bảo giải quyết đợc vấn đề xã hội và phát triển kinh tế, bảo vệ môi trờng Tuy nhiên nhợc điểm cơ bản của công nghệ cọc đất gia cố ximăng là độ lún không đều giữa các cọc và nền đất xung quanh cọc, do vậy nếu kết cấu mặt không đủ cứng thì sau một thơì gian khai thác sẽ tạo nên sự lồi lỏm... chỉ tiêu cơ lý củng nh các chỉ tiêu cần thi t cho quá trình thi t kế Đối với công trờng đòi hỏi chống trợt ( nền đờng đắp cao, tờng chắn ) thì áp dụng biện pháp này là hợp lý vì khi gia cố thì sức chống cắt tăng lên rất nhiều Đối với những công trình đòi hỏi đọ lún đồng đều cần tính toán lựa chọn khoảng cách giữa các cọc hợp lý hoặc có thể gia cố thêm vải địa kỹ thuật Học viên: Phạm Hồng Đại 12 Lớp