Đánh giá giải pháp giếng cát bọc vải trong xử lý nền đất yếu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giếng cát có bọc vải là một trong những kỹ thuật xử lý nền đất yếu mới, phương pháp này được phát triển từ phương pháp giếng cát thông thường kết hợp với gia tải trước. Bài viết tập trung phân tích lí luận cố kết của đất khi xử lý bằng giếng cát, phương pháp tính độ cố kết của đất nền xử lý bằng giếng cát bọc vải, ứng dụng công trình thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá giải pháp giếng cát bọc vải trong xử lý nền đất yếu

ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP GIẾNG CÁT BỌC VẢI TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU NGÔ THỊ THANH HƢƠNG, ĐỖ MINH NGỌC, NGUYỄN ĐÌNH THẮNG* About Bagsand well to treat soft ground Abstract: Bag sand well is one of the solutions to treat soft ground by drainage combined with preloading. Because enclosed by fabric, so it does not break well during construction like normal sand wells or it is not twisted like wick drain at locations under great horizontal pressure. The paper adopts the results of theoretical calculations and models of bag sand well to verify, and compares with the wick drain method calculation results under the same conditions, thereby making valuable conclusions and recommendations. Key words: Bag sand well, Consolidated settlement, Solf ground 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * pháp bấc thấm khi sử dụng giếng cát bọc vải Giếng cát có bọc vải là một trong những kỹ khi chiều sâu xử lý lớn thì hạn chế đƣợc nhƣợc thuật xử lý nền đất yếu mới, phƣơng pháp này điểm của bấc thấm là rão bấc và hiện tƣợng đƣợc phát triển từ phƣơng pháp giếng cát thông xoắn bấc ít ảnh hƣởng hơn đến khả năng thoát thƣờng kết hợp với gia tải trƣớc. Ở Nhật Bản[3] nƣớc. Chính vì vậy, khi sử dụng giếng cát có từ những năm 60 đã bắt đầu dùng giếng cát bọc bọc vải có thể rút ngắn đƣợc thời gian thi công vải thay thế cho giếng cát thông thƣờng. Giếng đem lại hiệu quả về kinh tế. cát bọc vải đƣợc thi công bằng cách khoan tạo 2. LÍ LUẬN CỐ KẾT CỦA ĐẤT KHI XỬ lỗ, sau khi lỗ khoan đƣợc tạo xong thì tiến hành LÝ BẰNG GIẾNG CÁT hạ các túi cát xuống tạo nên hệ thoát nƣớc thẳng Đất nền dƣới tác dụng của tải trọng gia tải đứng. Thông thƣờng giếng cát có bọc vải có sau một khoảng thời gian t khiến đất nền bị lún đƣờng kính nhỏ 7cm - 12cm, nên giếng cát có một khoảng St hay còn gọi là độ lún cố kết của bọc vải còn đƣợc gọi là giếng cát nhỏ. Đối với và đƣợc đánh giá thông qua hệ số cố kết Ut là giếng cát thông thƣờng đƣờng kính 30cm - 45 tỉ số giữa độ lún theo thời gian S t và độ lún cm, khi thi công do đƣờng kính lớn nên dễ gây cuối cùng S c. Khi tiến hành xử lý nền đất yếu sự xáo động của đất nền xung quanh giếng, bằng phƣơng pháp giếng cát có bọc vải, đƣờng ngoài ra cho đƣờng kính lớn nên khi chiều sâu thấm của nƣớc chảy theo hai phƣơng đứng và xử lý lớn dễ gây ra hiện tƣợng đứt giếng hay khi ngang. Do đó, độ cố kết của đất nền khi xử lý gia tải dƣới nền đƣờng phát sinh biến dạng bằng giếng cát bọc vải thuộc cố kết theo 3 theo phƣơng ngang cũng gây ra hiện tƣợng chiều. Theo lý luận cố kết thấm của Terzaghi, này[3]. Do giếng cát bọc vải cát đƣợc bọc lại tại một điểm bất kỳ trong đất có tọa độ (r, z) nên hạn chế những nhƣợc điểm của giếng cát bất kỳ thì độ cố kết của đất đƣợc thể hiện bằng thông thƣờng, đồng thời lƣợng cát sử dụng ít công thức sau[2]: hơn đem lại hiệu quả kinh tế. So với phƣơng u   2u 1 u  2u   Cv  2    (1) * t  r r r z 2  Bộ môn Địa k thuật - Khoa Công trình- Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải Nếu hệ số thấm theo hai phƣơng đứng kv và Số 54 Triều Khúc-Thanh Xuân - Hà Nội 36 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020
ngang kh khác nhau thì công thức (1) đƣợc viết   2 L2 k h  r F  lại nhƣ sau: 4q w  u   2u 1 u   2u  (11)  Ch  2    Cv (2)   kh   d s  t  r r r  z 2  Fs   k  1 ln  d  Trong đó:   s   w Ch, Cv - lần lƣợt là hệ số cố kết theo phƣơng L - chiều dài đƣờng thấm, (m); thẳng đứng và ngang, cm2/s; qw - khả năng thấm của giếng cát bọc vải, qw k (1  e) k (1  e) = kw..dw2/4 ; Ch  h và Cv  v (3) a  n a  n de - đƣờng kính ảnh hƣởng, (m); Áp dụng phƣơng pháp tách biến và giải công dw, ds - đƣờng kính giếng cát bọc vải và thứ (2) ta đƣợc: đƣờng kính khu vực đất bị xáo trộn quanh u z  2u z giếng, (m).  Cv (4) Thay các công thức (7) và (8) vào công thức t z 2 (6) thì độ cố kết tổng đƣợc tính nhƣ sau: ur   2u 1 ur   Ch  2r   (5) 8 t  r r r  U rz  1  2 e  t (12)  Trong công thứ (4) và (5) uz và ur lần lƣợt là áp 8C  2 Cv lực nƣớc lỗ rỗng theo phƣơng đứng và ngang.   h2  (13) Fd e 4 H 2 Kết hợp với các điều kiện biên ban đầu để 3. PHƢƠNG PHÁP TÍNH ĐỘ CỐ KẾT giải bài toán thì độ cố kết của đất nền theo hai CỦA ĐẤT NỀN XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT phƣơng đứng và ngang đƣợc tính nhƣ sau: BỌC VẢI U rz  1  (1  U z )(1  U r ) (6) Hiện nay, để tính toán độ cố kết của đất nền, Trong đó: công thức phổ biến nhất thƣờng đƣợc dùng là của U rz - là độ cố kết trung bình xung quanh Hansbo và Barron. Tuy nhiên, hai cách tính này giếng cát; đều có chung một giả thiết là đất gia tải đƣợc đắp U z - là độ cố kết theo phƣơng đứng; một lần trong thời gian nhanh. So với thực tế công U r - là độ cố kết theo phƣơng ngang. trình, để đảm bảo đất nền không bị phá hoại, quá Theo lý thuyết của Terzaghi và Barron thì: trình gia tải phải đƣợc thực hiện theo từng cấp tải. 8Th Sau một khoảng thời gian khi cƣờng độ đất nền Ur  1 e F ( n) (7) đạt đến cƣờng độ nhất định mới tiến hành đắp giai  TV 2 8  đoạn tiếp theo. Nhƣ vậy, khi tính toán theo lý U z  1 e 4 (8) 2 thuyết của Hansbo và Barron cần phải có sự hiệu Trong đó: chỉnh sao cho phù hợp với thực tế thi công ngoài Th và Tv - là nhân tố thời gian; hiện trƣờng. Đến năm 1974, Yoshikuni[3] đã sử Cht Th  2 và TV  V2 C t (9) dụng lí luận cố kết Biot tiến hành hiệu chỉnh từ de H phƣơng trình cố kết thấm một chiều của Terzaghi, F(n) - nhân tố xét đến ảnh hƣởng của khoảng sau khi cải tiến công thức tính đã xem xét đến cách giếng đồng thời cố kết hƣớng tâm và cố kết theo phƣơng n2 3n 2  2 thẳng đứng. Sau đó, phƣơng pháp tính của Takagi F (n)  2 ln( n)  (10) n 1 4n 2 Shunsuke cũng đƣợc áp dụng để tính độ cố kết Khi xét đến lực cản của giếng và đất xung của đất nền xử lý bằng giếng cát theo giai đoạn. quanh giếng bị xáo trộn hệ số Fn đƣợc thay bằng Hai phƣơng pháp này sau đó đƣợc áp dụng và cho F = Fn + Fr + Fs, với: kết quả chính xác hơn[3]. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 37
qi  Ti  Ti1    e t eTi  eTi1  (15)   3.1. Phƣơng pháp tính độ cố kết theo công n Ut    i 1  p  thức cải tiến của Terzaghi   Phƣơng pháp này giả định mỗi một cấp gia Trong đó: tải tăng lên thì sự cố kết của của đất đƣợc độc Ut - độ cố kết của đất sau khi hiệu chỉnh tại lập tiến hành. Với giả thiết nhƣ vậy, độ cố kết thời điểm t sau khi các cấp gia tải; của cấp gia tải trƣớc và gia tải sau không có qt - tải trọng gia tải thứ i; quan hệ với nhau. Về bản chất của giả thiết này là sau mỗi một lần gia tải độ cố kết đƣợc hiệu  p - tổng tải trọng gia tải; Ti, Ti-1 - phân biệt thời gian bắt đầu gia tải và chỉnh theo tốc độ gia tải. Nếu cấp tải trọng khi kết thúc gia tải thứ i; gia tải từ thời gian bắt đầu và kết thúc gia tải tn- 4. ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 1 đến tn, thì độ cố kết trong khoảng thời gian t 4.1. Khái quát công trình với độ cố kết trong gia tải một lần tức thời trong Đoạn tuyến nghiên cứu có chiều dài 576m khoảng thời gian (t - tn-1)/2 là tƣơng đồng. Khi t từ Km22 + 237.16 – Km22 + 912.16 thuộc dự > tn thì độ cố kết của đất nền bằng độ cố kết án nâng cấp đƣờng tỉnh 923C, gồm hai làn xe, tính chất tải một lần tức thời tính từ thời điểm chiều cao đắp thiết kế 4.5m, bề rộng mặt đƣờng (t- tn-1)/2. Dựa vào giả thiết trên khi nền đƣờng xe chạy là 7m và bề rộng nền đƣờng là 12m. đƣợc gia tải với nhiều cấp khác nhau, thì công Cấp đƣờng là đƣờng cấp III đồng bằng (theo thức tính toán độ cố kết sau khi hiệu chỉnh đƣợc TCVN 4054-2005), tốc độ thiết kế V=80Km/h. tính nhƣ sau[3]: Mặt đƣờng cấp cao A1, mô đun đàn hồi yêu n  t  t  pi U t   U '  t  i i 1  (14) cầu E yc  160Mpa; hệ số mái dốc: 1/1.5; chiều  2   p cao đắp 4.5m; đất đắp đƣờng có đ = 1 Trong đó: 18.5(kN/m3); υ = 30º. Ut - độ cố kết sau khi hiệu chỉnh của nhiều Điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu gồm cấp gia tải tại thời điểm t; các lớp đất: U‘ - độ cố kết tức thời; (1) Lớp 1: Lớp đất đắp: Lớp này phân bố rất pi - tải trọng tăng lên sau cấp gia tải i; hạn chế tại khu vực dân cƣ, khu vực đƣờng hiện  p - tổng tải trọng gia tải; tại và các bờ kênh, mƣơng trong khu vực, cao ti, ti-1 - phân biệt là tải trọng gia tải lúc kết độ mặt lớp trùng với cao độ thiên nhiên. Bề dày thúc và bắt đầu của cấp gia tải thứ i. lớp tại các lỗ khoan thăm dò là 0.60  1.7m. 3.2. Phƣơng pháp tính độ cố kết theo công (2) Lớp 2:Bùn sét lẫn hữu cơ màu, xám đen, thức cải tiến của Takagi Shunsuke xám nâu lẫn hữu cơ, phân bố dƣới lớp 1, bề dày Phƣơng pháp này căn cứ vào lí luận cố kết biến đổi từ 12.20  21.9m. Thành phần chính khi xử lý nền bằng giếng cát của Barron để xem của lớp là bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, xám xét tốc độ gia tải khi sử dụng giếng cát có bọc nâu trạng thái chảy ~ dẻo chảylẫn hữu cơ. vải để đƣa ra độ cố kết theo hƣớng tâm và theo (3) Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, xám xanh, phƣơng đứng. Thực chất của phƣơng pháp này trạng thái dẻo cứng - nửa cứng nằm ngay dƣới lớp là tiến hành hiệu chỉnh tốc độ cố kết sau một lần số 2, bề dày của lớp tại lỗ khoan biến đổi từ 2.10 gia tải tức thời. Đặc điểm chính của phƣơng  21.7m. pháp này là không cần phải đạt đƣợc độ cố kết Lớp 4 - Sét màu nâu vàng, trạng thái nửa cứng của nền đƣờng trong điều kiện gia tải tức thời, đến cứng, lớp này phân bố dƣới lớp 3 ở độ sâu mà trực tiếp đạt đƣợc độ cố kết trung bình sau 29.10m có bề dày chƣa kết thúc, là lớp có sức khi hiệu chỉnh theo công thức sau[3]: chịu tải tốt. 38 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020
Bảng 1. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý dùng tính toán của các lớp đất nền chính Lớp đất Ký hiệu Đơn vị Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Trọng lƣợng thể tích tự nhiên 0 kN/m3 16,0 18,7 19,4 Trọng lƣợng riêng ∆ kN/m3 2,67 2,71 2,72 Độ ẩm tự nhiên W % 42,5 30,5 28,5 Độ ẩm giới hạn dẻo WP % 23,6 25,96 24,58 Độ ẩm giới hạn chảy WL % 36,8 45,16 43,28 Chỉ số dẻo IP % 13,2 19,2 18,7 Độ sệt IL 1,43 0,23 0,10 Hệ số OCR 1,00 1,00 1,00 Hệ số rỗng eo 1,574 0,878 0,755 Hệ số cố kết Cv 10-3cm2/s 0,546 1,288 1,288 Hệ số thấm K m/s 2,5x10-8 4,81x10-6 4,69x10-6 Chỉ số nén lún a1-2 m2/kN 1,435×10-3 8,29×10-5 7,54×10-5 Mô đun biến dạng E kN/m2 1572 9850 10830 Góc ma sát trong  Độ 1o30‘ 16o46‘ 19o11‘ Lực dính C kN/m2 14,20 24,50 30,4 Theo báo cáo khảo sát địa chất mực nƣớc đến chiều cao quy đổi từ tải trọng xe cộ vì độ lún ngầm phân bố trên toàn tuyến, nguồn cung cấp cố kết chỉ xảy ra khi tải trọng tác dụng lâu dài. Để chủ yếu là nƣớc mặt, Độ sâu mực nƣớc nằm ở tính toán, khối đắp đƣợc qui về tải trọng rải đều có độ sâu 1.0 - 2.0m so với mặt tự nhiên. bề rộng là 18.75m. Nền đất dƣới khối đất đắp 4.2. Xác định chiều sâu tính lún và độ lún đƣợc phân chia thành các phân lớp nhỏ, mỗi phân cố kết tố có chiều dày 0.2-0.4b (b là chiều dày lớp đất Khi tính lún cố kết, chiều cao đắp không xét yếu), kết quả tính lún đƣợc thể hiện trong bảng 2: Bảng 2. Kết quả tính ứng suất tại tim dƣới nền đƣờng đắp Lớp Z (m) b' (m) z/b‘ K0 gl (kN/m2) σbt (kN/m2) 0 18,75 0,00 1,00 83,25 0,00 2 18,75 0,11 0,99 82,4175 12,0 4 18,75 0,21 0,98 81,585 24,0 6 18,75 0,32 0,95 79,0875 36,0 8 18,75 0,43 0,87 72,4275 48,0 2 10 18,75 0,53 0,81 67,4325 60,0 12 18,75 0,64 0,73 60,7725 72,0 14 18,75 0,75 0,67 55,7775 84,0 16 18,75 0,85 0,61 50,7825 96,0 18 18,75 0,96 0,58 48,285 108,0 19.54 18,75 1,04 0,53 44,1225 117,2 3 20 18,75 1,07 0,51 42,4575 121,2 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 39
Lớp Z (m) b' (m) z/b‘ K0 gl (kN/m2) σbt (kN/m2) 22 18,75 1,17 0,50 41,625 138,6 24 18,75 1,28 0,43 35,7975 156,0 24.96 18,75 1,33 0,42 34,965 164,4 26.6 18,75 1,42 0,41 34,1325 183,2 28.96 18,75 1,54 0,41 34,1325 202,0 30.96 18,75 1,65 0,37 30,8025 220,8 4 32.96 18,75 1,76 0,35 29,1375 239,6 34.96 18,75 1,86 0,33 27,4725 258,4 36.96 18,75 1,97 0,32 26,64 277,2 Tại độ sâu 30,96m, ta có z = 30,6 kN/m2 , bt = vậy, độ lún cố kết của đất nền đƣợc tính đến vùng 220,8 kN/m2 , thỏa mãn điều kiện σz ≤ 0,15σbt nên hoạt động nén ép 30.96m: Các lớp đất có OCR = 1, chiều dày vùng hoạt động nén ép là 30,96m. Nhƣ Kết quả tính lún đƣợc thể hiện trong bảng 3. Bảng 3. Kết quả tính độ lún cố kết của đất nền gl `σbt  bti   gli  bti   gli c Si Lớp Hi (m) Cc Cr lg lg lg (kN/m2) (kN/m2) c  bt  bt (m) 2 0,483 0,2 83,25 12,0 0,0155 0,8997 0,88 0,4440 2 0,483 0,2 82,4175 24,0 0,0637 0,6468 0,58 0,3116 2 0,483 0,2 81,585 36,0 0,1070 0,5140 0,41 0,2394 2 0,483 0,2 79,0875 48,0 0,1408 0,4229 0,28 0,1893 2 0,483 0,2 72,4275 60,0 0,1587 0,3438 0,19 0,1475 2 2 0,483 0,2 67,4325 72,0 0,1810 0,2870 0,11 0,1161 2 0,483 0,2 60,7725 84,0 0,1974 0,2364 0,04 0,0886 2 0,483 0,2 55,7775 96,0 0,2179 0,1989 -0,02 0,0670 2 0,483 0,2 50,7825 108,0 0,2375 0,1674 -0,07 0,0485 1,54 0,483 0,2 48,285 117,2 0,2554 0,1498 -0,11 0,0287 0,46 44,1225 121,2 0,0015 2 42,4575 138,6 0,0061 3 2 41,625 156,0 0,0060 0,96 35,7975 164,4 0,0025 2 34,965 183,2 0,0051 6 2 34,1325 202,0 0,0049 2 30,8025 220,8 0,0045 Tổng Sc (m) 1,71 Tổng độ lún cố kết là Sc = 1.71 m và độ lún Chiều dày lớp đệm cát thoát nƣớc ngang theo cuối cùng: S= (1.2-1.0).Sc =2.04m 22TCN 262 - 2000 đƣợc xác định h = độ lún dự báo 4.3. Thiết kế giếng cát bọc vải + (0,20,4) (m). Do vậy, chiều dày lớp đệm cát thoát (1) Hệ thống thoát nƣớc ngang nƣớc ngang đƣợc lựa chọn là 2,0m. Cát sử dụng Cát 40 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020
phải là cát hạt trung trở lên có: hàm lƣợng hạt > vấn đề địa chất công trình đã trình bày ở trên cho 0.25mm chiếm trên 50%; hàm lƣợng hạt < 0.08mm thấy nền đoạn tuyến đƣờng có sức chịu tải thấp. chiếm ít hơn 5%; hàm lƣợng hữu cơ < 5% và hệ số Khi đắp đƣờng có thể xảy ra các hiện tƣợng nhƣ thấm K = 0,021 cm/s có trọng lƣợng thể tích  = lún trồi, trƣợt cục bộ. Ngoài ra, độ lún của nền đất 18,5 kN/m3. Do lớp đất yếu nằm ngay bên dƣới lớp lớn, nếu đắp liên tục nền đƣờng tới cao trình thiết đệm cát nên ở đây sử dụng một lớp vải địa kỹ thuật kế thì nền đắp sẽ mất ổn định. Do vậy, chiều cao không dệt có cƣờng độ chịu kéo >12kN/m. đắp đoạn tuyến đƣợc lựa chọn đắp theo 4 giai (2) Hệ thống thoát nƣớc thẳng đứng đoạn trong đó giai đoạn 1 đắp cao1m và giai Giếng cát bọc vải có đƣờng kính 7cm, chiều đoạn hai 2m, giai đoạn 3 đắp cao đến 3m và giai dài 19,54m cắm hết lớp đất yếu, bố trí theo đoạn cuối đắp cao đến chiều cao 4,5m, trong đó mạng lƣới ô vuông, khoảng cách giữa các tim thời gian chờ giữa giai đoạn 3 và 4 là 60 ngày. giếng cát là 1,5m, giếng ngập sâu vào lớp đệm (4) Kết quả tính độ cố kết theo thời gian khi cát 0,5m. Cát đƣợc sử dụng giống với yêu cầu xử lý bằng giếng cát bọc vải cát sử dụng làm đệm cát. Từ các công thức trình bày ở mục 3 ta có các (3) Chiều cao đắp theo giai đoạn chỉ tiêu tính toán giếng cát bọc vải đƣợc tổng Kết quả phân tích, đánh giá điều kiện và các hợp trong bảng 4: Bảng 4. Các chỉ tiêu tính toán giếng cát bọc vải Các chỉ tiêu tính toán Đơn vị Giá trị Đƣờng kính giếng dw m 0,07 Đƣờng kính ảnh hƣởng de m 1,695 Tỷ số Barron 22,5 Hệ số cố kết trung bình theo phƣơng thẳng đứng Cvtb cm2/s 0,546*10-3 Hệ số cố kết trung bình theo phƣơng thẳng ngang Chtb cm2/s 1,0923*10-3 Nhân tố xét đến ảnh hƣởng của khoảng cách giếng F(n) 2,37 Nhân tố xét đến ảnh hƣởng của vùng đất bị xáo động xung quanh giếng Fs 1,0986 Nhân tố xét đến ảnh hƣởng về sức cản của giếng Fr 0,588 Hệ số  0,811 Hệ số  0,0072 Để phù hợp với thực tế thi công đắp theo giai gian khi sử dụng giếng cát bọc vải, kết quả tính đoạn, trong phạm vi bài báo áp dụng công thức thể hiện trong bảng 5: của Takagi Shunsuke để tính độ cố kết theo thời Bảng 5. Kết quả tính độ cố kết khi xử lý nền bằng giếng cát bọc vải Cấp gia tải Giá trị gia tải (kPa) Thời gian đắp (d) Thời gian chờ (d) Độ cố kết U(%) 1 18,5 10 60 12,4% 2 18,5 10 60 25,1% 3 23,125 10 100 51,7% 4 23,125 10 100 90,4% 4.4. So sánh với kết quả mô hình hành thiết lập mô hình tính toán. Xem xét mặt Tác giả sử dụng phần mềm Plaxis 2D tiến cắt ngang nền đƣờng là đối xứng, do đó mô hình ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 41
đƣợc thiết lập 1/2 chiều dài mặt cắt ngang nền đƣợc cố định không thấm nƣớc, phƣơng thẳng đƣờng. Chiều rộng mô hình 36m rộng hơn so đứng tự do, bề mặt là mặt thoáng tự do và là mặt với bề rộng 1/2 nền đƣờng là 3 lần. Tim đƣờng thấm nƣớc. Căn cứ vào báo cáo kết quả khảo và biên bên phải đƣợc cố định không cho sát, các tham số tính toán và mô hình đƣợc thể chuyển vị theo phƣơng ngang, đáy mô hình hiện trong bảng 6. Bảng 6. Tham số tính toán Ký hiệu  c  Kv Kh E (kN/m2)  lớp đất (kN/m3) (kN/m2) (o) (m/d) (m/d) Đất đắp 3000 0,3 18,5 10 30 - - 2 1572 0,3 18,5 14,2 2,28 2,16×10-3 4,32×10-3 3 9850 0,26 18,7 24,5 16,5 4,8×10-6 9,6×10-6 4 10830 0,26 19,4 30,4 19,18 4,69x10-6 9,38×10-6 Kết quả tính toán mô hình đƣợc thể hiện nhƣ các hình 1a, 1b, 1c và 1d. (a) Độ lún sau khi chờ lún giai đoạn 1 (b) Độ lún sau khi chờ lún giai đoạn 2 (c) Độ lún sau khi chờ lún giai đoạn 3 (d) Độ lún sau khi chờ lún giai đoạn 4 Hình 1. Kết quả tính độ lún theo giai đoạn đắp bằng mô hình Plaxis 42 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020
Chart 1 Sum-Msf 1.35 Curve 1 1.3 90,64%. Kết quả này so với kết quả tính toán lý 1.25 thuyết của Tagaki Shunsuke là khá phù hợp, sai 1.2 số không quá lớn. Ngoài ra, từ hình 2 cho thấy 1.15 hệ số an toàn sau khi đắp giai đoạn cuối FS = 1,313 thỏa mãn yêu cầu về ổn định. 1.1 1.05 1 4.5. So sánh với xử lý bằng bấc thấm 4.5.1. So sánh hiệu quả về thời gian xử lý 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 Uy [m] Hiện nay, với các phƣơng pháp thoát nƣớc Hình 2. Kết quả hệ số ổn định nền đường sau thẳng đứng, thiết thị tiêu nƣớc chủ yếu sử dụng là khi kết thúc giai đoạn đắp bấc thấm và giếng cát. Do vậy, để đánh giá hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật khi sử dụng giếng cát Từ kết quả mô hình cho thấy kết thúc giai bọc vải, bài báo tiến hành tính toán giải pháp bấc đoạn 1 độ lún đạt là 240.07mm, giai đoạn 2 là thấm để so sánh với các thông số tính toán bấc 447,81mm, giai đoạn 3 là 924,23mm và giai thấm đƣợc sử dụng rộng rãi hiện nay nhƣ sau: đoạn cuối là 1,55 m tƣơng ứng với độ cố kết đạt đƣợc lần lƣợt là 14,04%, 26,16%, 54,04% và Bảng 7. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu tính toán bấc thấm Các chỉ tiêu tính toán Đơn vị Giá trị Đƣờng kính tƣơng đƣơng dw m 0,052 Đƣờng kính hiệu quả de m 1,695 Tỷ số Barron 32,596 Hệ số cố kết trung bình theo phƣơng thẳng đứng Cvtb m2/năm 1,722 Hệ số cố kết trung bình theo phƣơng thẳng ngang Chtb m2/năm 3,444 Nhân tố xét đến ảnh hƣởng của khoảng cách bố trí bấc thấm F(n) 2,37 Nhân tố xét đến ảnh hƣởng của vùng đất bị xáo động xung quanh 1,098 bấc thấm Fs Nhân tố xét đến ảnh hƣởng về sức cản của bấc thấm Fr 0,8 Áp dụng các công thức (7) và (8) kết quả tính Từ kết quả tính toán trong bảng 8 cho thấy, toán độ cố kết cùng thời gian đắp và chờ giếng giai đoạn bắt đầu tiến hành gia tải tốc độ thoát cát đƣợc tổng hợp trong bảng 8: nƣớc của bấc thấm là khá tốt, tuy nhiên đến các giai đoạn sau tốc độ thoát nƣớc có giảm dần. Bảng 8. Kết quả tính độ cố kết khi xử lý Nguyên nhân là khi xét đến các nhân tố ảnh nền bằng bấc thấm hƣởng đến sức cản của giếng và bấc thấm thì giá trị sức cản của bấc thấm lớn hơn. Ngoài ra, Cấp Thời gian Thời gian Độ cố kết theo thời gian cùng biến dạng của đất nền tăng gia tải đắp (d) chờ (d) U(%) lên khiến cho bấc thấm cũng bị biến dạng theo 1 10 60 43,4% và biến dạng này lớn hơn so với giếng đƣợc bọc 2 10 60 61,3% vải nên ít nhiều cũng ảnh hƣởng đến khả năng thoát nƣớc của bấc và để đất nền đạt đƣợc độ cố 3 10 100 79,04% kết 90% cần 340 ngày nhiều hơn so với xử lý 4 10 105 88,7% bằng giếng cát bọc vải 15 ngày. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 43
4.2.1. So sánh về chi phí với khoảng cách 1,5m thì cần số lƣợng là 6528 Với chiều dài đoạn tuyến nghiên cứu là 576m bấc/giếng, với chiều dài mỗi bấc/giếng là và bề rộng nền gia cần xử lý là 25,5m và 20.04m thì chi phí vật liệu đƣợc tổng hợp trong bấc/giếng đƣợc bố trí theo mạng lƣới ô vuông bảng 9: Bảng 9. Bảng tổng hợp chi phí vật liệu Hạng mục Đơn vị Đơn giá (VND) Khối lƣợng Thành tiền (VND) Bấc thấm m 4.300 137.349 590.600.700 Giếng cát Cát m3 220.000 528.313 112.693.465 bọc vải Túi bọc m 4.100 137.349 563.130.900 Từ bảng 9 có thể thấy rằng chi phí khi sử TÀI LIỆU THAM KHẢO dụng giếng cát bọc vải có giá thành đắt hơn so với bấc thấm khoảng 15%. [1] Bộ Giao thông vận tải (2001), Tiêu chuẩn 5. KẾT LUẬN k thuật công trình giao thông, 22 TCN 262 – Giếng cát bọc vải là một trong những giải 2000, Qui trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả đã đƣợc sử đắp trên đất yếu - Tiêu chuẩn thiết kế (Tập 4), dụng khá nhiều ở các nƣớc. So với giếng cát NXB Giao thông vận tải, Hà Nội. thông thƣờng thì giải pháp này tiết kiệm hơn về [2] Cao Văn Chí và Trịnh Văn Cƣơng mặt chi phí do đƣờng kính nhỏ hơn, khắc phục (2003), Cơ học đất, Nhà xuất bản Xây dựng, đƣợc hiện tƣợng đứt giếng trong quá trình thi Hà Nội. công, chính vì vậy chiều sâu xử lý lớn hơn. [3] Zhong Tian Ming, Study on settlement Ngoài ra, từ kết quả tính toán cho thấy so với and stability of vertieal drains improved giải pháp bấc thấm thì giải pháp giếng cát bọc roadbed, Master thesis Gunagdong University vải tiết kiệm đƣợc thời gian cố kết của đất nền, of Technology, 2005. nhƣng chi phí vật liệu cao hơn so với giải pháp [4] Youyun Li, Zhenyi, ZhongShan Liang, bấc thấm. Ở đây, bài báo không đánh giá Dynamic design height of embakment phƣơng pháp nào tốt hơn, mà chỉ đƣa ra thêm preloading soil in Dongting lake district, giải pháp tùy trong điều kiện thực tế để lựa chọn Applied mechanics and Materials, Vols 204 - sao cho có hiệu quả. Trong một số điều kiện 208(2012), PP 452 - 456, Trans tech nhƣ lớp đất yếu cần xử lý lẫn nhiều hữu cơ gây publication, Switzerland, 2012. khó khăn trong quá trình cắm bấc thì có thể xem [5] Zheng Jun, Settlement Analysis of the xét đến giải pháp giếng cát bọc vải hay trong Staged Loading on a Soft Soil Improvement for điều kiện không có nguồn cát thì nên xem xét sử the Stockyard of a Steel Mill. Soil engineering dụng giải pháp bấc thấm. and Foudation, 2012, Vol 26(3), Pp76-78. Người phản biện: PGS,TS. NGUYỄN HUY PHƢƠNG 44 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020