Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc vật liệu hỗn hợp cát biển-xi măng-tro bay

Tóm tắt Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc vật liệu hỗn hợp cát biển-xi măng-tro bay: ...lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc; xác định hệ số rỗng yêu cầu của nền đất yếu sau cải tạo; xác định chiều dài cọc; xác định đường kính cọc; xác định số lượng cọc; xác định khoảng cách giữa các cọc (Tạ Đức Thịnh, 2002). 2.2.1. Khảo sát địa kĩ thuật khu vực xây dựng M...a cố nền Sử dụng cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền, nghĩa là dùng sức chịu tải (cường độ) của bản thân cọc cát biển-xi măng-tro bay để chống đỡ tải trọng công trình (giống như cọc đất-xi măng), cho nên, sức chịu tải của cọc phải đủ lớn. Trình tự thiết cọc cát biển-xi măng-tro ...a chất 61(6), 1 - 9 7 Hình 2. Lưỡi khoan guồng xoắn và thiết bị thi công cọc cát biển-xi măng. Hình 3. Máy khoan guồng xoắn UGB-50M. 3.2. Chuẩn bị mặt bằng thi công Mặt bằng thi công được chuẩn bị theo quy định trong thiết kế và yêu cầu đối với môi trường, gồm lối vào cho máy móc thiết...

pdf9 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 85 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc vật liệu hỗn hợp cát biển-xi măng-tro bay, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
a các loại đất yếu. Công tác khảo 
sát địa kĩ thuật được tiến hành theo các tiêu chuẩn 
xây dựng hiện hành. 
2.2.2. Xác định hàm lượng xi măng và tro bay 
trong hỗn hợp vật liệu cọc 
Vật liệu cọc cát biển-xi măng-tro bay gồm cát 
biển, xi măng và tro bay trộn khô với nhau. Sau khi 
đưa vào nền, hỗn hợp vật liệu khô hút nước trong 
4 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 
nền, tạo thành vữa cát biển-xi măng-tro bay, sau 
đó rắn chắc lại thành cọc cứng. Với vai trò cải tạo 
nền, cường độ của cọc cát biển-xi măng-tro bay 
sau khi đông cứng sẽ không lớn hơn nhiều so với 
cường độ của đất nền xung quanh cọc. Vì vậy, 
trước khi phối trộn vật liệu cọc theo tỷ lệ, cần tiến 
hành thí nghiệm xác định ảnh hưởng của hàm 
lượng xi măng và tro bay đến cường độ kháng nén 
của cọc. Các nghiên cứu đã chỉ ra, hàm lượng xi 
măng và tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc sẽ hợp 
lý khi tạo ra cường độ kháng nén của mẫu cọc 
không lớn hơn 0,5 MPa. 
2.2.3. Tính hệ số rỗng yêu cầu của nền đất yếu sau 
cải tạo (yc) 
Hệ số rỗng là đặc trưng biến dạng cơ bản của 
đất. Đối với đất yếu, hệ số rỗng thường có giá trị 
lớn hơn 1. Vì vậy, trong cải tạo nền đất yếu, hiệu 
quả cải tạo được đánh giá thông qua so sánh giá trị 
hệ số rỗng của đất yếu trước và sau khi cải tạo. Có 
thể xác định hệ số rỗng yêu cầu của đất yếu sau khi 
cải tạo như sau: 
* Đối với nền cát: 
Từ công thức xác định độ chặt tương đối (D) 
của đất cát: 
𝐷 =
𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝜀0
𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝜀𝑚𝑖𝑛
 (1) 
Thay hệ số rỗng ban đầu của đất cát (𝜀0) bằng 
hệ số rỗng yêu cầu (𝜀𝑦𝑐) của đất cát sau cải tạo, xác 
định được độ chặt yêu cầu của đất cát sau cải tạo 
là: 
𝐷𝑦𝑐 =
𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝜀𝑦𝑐
𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝜀𝑚𝑖𝑛
 (2) 
Từ (2) xác định được hệ số rỗng yêu cầu (ԑyc) 
của đất cát sau cải tạo: 
𝜀𝑦𝑐 = 𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝐷𝑦𝑐(𝜀𝑚𝑎𝑥 − 𝜀𝑚𝑖𝑛) (3) 
Trong đó: Dyc - lấy bằng 0,7- 0,8; ԑmax - hệ số 
rỗng lớn nhất của đất, xác định bằng thí nghiệm 
mẫu đất nền; ԑmin - hệ số rỗng nhỏ nhất của đất, xác 
định bằng thí nghiệm mẫu đất nền. 
* Đối với nền đất sét: 
Hệ số rỗng yêu cầu (ԑyc) của đất sét sau cải tạo 
được xác định bằng thí nghiệm nén cố kết ở trong 
phòng với áp lực nén P = 1,0 kG/cm2 hoặc có thể 
tính gần đúng theo công thức: 
𝜀𝑦𝑐 =
𝛾𝑠
𝛾𝑛. 100
(𝑊𝑑 + 0.5𝐼𝑑) 
(4) 
Trong đó, 𝛾𝑠 - khối lượng riêng của đất; 𝑊𝑑 - độ 
ẩm giới hạn dẻo của đất (%); 𝐼𝑑 - chỉ số dẻo của đất 
(%); 𝛾𝑛 - khối lượng riêng của nước. 
2.2.4. Tính chiều dài cọc: 
Chiều dài cọc cũng chính là chiều sâu cần cải 
tạo nền, phụ thuộc vào cấu trúc nền đất yếu và 
chiều sâu vùng hoạt động nén ép của công trình. 
Với mục đích cải tạo nền khi cấu trúc nền có các 
lớp đất yếu chiều dày lớn, cho nên, trong mọi 
trường hợp, chiều dài cọc cần lớn hơn vùng hoạt 
động nén ép của công trình. 
Cấu trúc nền đất yếu xác định được nhờ công 
tác khảo sát địa kĩ thuật. Chiều sâu vùng hoạt động 
nén ép của công trình phụ thuộc vào quy mô, tải 
trọng công trình, được tính theo các phương pháp 
hiện hành của lý thuyết Cơ học đất. Tuy nhiên, các 
kết quả nghiên cứu đã chỉ ra, chiều sâu vùng hoạt 
động nén ép của công trình có thể xác định được 
chính là khoảng cách từ đáy móng công trình đến 
độ sâu mà ở đó, ứng suất nén ép (σz) do tải trọng 
công trình gây ra thỏa mãn một trong các điều 
kiện: bằng 0,1 ứng suất bản thân của đất nền (σbt), 
σz = 0,1 σbt (kG/cm2); bằng áp lực bắt đầu cố kết 
thấm của đất; bằng độ bền kết cấu đất (qkc), với q 
= 2c cosφ/(1- sinφ), trong đó c, là lực dính và góc 
ma sát trong của đất hoặc bằng 0,2 - 0,3 kG/cm2 
(Tạ Đức Thịnh, 2002). 
2.2.5. Tính đường kính cọc: 
Đường kính cọc cát biển-xi măng-tro bay được 
xác định phụ thuộc vào tính năng của thiết bị chế 
tạo cọc cũng như quy mô, tải trọng công trình. 
Thông thường, đường kính cọc có thể lựa chọn từ 
30 cm đến 150 cm. 
2.2.6. Tính số lượng cọc: 
Số lượng cọc cát biển-xi măng-tro bay (N) được 
xác định theo công thức: 
𝑁 =
𝐹𝑐
𝑆
=
𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐
1 + 𝜀0
.
𝐹
𝑆
(5) 
Trong đó: Fc – diện tích cần giảm trên toàn bộ 
vùng được nén chặt. 
𝐹𝑐 = 
𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐
1 + 𝜀0
𝐹 (6) 
 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 5 
Trong đó: 𝜀0 - hệ số rỗng ban đầu của đất nền; 
εyc- hệ số rỗng yêu cầu sau khi xử lý; F - diện tích 
vùng nén chặt; S - diện tích tiết diện ngang của một 
cọc; 
2.2.7. Tính khoảng cách giữa các cọc: 
Để giảm diện tích phần đất nền không được 
nén chặt, có thể bố trí cọc cát biển-xi măng-tro bay 
theo dạng tam giác đều (Hình 1). 
Hình 1. Sơ đồ bố trí cọc dạng tam giác đều. 
Xét 3 cọc: 
-Diện tích phần đất yếu giữa 3 cọc là: 
𝑓 =
𝐿2√3
4
(7) 
-Diện tích phần rỗng cần giảm trong phạm vi 3 
cọc là: 
𝑓𝑐 =
𝑆
2
=
𝜋𝑑𝑐
2
8
(8) 
Từ công thức (9) 
𝑓𝑐
𝑓
=
𝜋𝑑𝑐
2
8
𝐿2
√3
4
=
𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐
1 + 𝜀0
(9) 
Ta có: 
𝐿 = 
𝑑𝑐
√2
√
𝜋(1 + 𝜀0)
√3(𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐)
= 0,952𝑑𝑐√
(1 + 𝜀0)
(𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐)
(10) 
Nếu bố trí cọc theo mạng lưới ô vuông thì: 
𝐿 = 0,866𝑑𝑐√
(1 + 𝜀0)
(𝜀0 − 𝜀𝑦𝑐)
(11) 
Trong đó: S - diện tích tiết diện ngang của một
cọc; L - khoảng cách giữa các cọc; 𝜀0- hệ số rỗng 
ban đầu của đất nền; 𝜀𝑦𝑐- hệ số rỗng yêu cầu của 
đất nền sau khi gia cố; dc - đường kính cọc. 
2.3. Thiết kế cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia 
cố nền 
Sử dụng cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố 
nền, nghĩa là dùng sức chịu tải (cường độ) của bản 
thân cọc cát biển-xi măng-tro bay để chống đỡ tải 
trọng công trình (giống như cọc đất-xi măng), cho 
nên, sức chịu tải của cọc phải đủ lớn. Trình tự thiết 
cọc cát biển-xi măng-tro bay theo các bước sau: 
khảo sát địa kĩ thuật khu vực xây dựng; xác định 
hàm lượng xi măng và tro bay trong hỗn hợp vật 
liệu cọc; tính chiều dài cọc; tính đường kính cọc; 
tính sức chịu tải của cọc; tính số lượng cọc; tính 
khoảng cách giữa các cọc. 
2.3.1. Khảo sát địa kĩ thuật khu vực xây dựng 
Công tác khảo sát địa kĩ thuật xây dựng khu vực 
tiến hành theo các tieu chuẩn xây dựng hiện hành. 
2.3.2. Xác định hàm lượng xi măng và tro bay 
trong hỗn hợp vật liệu cọc 
Với vai trò gia cố nền, cường độ của cọc sau khi 
đông cứng sẽ lớn hơn rất nhiều so với cường độ 
của đất nền xung quanh cọc. Tuy nhiên, khác với 
cọc đất-xi măng không có tác dụng gia tăng cường 
độ của đất nền xung quanh cọc, cọc cát biển-xi 
măng-tro bay, ngoài việc có sức chịu tải lớn như 
cọc đất-xi măng còn có tác dụng gia tăng sức chịu 
tải của phần đất nền xung quanh cọc. Nghĩa là, 
không giống nền cọc đất-xi măng chỉ có cọc đất-xi 
măng tham gia vào sức chịu tải của nền cọc mà 
tham gia vào sức chịu tải của nền cọc cát biển-xi 
măng-tro bay có cả cọc cát biển-xi măng-tro bay 
và đất nền xung quanh cọc. Do đó, hàm lượng xi 
măng và tro bay trong cọc cát biển-xi măng-tro 
bay có thể nhỏ hơn hàm lượng xi măng trong cọc 
đất-xi măng nhưng sức chịu tải của nền cọc cát 
biển-xi măng vẫn đảm bảo tương đương so với 
nền cọc đất-xi măng. 
Cường độ kháng nén của cọc cát biển-xi măng-
tro bay phụ thuộc vào hàm lượng xi măng và tro 
bay trong hỗn hợp vật liệu cọc, có thể thiết kế theo 
ý muốn tùy theo quy mô, tải trọng của từng loại 
công trình. Vì vậy, cần tiến hành thí nghiệm xác 
định hàm lượng xi măng và tro bay hợp lý trong 
hỗn hợp vật liệu cọc, sao cho cường độ kháng nén 
của cọc không nhỏ hơn tải trọng của công trình tác 
f
L
S
6 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 
dụng xuống đầu cọc. Thông thường, cường độ 
kháng nén của cọc cát biển-xi măng-tro bay nên 
lựa chọn lớn hơn 1,5 MPa. 
2.3.3. Tính chiều dài cọc 
Với mục đích gia cố nền khi cấu trúc nền có các 
lớp đất yếu nằm phía trên, phía dưới là các lớp đất 
tốt, cho nên, trong mọi trường hợp, chiều dài cọc 
cần lớn hơn chiều sâu vùng ảnh hưởng của công 
trình. 
2.3.4. Tính đường kính cọc, khoảng cách giữa các 
cọc 
Đường kính cọc, khoảng cách giữa các cọc xác 
định tương tự như trong trường hợp sử dụng cọc 
cát biển-xi măng-tro bay để cải tạo nền đất yếu 
nêu trên. 
2.3.5. Tính sức chịu tải của cọc 
* Tính sức chịu tải của cọc đơn, theo công thức: 
𝑃𝑐 = 𝑃𝑠 + 𝑃𝑝 (12) 
Trong đó: 𝑃𝑠 và 𝑃𝑝 là sức chịu tải do ma sát xung 
quanh cọc và sức kháng đầu mũi cọc. 
𝑃𝑠 = 𝛼𝐶𝑢𝐴𝑏 (13) 
Trong đó: Cu - Sức kháng không thoát nước của 
đất nền, xác định bằng thí nghiêm cắt cánh hoặc 
xuyên tĩnh, Cu = qc/15 ÷ qc/20 với qc là sức kháng 
xuyên đầu mũi; α - hệ số phụ thuộc vào sức kháng 
cắt không thoát nước của đất xung quanh cọc, với 
Cu ≥ 0,5 Kg/cm2 thì α = 0,8-1,0, Cu < 0,5 Kg/cm2 thì 
α = 0,7 
Ab - diện tích mặt bên cọc. 
𝑃𝑝 = 𝐶𝑢𝑁𝑐𝐴𝑚 (14) 
Trong đó: Nc - hệ số sức chịu tải đầu mũi cọc, 
phụ thuộc vào khoảng cách giữa các cọc. Khi 
khoảng cách giữa các cọc trong khoảng 4÷5 lần 
đường kính cọc d thì với d ≤ 30 cm, Nc = 9; 30cm < 
d ≤ 60 cm, Nc = 7 và d > 60 cm, Nc = 6; Am - diện tích 
đầu mũi cọc. 
* Tính sức chịu tải của nhóm cọc gia cố 
Để tính sức chịu tải của nhóm cọc gia cố, người 
ta coi diện tích gồm nhóm cọc và đất được gia cố 
như một khối gia cố. Sức chịu tải của khối gia cố 
phụ thuộc vào ma sát giữa khối gia cố với đất xung 
quanh và sức chịu tải của mặt dưới khối gia cố, 
được tính theo công thức: 
𝑃𝑘ℎố𝑖 = 𝑃𝑠 𝑘ℎố𝑖 + 𝑃𝑝 𝑘ℎố𝑖 (15) 
Trong đó: Pskhối = Cu Ab khối =2(B+L) H Cu 
Ppkhối =Cu Nc Am khối= (6-9) CuB L 
Trong đó: B, L, H là chiều rộng, chiều dài và 
chiều cao khối gia cố. 
2.3.6. Tính số lượng cọc 
Số lượng cọc cát biển-xi măng-tro bay cần gia 
cố được xác định theo công thức sau: 
𝑁 = 𝑘
𝑝𝑐𝑡
𝑝𝑐
 (16) 
Trong đó: N - số lượng cọc; k - hệ số an toàn; Pct 
- tổng tải trọng công trình; Pc - sức chịu tải của cọc 
đơn. 
3. Xây dựng quy trình thi công cọc cát biển-xi 
măng-tro bay 
Sau khi đã có bản vẽ thiết kế, quy trình thi công 
cọc cát biển-xi măng-tro bay được tiến hành theo 
trình tự các bước: Lựa chọn thiết bị thi công; 
chuẩn bị mặt bằng thi công; thi công cọc thử; thi 
công đại trà. 
3.1. Lựa chọn thiết bị thi công 
Việc lựa chọn thiết bị thi công phụ thuộc vào 
năng lực thiết bị hiện có. Hiện nay, có khá nhiều 
thiết bị có thể sử dụng để thi công cọc của Thụy 
Điển, Nhật Bản, Trung Quốc, theo nguyên lý 
dùng máy đóng cọc hoặc búa rung tạo chấn động 
đưa ống thép xuống nền đất rồi nhồi vật liệu cọc, 
sau đó rút ống thép lên. Có thể sử dụng các máy 
đóng cọc: Hitachi PD 100, Cobelco 100P, Nippon 
Sharyo DH 408, DH 608, có trọng tải từ 40 tấn đến 
65 tấn; búa rung điện loại Tomen có công suất từ 
90 KW đến 150 KW tùy theo chiều sâu cọc và mức 
độ yêu cầu xử lý. 
Đối với các công trình có quy mô tải trọng vừa 
và nhỏ, mặt bằng thi công hẹp, có thể sử dụng máy 
khoan guồng xoắn (Hình 2) hoặc máy khoan UGB- 
50M (Hình 3) để thi công (Tạ Đức Thịnh, 2002). 
Máy khoan UGB-50M là loại máy khoan đa năng, 
có công suất 150 mã lực, có thể khoan bằng guồng 
xoắn với hai chiều quay xuôi, ngược với mô men 
xoắn rất lớn. Nguyên lý làm việc của thiết bị là 
dùng hệ thống thủy lực của máy và trọng lượng 
của xe làm đối trọng trong quá trình ép đất ra xung 
quanh và nhồi vật liệu cọc.
 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 7 
Hình 2. Lưỡi khoan guồng xoắn và thiết bị thi công 
cọc cát biển-xi măng. 
Hình 3. Máy khoan guồng xoắn UGB-50M. 
3.2. Chuẩn bị mặt bằng thi công 
Mặt bằng thi công được chuẩn bị theo quy định 
trong thiết kế và yêu cầu đối với môi trường, gồm 
lối vào cho máy móc thiết bị, san lấp, thu dọn mặt 
bằng, tạo lớp chịu lực cho thiết bị, tiếp nhận, kiểm 
tra và lưu giữ vật liệu. Vật liệu cát biển, xi măng và 
tro bay nhập vào công trường phải có chứng chỉ 
kiểm định đặc tính kỹ thuật đã được quy định 
trong thiết kế. Kho chứa xi măng và tro bay được 
bảo đảm chống ẩm, tránh tác động bất lợi trong sử 
dụng. 
3.3. Thi công cọc thử 
Số lượng cọc thử cần thi công theo quy định 
của cơ quan thiết kế. Mục đích thi công cọc thử 
nhằm xác nhận các yêu cầu thiết kế và tạo lập các 
trị số kiểm soát tới hạn cho thiết bị, vật liệu, quy 
trình kỹ thuật cùng chủng loại khi thi công đại trà. 
Các vị trí của cọc trên mặt bằng phải được định vị 
bằng các thiết bị chuyên dụng. Nếu sử dụng thiết 
bị hoặc máy khoan guồng xoắn thì các thông số 
kiểm soát thi công gồm: tốc độ khoan xuống và rút 
lên; tốc độ quay của cần khoan; áp lực khí nén và 
lượng vật liệu cát biển, xi măng và tro bay sử dụng. 
3.4. Thi công đại trà 
Nếu kết quả đánh giá chất lượng cọc đạt yêu 
cầu thiết kế thì tiến hành thi công đại trà như khi 
thi công cọc thử. Nếu kết quả đánh giá chất lượng 
cọc không đạt yêu cầu, cần tính toán, điều chỉnh lại 
các thông số thiết kế. 
4. Quy trình nghiệm thu cọc 
Sau khi hoàn thành thi công cọc, cần tiến hành 
đánh giá chất lượng, hiệu quả xử lý nền và tiến 
hành nghiệm thu. Trong khi chưa ban hành được 
tiêu chuẩn nghiệm thu cọc cát biển-xi măng-tro 
bay, có thể tham khảo tài liệu hiện hành của Bộ 
Khoa học và Công nghệ về nghiệm thu cọc đất-xi 
măng để áp dụng (Bộ KH&CN, 2012). Trình tự các 
bước nghiệm thu bao gồm: đánh giá kết quả xử lý 
nền và lập hồ sơ nghiệm thu xử lý nền. 
4.1. Đánh giá kết quả xử lý nền 
4.1.1. Đánh giá chất lượng cọc 
Chất lượng cọc được đánh giá thông qua các 
thông số: cường độ kháng nén của cọc, biến dạng 
của cọc, độ đồng nhất của cọc và tính thấm của cọc 
(nếu cần thiết). Để đánh giá các thông số này, có 
thể khoan lấy mẫu cọc và tiến hành thí nghiệm 
mẫu ở trong phòng theo các phương pháp hiện 
hành. 
4.1.2. Đánh giá chất lượng cọc 
Chất lượng nền được đánh giá thông qua việc 
so sánh các thông số: sức kháng cắt (lực dính kết 
và góc ma sát trong), tính biến dạng (modun tổng 
biến dạng, hệ số nén lún, hệ số rỗng) và các đặc 
trưng cơ lý khác (độ ẩm, khối lượng thể tích, độ 
sệt,) của đất nền trước và sau khi xử lý. Có thể sử 
dụng phương pháp khoan lấy mẫu và tiến hành thí 
nghiệm ở trong phòng hoặc sử dụng các thí 
nghiệm nén tĩnh, xuyên tiêu chuẩn, xuyên tĩnh, cắt 
cánh, nén ngang trong hố khoan, ở ngoài trời để 
xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nền sau xử lý. 
8 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 
4.1.3. Đánh giá chất lượng cọc 
Cần tính toán độ lún và sức chịu tải của nền sau 
xử lý để đảm bảo rằng, công trình dự định xây 
dựng trên nền đất yếu đảm bảo đạt yêu cầu cho 
phép. Việc tính độ lún và sức chịu tải của nền sau 
xử lý cần phân biệt: trường hợp sử dụng cọc để cải 
tạo nền và trường hợp sử dụng cọc để gia cố nền. 
*Trường hợp cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải 
tạo nền: 
- Độ lún của nền có tính theo các phương pháp 
của lý thuyết môi trường biến dạng tuyến tính mà 
phổ biến và chính xác hơn cả là phương pháp cộng 
lún từng lớp (Tạ Đức Thịnh, 2017), theo đó, độ lún 
của nền được tính theo công thức: 
𝑆 = ∑ 𝜎𝑖
𝑛
𝑖=1
ℎ𝑖
𝛽
𝐸𝑜𝑖
(17) 
Trong đó: n - số lớp đất phân tố được chia trong 
vùng hoạt động nén ép của công trình; 𝜎𝑖 - ứng 
suất phụ thêm trung bình của các lớp phân tố thứ 
I; ℎ𝑖 - chiều dày lớp phân tố thứ I; 𝛽 - hệ số không 
thứ nguyên, phụ thuộc vào hệ số nở hông của đất; 
𝐸𝑜𝑖 - môđun tổng biến dạng của lớp thứ i, xác định 
trong phòng thí nghiệm hoặc bằng thí nghiệm nén 
tĩnh ở hiện trường. 
- Sức chịu tải của nền sau cải tạo có thể tính 
theo phương pháp Puzưrevxki: 
𝑃𝑔ℎ = 𝑃0 = 𝛾ℎ + 
𝑐𝑜𝑡 𝜑 + 𝜑 +
𝜋
2
𝑐𝑜𝑡 𝜑 + 𝜑 −
𝜋
2
+
𝜋𝑐 𝑐𝑜𝑡 𝜑
𝑐𝑜𝑡 𝜑 + 𝜑 −
𝜋
2
(18) 
Trong đó: 𝜑 - góc ma sát trong của đất; c - lực 
dính của đất; 𝛾- khối lượng thể tích của đất; h - 
chiều sâu chôn móng; b - chiều rộng của móng. 
*Trường hợp cọc cát biển-xi măng-tro bay để cải 
tạo nền: 
Độ lún của nền được xác định bằng tổng độ lún 
của khối đất gia cố và độ lún của nền đất dưới khối 
gia cố. 
- Độ lún của khối đất gia cố xác định theo công 
thức: 
𝑆 =
𝜎
𝑀
𝐻 =
𝜎𝐻
𝑎𝑐𝑀𝑐 + (1 − 𝑎𝑐)𝑀𝑑
(19) 
Trong đó: 𝜎 - ứng suất trung bình dưới đáy 
móng khối; M- modun nén trung bình của cọc và 
đất xung quanh cọc; H - chiều sâu gia cố; ac - tỷ diện 
tích thay thế; Mc - modun nén của cọc, lấy bằng 
(50-100) Ccọc với Ccọc - lực dính của vật liệu cọc; Md 
- modun nén của đất xung quanh cọc, thường lấy 
bằng 150 Cu; Cu - sức kháng cắt của đất xung quanh 
cọc, xác định bằng thí nghiệm cắt cánh hoặc xuyên 
tĩnh. 
- Độ lún của nền dưới khối gia cố: 
Được xác định theo các phương pháp thông 
thường nhưng có kể đến hệ số giảm thiểu độ lún 
là tỷ số giữa độ lún của khối đất đã gia cố và độ lún 
của đất khi chưa gia cố (Tạ Đức Thịnh, 2017). 
4.2. Lập hồ sơ nghiệm thu cọc 
Hồ sơ nghiệm thu xử lý nền bao gồm: biên bản 
nghiệm thu chi tiết từng cọc; biên bản hoàn công 
cọc, gồm cả những sửa đổi đã được duyệt; chứng 
chỉ chi tiết vật liệu cát biển, xi măng, tro bay; mô tả 
chi tiết điều kiện nền. 
5. Kết luận và kiến nghị 
Từ những kết quả nghiên cứu nêu trên, có thể 
đưa ra một số kết luận và kiến nghị sau đây: 
5.1. Công nghệ cọc cát biển-xi măng-tro bay xử 
lý nền đất yếu là công nghệ mới, phát huy được ưu 
điểm, khắc phục được nhược điểm của công nghệ 
cọc cát, cọc đất-xi măng, có thể được ứng dụng xử 
lý nền đất yếu phục vụ xây dựng công trình, đặc 
biệt có ý nghĩa đối với công trình hạ tầng vùng ven 
biển sử dụng nguồn cát biển và tro bay tại chỗ làm 
vật liệu cọc. 
5.2. Việc lựa chọn thiết kế cọc cát biển-xi măng-
tro bay phụ thuộc vào cấu trúc nền đất yếu. Nếu 
cấu trúc nền gồm các lớp đất yếu chiều dày lớn và 
phía dưới vùng hoạt động nén ép của công trình 
phân bố các lớp đất yếu thì thiết kế cọc cát biển-xi 
măng-tro bay để cải tạo nền. Nếu cấu trúc nền chỉ 
gồm các lớp đất yếu hoặc đất yếu và đất tốt xen 
kẹp nhau nhưng phía dưới vùng hoạt động nén ép 
của công trình phân bố các lớp đất tốt thì thiết kế 
cọc cát biển-xi măng-tro bay để gia cố nền. 
5.3. Nếu sử dụng cọc để cải tạo nền thì hàm 
lượng xi măng, tro bay trong hỗn hợp vật liệu cọc 
nên lựa chọn sao cho cường độ kháng nén của 
mẫu cọc không lớn hơn 0,5 Mpa. Nếu sử dụng cọc 
để gia cố nền thì hàm lượng xi măng, tro bay trong 
hỗn hợp vật liệu cọc nên lựa chọn để cường độ 
 Tạ Đức Thịnh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(6), 1 - 9 9 
kháng nén của mẫu cọc không nhỏ hơn tải 
trọng của công trình tác dụng xuống đầu cọc. 
5.4. Quy trình tính toán thiết kế cọc cát biển-xi 
măng gồm: đường kính cọc, chiều dài cọc, khoảng 
cách giữa các cọc, sức chịu tải và độ lún của nền 
cọc. Quy trình thi công cọc và nghiệm thu cát biển-
xi măng-tro bay theo trình tự: lựa chọn thiết bị thi 
công cọc; chuẩn bị mặt bằng thi công; thi công cọc 
thử; thi công đại trà; đánh giá kết quả xử lý nền ; 
lập hồ sơ nghiệm thu xử lý nền. 
5.5. Cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện cơ sở lý 
thuyết, cơ sở thực nghiệm và triển khai thi công 
thực nghiệm ở hiện trường cọc cát biển-xi măng-
tro bay với các nội dung: đánh giá định lượng vấn 
đề cố kết thoát nước của đất nền; nghiên cứu ảnh 
hưởng của từng kiểu cấu trúc nền đất yếu đến hiệu 
quả xử lý nền. 
Lời cảm ơn 
Các tác giả xin chân thành cám ơn đề tài NCKH 
mã số RD 40-20 tài trợ cho nghiên cứu này. 
Những đóng góp của tác giả 
Khái niệm hóa: Bùi Anh Thắng; Phương pháp 
luận: Tạ Đức Thịnh; Kiểm chứng: Hoàng Đình 
Phúc; Phân tích dữ liệu: Nguyễn Thị Dịu; Viết bản 
thảo bài báo: Tạ Đức Thịnh; Đánh giá và chỉnh sửa: 
Ngọ Thị Hương Trang. 
Tài liệu tham khảo 
Tạ Đức Thịnh, (2002). Báo cáo tổng kết đề tài khoa 
học công nghệ cấp Bộ: Nghiên cứu khả năng gia 
cố nền đất yếu bằng cọc cát-xi măng-vôi. 
Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội. 
Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn 
Phóng, (2009). Nền và móng công trình. Nhà 
xuất bản xây dựng, Hà Nội. 
Tạ Đức Thịnh, (2017). Bàn về phương pháp tính 
toán sức chịu tải và độ lún của nền đất yếu gia 
cố bằng cọc đất-xi măng. Tạp chí Khoa học kỹ 
thuật Mỏ-Địa chất, Tập 58(5). 
Bộ Khoa học và Công nghệ, (2012). Tiêu chuẩn 
Việt Nam TCVN 9403:2012. Gia cố nền đất yếu 
- Phương pháp trụ đất xi măng. 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_xay_dung_quy_trinh_cong_nghe_xu_ly_nen_dat_yeu_ba.pdf