Xây dựng công trình dân dụng không hiếm khi gặp nền đất yếu.Tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu và đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta sử dụng phương pháp xử lý nền đất móng phù hợp. Mục đích nhằm tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Có rất nhiều biện pháp xử lý nền đất yếu như:
- biện pháp cọc cát
- biện pháp giếng cát
- biện pháp thay đất
Tìm hiểu về nền đất yếu
Đất yếu được hiểu là loại đất là bản thân nó không đủ để tiếp thu tải trọng của các công trình bên trên như các công trình như nhà cửa, đường xá, đê đập. Trong ngành xây dựng, khái niệm đất yếu được định nghĩa như sau: Đất yếu là loại đất có sức chịu tải kém (nhỏ hơn 0,5 - 1,0 kg/cm2), dễ bị phá hoại, biến dạng dưới tác dụng của tải trọng công trình dựa trên những số liệu về chỉ tiêu cơ lý cụ thể.
Dựa vào chỉ tiêu vật lý, đất được gọi là yếu khi :
-
Dung trọng: ⋎W ≤ 1,7 T/m3
-
-
Hệ số rỗng: e ≥ 1
-
-
Độ ẩm: W ≥ 40%
-
-
Độ bão hòa: G ≥ 0,8
-
-
Dựa vào các chỉ tiêu cơ học:
-
-
Modun biến dạng: E0 ≤ 50 kg/cm2
-
-
Hệ số nén: a ≥ 0,01 cm2/kg
-
-
Góc ma sát trong: φ ≤ 100
-
-
Lực dính (đối với đất dính): c ≤ 0,1 kg/cm2.
Bài viết hôm nay chúng tôi sẽ giúp quý khách tìm hiểu về bấc thấm và phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm.
Các dạng đất yếu thường gặp trong thực tế:
- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc đá sét tương đối chặt ở trạng thái bão hòa nước, cường độ thấp.
- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực.
- Than bùn: là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do quá trình phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy.
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy.
- Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.
- Đất hoàng thổ và các dạng đất hoàng thổ có độ rỗng lớn, khi ở trạng thái khô có khả năng lực lớn nhưng khi ngậm nước gây biến dạng lớn.
Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Bấc thấm hay còn gọi là bấc thấm thoát nước là một loại vật liệu dùng trong ngành xây dựng dùng để gia cố nền đất yếu cho một số loại công trình xây dựng
- Cấu tạo bấc thấm
Bấc thấm thực chất là một loại ống gồ 2 lớp: lớp ngoài là ống vải địa kỹ thuật không dệt sợi kiên tục chất liệu PP hoặc PE 100% có độ bền cơ học lớn, hệ số thấm cao, kích thước lỗ nhỏ giúp ngăn đất cát thâm nhập vào lõi thoát nước. Lớp trong là nhựa PP, có rãnh cả hai phía. Bấc thấm thường được xếp dẹp lại để thuận tiện cho thi công, khi xếp dẹp, bấc thấm thường rộng 100mm, dày từ 4-7mm và cuốn thành cuộn có tổng chiều dài hàng trăm mét. Bấc thấm làm chức năng thoát nước lỗ rỗng từ các túi bùn- nước của nền đất yếu lên tầng đệm cát mỏng (khoảng 50 ÷ 60 cm) để thoát ra ngoài, như vậy sẽ tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu.
- Phân loại bấc thấm
+ bấc thấm đứng CD (Ceteau- drain) là một loại của bấc thấm PVD được sản xuất bởi công ty Thai Miltec. Sản phẩm này được sử dụng rộng rãi ở các nước Châu Á như Thái Lan, Việt Nam, Indonesia, Singapo…
+ bấc thấm ngang SD là một loại của bấc thấm PVD được sản xuất thay thế lớp đệm cát trong PVD, thay thế hệ thống ống thoát nước đục lỗ trong hệ thống PVD, thay thế vật liệu thoát nước ngầm. Sản phẩm có độ bền cao, dễ thi công và giá cả cạnh tranh. Bấc thấm ngang có hình dạng và cấu tạo tương tự bấc thấm đứng thông thường nhưng kích thước lớn hơn. Bấc thấm ngang có các mặt cắt ngang thông thường như sau:8.0mm x 150mm; 8.0mm x 200mm; 8.0mm x 300mm; 8.0mm x 600mm.
Tác dụng của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Các tác dụng của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm như sau:
- Gia cố nền đất yếu: Bấc thấm được sử dụng để gia cố nền đất yếu, trong thời gian ngắn có thể đạt tới 95% độ ổn định dài hạn, tạo khởi động cho quá trình ổn định tự nhiên ở gia đoạn sau. Quá trình cố kết có thể được tăng tốc bằng cách gia tải.
- Ổn định nền: Các công trình có thể ứng dụng bấc thấm để xử lý nền đất yếu rất đa dạng, bao gồm: cao tốc, đường dẫn đầu cầu, bến cảnh, ko xăng dầu…xây dựng trên nền đất yếu và có tải trọng động.
- Xử lý môi trường: Bấc thấm được dùng để xử lý nền đất yếu, đất nhão ở khu vực thường thấy ở khu chôn lấp rác. Bấc thấm cũng được sử dụng để tẩy rửa các khu vực đất bị ô nhiễm bằng công nghệ hút chân không, hút nước ngầm thấm qua các lớp đất bị ô nhiễm, mang theo các chất ô nhiễm hòa tan trong nước lên bề mặt để xử lý.
Tính năng quan trọng của bấc thấm là:
- Khả năng chống chịu được với vi khuẩn bacteria và một số loại vi khuẩn hữu cơ khác.
- Không bị ăn mòn hay biến chất bởi các loại axit, kiềm hay các loại hóa chất hòa tan có trong đất.
- Khả năng chống mài mòn cực tốt
Đặc tính và phạm vi áp dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
a. Đặc tính của bấc thấm
- Nước lỗ rỗng được hấp thụ qua lớp vải lọc vào bản thoát nước và chảy vào trong lõi bấc một cách êm thuận. Với đặc tính này thì ngay cả khi bấc thấm ngang được mở rộng thì khả năng thoát nước vẫn được duy trì.
- Hệ số thấm của lớp vải lọc được thiết kế thấp nên kiểm soát được tốc độ chảy bên trong của bản thoát nước vì thế làm giảm sư dịch chuyển của các hạt xung quanh bản thoát nước, từ đó hạn chế được sự hình thành lớp màng sét trên bề mặt lớp vải lọc.
- Bấc thấm là loại vật liệu có cường độ chịu kéo và độ dãn dài cao trong khi cố định tốc độ dịch chuyển tự do của lõi và lớp vải lọc. Do đó có thể biến dạng theo sự thay đổi của địa hình do lún cố kết. Bản thoát nước không chỉ nhẹ và dễ vận chuyển mà cũng không cần một vật liệu liên kết đặc biệt nào.
b. Phạm vi ứng dụng
- Loại đất: Áp dụng cho đất sét, đất cát mịn
- Tải trọng: Chịu tải trọng trên 50kN/m2, tương đương chiều cao đắp 14m
- Ứng dụng:
+ Vùng đắp: thay thế cho lớp đệm cát và cọc cát
+ Khu thể thao: sân golf, bề mặt sân thể thao
+ Các ứng dụng khác thay khối đắp, ngăn ngừa thấm
Tính toán và bố trí phương pháp sử xử nền đất yếu bằng bấc thấm
a. Tính toán
Tính toán và bố trí bấc thấm phải xuất phát từ yêu cầu đối với mức độ cố kết cần đạt được hoặc tốc độ lún dự báo còn lại trước khi xây dựng công trình.
Tính toán mật độ cắm bấc theo nguyên tắc thử dần với các cự ly cắm bấc khác nhau. Để không làm xáo trộn đất, khoảng cách cắm bấc tối thiểu là 1.3m. Ngoài ra để chúng đảm bảo làm việc thì không nên bố trí chúng xa quá 2.2m
Khi có các ống thoát nước đứng, độ cố kết toàn phần trung bình là sự kết hợp ảnh hưởng sự thấm theo phương ngang (xuyên tâm) và sự thấm theo phương đứng, nó được tính theo công thức sau:
U=1- (1-Uh)(1-Uv)
Trong đó:
- U: là độ cố kết toàn phần trung bình
- Uh: là độ cố kết theo phương pháp ngang (xuyên tâm)
- Uv: là độc cố kết theo phương đứng
Việc thiết kế các các ống thoát nước PV yêu cầu phải dự đoán được mức độ tiêu tán của áp lực dư kẽ rỗng do hiện tượng thấm hướng tâm vào ống thoát nước đứng cũng như đánh giá được vai trò của sự thấm theo phương đứng. Giải pháo đầy đủ đầu tiên cho vấn đề thấm xuyên tâm đã được đưa ra bằng ống thoát nước đứng bằng cát.
b. Bố trí
Phải bố trí phân bố đều trên mặt bằng công trình có điều kiện địa chất công trình như nhau. Đối với công trình dân dụng và công nghiệp, bấc thấm được bố trí ngay dưới móng công trình và ra ngoài mép công trình về mỗi phía một khoảng 0.2b (b:bề rộng móng). Đối với công trình đường thì phải bố trí bấc thấm đến chân taluy của nền đắp. Bấc thấm được bố trí lưới ô vuông hoặc tam giác đều.
Chiều dài cắm của bấc thấm phải bố trí hết chiều dài chịu nén cực đại Za của nền đất dưới tá dụng của tải trọng công trình. Nếu Za < chiều dày tầng đất yếu thì bấc thấm chỉ cần cắm hết chiều dài Za. Còn khi lớp đất yếu quá dày, bề rộng công trình quá lớn (Za>20m) thì cần chú ý đến chiều sâu hiệu quả thực sự của bấc thấm. Trường hợp bên dưới Za có tầng cát mịn chứa nước thì không cắm bấc thấm vào tầng cát mịn đó.
Cách thức thực hiện
- Về thiết bị
Thiết bị thực hiện phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm có đặc trưng kỹ thuật như sau:
Trục tâm để lắp bấc thấm có tiết diện 61x120mm, dọc trục có vạch chia đến cm để theo dõi chiều sâu cắm bấc và phải có quả dọi để thường xuyên kiểm tra độ thẳng đứng khi cắm bấc vào lòng đất. Phải có lực đủ lớn để cắm bấc đến độ sâu thiết kế.
- Trình tự thực hiện phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm:
B1. Định vị tất cả các điểm phải cắm bấc thấm bằng máy đo đạc thông thường theo hàng dọc và hàng ngang đúng với sơ đồ thiết kế, công việc này áp dụng cho từng ca máy.
B2. Đưa máy cắm bấc vào đúng vị trí theo đúng hành trình đã vạch trước. Xác định trục xuất phát trên trục tâm để tính chiều dài bấc thấm đươc cắm vào đất, kiểm tra độ thẳng đứng của bấc thấm.
B3. Lắp bấc thấm vào trục tâm và điều khiển máy, chiều dài bấc thấm được gấp lại tối thiểu 30cm và đưa đầu trục đến vị trí cắm bấc thấm.
B4. Gắn đầu neo vào đầu dưới của bấc thấm và được ghim lại bằng ghim thép. Các đầu neo có kích thước phù hợp với đầu bấc thấm, thông thường bằng thép 85x150mm dày 0.5mm.
B5. Cắm trục tâm đã được gắn bấc thấm đến độ sâu thiết kế với tốc độ đều trong phạm vị 0.2-0.6m/s. Sau khi cắm xong kéo trục tâm lên, lúc này đầu neo giữ bấc thấm lại trong đất. Khi trục tâm đã được kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm sao cho còn lại ít nhất 20cm đầu bấc thấm nhô lên trên lớp đỉnh cát và quá trình lặp lại cho vị trí khác.
B6. Sau khi cắm xong thì tiết hành thi công lớp đệm cát thoát nước ở bên trên.
Đánh giá ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
a. Ưu điểm
- Thi công nhanh, công nghệ thi công phổ biến, thiết bị thi công đơn giản
- Tốc độ thoát nước tốt
- Không làm xáo trộn nền đất
- Thân thiện với môi trường
- Hiệu quả xử lý cao do bấc thấm không bị cắt hay tắc đường thấm mà có khả năng biến dạng khi tầng biến dạng.
- Phù hợp với những vị trí có chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 20m.
b. Nhược điểm:
- Tốc độ cố kết chậm, thời gian chờ cố kết lâu hơn biện pháp giếng cát
- Độ lún dư sau khi xử lý lớn hơn biện pháp giếng cát
- Tốc độ thoát nước giảm theo thời gian, chiều sâu xử lý nhỏ
THÔNG TIN LIÊN HỆ
Công ty CP TM và Đầu tư Nguyên Đức
Trụ sở: Số nhà A11, Khu đô thị Sông Đà 2, Phường Vạn Phúc, Quận Hà Đông, Hà nội
Website: Vaidianguyenduc.com
Hotline: 0902.260.099 - 02473.024.886
Email: nguyenduc.vaidia@gmail.com
Cảm ơn quý khách đã tin tưởng và đồng hành cùng NGUYÊN ĐỨC!