Các phương pháp tính toán cọc xi măng đất

Tóm tắt: Cọc xi măng đất (CXMĐ) là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi, đặc biệt là trong điều kiện đất yếu quá dày, mực nước ngầm cao hoặc nền ngập nước và hiện trường thi công chật hẹp. Hiện nay, vấn đề tính sức chịu tải của nền đất gia cố bằng CXMĐ vẫn còn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu phát triển. Bài báo tập trung tìm hiểu tổng quan về phương pháp CXMĐ và các phương pháp tính toán CXMĐ.

Từ khóa: Trộn khô, đất yếu, Jet-Grouting, cọc đất xi măng, tiêu chuẩn.

Abstract: Soil cement piles (DXM) is one of the solutions used to improve soft soil, can be widely applied, especially in conditions of too soft and thick ground, high water ground or flooded ground and narrow working site. Currently, the issue of bearing capacity of reinforced-by-cement-soil ground is still a problem that needs to study and develop continuously. The report focuses on finding out overview about the method of Soil-cement piles and calculation methods of Soil-cement piles.

Keywords: Dry Jet Mixing, soft soil, Jet-Grouting, soil cement mixing, standard.

 1. Đặt vấn đề

Hiện nay, cùng với sự tăng trưởng kinh tế tài chính của quốc gia, nhu yếu tăng trưởng về hạ tầng rất lớn và cấp thiết. Phần lớn những khu công trình được kiến thiết xây dựng trên nền đất tự nhiên. Tuy nhiên, loại nền này nhiều khi chưa cung ứng được năng lực chịu tải của những khu công trình kiến thiết xây dựng bên trên, hay nói cách khác, năng lực chịu tải của nền kém hơn so với tải trọng dự kiến. Vì vậy, cần cải tổ đặc thù của nền đất trong phạm vi ảnh hưởng để nền hoàn toàn có thể đủ sức chịu tải trọng phong cách thiết kế. Hiện nay, có nhiều chiêu thức để tăng cường đặc thù của nền đất yếu, một trong những giải pháp đó là giải quyết và xử lý nền bằng CXMĐ. Do đó, việc thống kê giám sát CXMĐ cũng Open nhiều quan điểm và chiêu thức khác nhau. Bài báo sẽ tìm hiểu và khám phá về những chiêu thức giám sát CXMĐ của Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc .

2. Nội dung

2.1. Tổng quan về phương pháp CXMĐ

CXMĐ là cọc hình tròn trụ được tạo ra bằng chiêu thức trộn sâu, là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và di dời lên. Trong quy trình di dời lên, xi măng được phun vào nền đất ( bằng áp lực đè nén khí nén so với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa so với hỗn hợp dạng vữa ướt ) .
CXMĐ là một trong những giải pháp giải quyết và xử lý nền đất yếu. CXMĐ được vận dụng thoáng đãng trong việc giải quyết và xử lý móng và nền đất yếu cho những khu công trình kiến thiết xây dựng giao thông vận tải, thủy lợi, trường bay, bến cảng … như : Làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thay thế thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, không thay đổi tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn …, cũng như ngăn ngừa hiện tượng kỳ lạ hóa lỏng của đất và tái tạo những vùng đất nhiễm độc …

2.2. Các phương pháp tính toán CXMĐ

2.2.1. Theo quá trình Thụy Điển
* Khả năng chịu tải của cọc đơn
– Khả năng chịu tải theo vật tư
+ Khả năng chịu cắt của vật tư cọc
Khả năng chịu tải của cọc đơn theo vật tư cọc được quyết định hành động đa phần bởi năng lực chịu cắt theo vật tư cọc dọc theo mặt trượt. Khả năng chịu cắt này nhờ vào vào vị trí những cọc và dạng phá hoại .
Vị trí cọc được phân làm 3 nhóm. Nhóm thứ nhất nằm trong vùng dữ thế chủ động, nhóm thứ hai nằm trong vùng cắt và nhóm thứ 3 nằm trong vùng bị động. Mặt trượt được lý tưởng hóa bởi ba mặt phá hoại ( AB, BC, CD ) như Hình 2.1 :

Hình 2.1: Các mặt trượt giả định

Dạng phá hoại của cọc phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố như : Độ bền chống cắt của cọc, độ bền chống cắt của đất không gia cố xung quanh cọc, chiều cao nền đường, chiều sâu, hướng cung trượt, đường kính cọc, chiều dài cọc và khoảng cách giữa những cọc. Các dạng phá hoại của cọc ( theo Kievelo, 1998 ) gồm có :
– Dạng a, b : Độ bền cắt và độ bền nén của cọc bị vượt qua .
– Dạng c, d, e : Khả năng kháng uốn của cọc bị vượt qua .
– Dạng f, g, h : Khả năng chịu lực ngang của đất không gia cố xung quanh bị vượt qua .

Hình 2.2: Các dạng phá hoại có thể của cọc đất xi măng

Cu – Độ bền cắt không thoát nước trung bình của đất sét bao quanh, được xác lập bằng thí nghiệm hiện trường .
* Khả năng chịu tải số lượng giới hạn của nhóm cọc đất trộn xi măng
Trong trường hợp đầu, sức chống cắt dọc theo mặt phá hoại cắt qua hàng loạt khối sẽ quyết định hành động năng lực chịu tải và năng lực chịu tải số lượng giới hạn của nhóm cọc đất xi măng được tính theo :
Q. = 2. Cusoil. H [ B + L ] + ( 6 ÷ 9 ). Cusoil. B. L ( 13 )
Trong đó :

B, L, H – Chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm cọc đất xi măng.

Hệ số 6 dùng cho móng chữ nhật khi chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều. Còn thông số 9 dùng cho móng vuông .

Hình 2.3: Phá hoại khối

Trong đó :
Ru – Sức chịu tải cực hạn của cọc đất xi măng ;
Rpu – Sức chịu tải mũi cực hạn của cọc đất xi măng ;
τdi – Ma sát thành cực hạn ;
hi – Chiều dày phân tố ;
L – Chu vi cọc gia cố .

2.2.3. Theo tiến trình Trung Quốc DBJ 08-40-94
* Khả năng chịu tải được cho phép của cọc đất xi măng
Khả năng chịu tải được cho phép của cọc đất xi măng được xác lập theo thí nghiệm. Tuy nhiên, hoàn toàn có thể ước tính theo công thức sau và lấy trị số nhỏ hơn :

3. Kết luận

Với những ưu điểm riêng trong giải quyết và xử lý nền đất yếu, công nghệ CXMĐ được dùng thoáng rộng để gia cố sâu đất nền, khống chế độ lún dư khi đưa vào sử dụng. Việc giám sát phong cách thiết kế nền đất gia cố bằng chiêu thức CXMĐ dựa trên nhiều quan điểm và giả thiết khác nhau. Tuy nhiên, địa thế căn cứ vào điều kiện kèm theo đơn cử của nền đất yếu, địa hình, điều kiện kèm theo địa chất, giải pháp kiến thiết, điều kiện kèm theo thao tác của cọc đất xi măng và kinh nghiệm tay nghề mà lựa chọn chiêu thức đo lường và thống kê tương thích nhất .
Bên cạnh đó, kim chỉ nan thống kê giám sát cọc đất xi măng còn khá nhiều hạn chế, những thông số kỹ thuật độ bền của cọc khi đưa vào đo lường và thống kê cần phải được thí nghiệm với từng loại đất và khu công trình đơn cử .
Đồng thời, khi thống kê giám sát không thay đổi, biến dạng khu công trình sử dụng CXMĐ cần xét đến không thay đổi cục bộ của những cọc. Tuy nhiên, chính sách phá hoại của CXMĐ rất phức tạp nên sử dụng quy mô thực nghiệm để kiểm chứng .

Tài liệu tham khảo

[ 1 ]. DBJO8-40-94 ( 2005 ), Shanghai Standard ground treatment code, Trung Quốc .

[2]. Guideline for Design Quality Control of Soil Improvement for Buildings Deep and Shallow Cement Mixing Methods, Japan.

[ 3 ]. Nguyễn Bách Tùng, Phạm Ngọc Hùng, Nozu Mitsuo ( 2006 ), Gia cố nền đất yếu bằng chiêu thức cọc đất gia cố xi măng, Tạp chí Cầu đường .
[ 4 ]. TCXDVN 385 : 2006 ( 2006 ), Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng, Bộ Xây dựng .
[ 5 ]. Trần Xuân Lợi ( 2011 ), Nghiên cứu tính hiệu suất cao của cọc đất trộn xi măng trong việc gia cố bờ kè sông cảng Hiệp Phước, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh .

Source: https://suanha.org
Category : Vật Liệu