Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN9403:2012

9.4.4. Hồ sơ nghiệm thu

a) Biên bản nghiệm thu trụ, theo 9.4.1;

b) Hoàn công trụ, gồm cả những sửa đổi đã được duyệt;

c) Kết quả thí nghiệm hiện trường;

d) Chứng chỉ chi tiết các loại vật liệu và kết quả kiểm tra;

e) Mô tả chi tiết điều kiện đất nền.

10. Các biện pháp an toàn lao động

10.1. Tất cả các loại máy móc, thiết bị vận hành phải tuyệt đối tuân theo quy trình thao tác và quy trình an toàn, đặc biệt là quy trình an toàn cho máy trộn và máy bơm.

10.2. Lắp dựng hệ thống biển báo khu vưc nguy hiểm, khu vực trụ vừa mới thi công, cấm di chuyển qua các khu vực này.

...

...

...

Phụ lục A

(Tham khảo)

Áp dụng thực tế của phương pháp trộn sâu

A.1 Giới thiệu

Mục đích của trộn sâu là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt, giảm tính nén lún, bằng cách trộn đất nền với xi măng (vữa xi măng) để chúng tương tác với đất. Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp các lỗ rỗng bơi các sản phẩm của phản ứng hóa học. Trộn sâu phân loại theo chất kết dính (xi măng, vôi, thạch cao, tro bay.) và phương pháp trộn (khô/ướt, quay/ phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt)

Phát triển trộn sâu bắt đầu tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 60. Phun khô dùng vôi bột chưa tôi được dùng ở Nhật Bản từ những năm 70. Khoảng thời gian đó trụ đất vôi cũng dùng ở Thụy Điển. Trộn ướt dùng vữa xi măng cũng được Nhật Bản áp dụng trong những năm 70. Phương pháp được phổ biến ra thế giới, gần đây hỗn hợp ximăng, vôi với thạch cao, tro bay, xỉ cũng đã được giới thiệu. Thiết bị trộn đã được cải tiến. Phương pháp đã được áp dụng tại nhiều nước còn để giải quyết các vấn đề môi trường như để ngăn chặn và xử lý các vùng bị ô nhiễm.

Gần đây, công nghệ tổ hợp được phát triển kết hợp trộn với phun tia, máy trộn bề mặt. Sơ đồ phân loại thiết bị xem Hình A.1.

A.2 Lĩnh vực áp dụng

...

...

...

A.3 Thi công

A.3.1 Phần chung

Thi công gồm định vị, xuyên xuống và rút lên. Khi xuyên xuống, đầu trộn sẽ cắt và phá kết cấu đất đến độ sâu yêu cầu. Khi rút lên, chất kết dính được truyền vào đất với tốc độ không đổi, nhờ tốc độ rút khống chế cố định. Cánh trộn quay theo phương ngang, trộn đều đất với chất kết dính. Có các thiết bị phun trộn chất kết dính cả trong khi xuyên xuống và rút lên.

Trong phương pháp trộn khô, không khí dùng để dẫn xi măng bột vào đất (độ ẩm của đất cần phải không nhỏ hơn 20 %). Trong phương pháp ướt, vữa xi măng là chất kết dính. Trộn khô chủ yếu dùng cải thiện tính chất của đất dính, trong khi phun ướt thường dùng trong đất rời. Trong một ít trường hợp như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng, trộn khô dùng cho đất rời xốp.

Quá trình thực hiện dự án trộn sâu được mô tả trên Hình A.3.

A.3.2 Trộn khô

Nguyên tắc chung của phương pháp trộn khô được thể hiện trên Hình A.4. Khí nén sẽ đưa xi măng vào đất.

Quy trình thi công gồm các bước sau:

a) Định vị thiết bị trộn;

...

...

...

c) Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất;

d) Đầu trộn quay và trộn đều xi măng với đất;

e) Kết thúc thi công.

A.3.2.1 Công nghệ Bắc Âu

Thiết bị có khả năng tạo trụ đến chiều sâu 25 m, đường kính từ 0,6 m đến 1,0 m. Độ nghiêng tới 700 so với phương đứng. Máy có một cần, lỗ phun xi măng ở đầu trộn. Năng lượng trộn và khối lượng xi măng được quan trắc và trong nhiều trường hợp được kiểm soát tự động để cho đất được trộn đều.

Đầu trộn được xuyên xuống đến độ sâu thiết kế, khi rút lên xi măng được phun qua lỗ ở đầu trộn qua ống dẫn trong cần trộn. Đất và xi măng được trộn đều nhờ đầu trộn được quay trong mặt phẳng ngang, thậm chí đổi hướng quay vài lần. Cả hai pha đều có thể được lặp lại tại một vị trí nếu cần.

Tốc độ quay của đầu trộn và tốc độ rút lên đều hiệu chỉnh được để đạt tới độ đồng nhất mong muốn. Thiết bị đời mới được phát triển chứa được cả khí lẫn xi măng.

A.3.2.2 Công nghệ Nhật Bản

Nhật Bản chế tạo ra nhiều loại máy, có một cần hay nhiều cần. Mỗi cần có đầu trộn nhiều lưỡi cắt đường kính từ 0,8 m đến 1,3 m, có khả năng tạo trụ đến độ sâu 33,0 m. Xi măng đi vào máy trộn nhờ khí nén. Thiết bị đời mới có đầu chụp ngăn bụi xi măng khỏi phụt lên trên mặt đất. Lỗ phun xi măng nằm cả ở phía trên và phía dưới hệ lưỡi cắt. Khối lượng xi măng và áp lực khí được kiểm soát tự động.

...

...

...

So sánh công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản thể hiện trong Bảng A.1 và Bảng A.3.

Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản được giới thiệu trong Bảng A.2 và Bảng A.4.

Hình A.1 - Phân loại chung các thiết bị trộn sâu

Hình A.2 - ứng dụng trộn sâu

Hình A.3 - Sơ đồ thi công trộn khô

...

...

...

Bảng A.1 - So sánh công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Chi tiết

Bắc Âu

Nhật Bản

Đầu trộn

Số lượng trục trộn

1

1 đến 2

...

...

...

Từ 0,4 m đến 1,0 m

Từ 0,8 m đến 1,3 m

Chiều sâu tối đa

25 m

33 m

Vị trí lỗ phun

Đáy trục trộn

Đáy trục và/hoặc trên cánh cắt (một lô hoặc nhiều lô)

Áp lực phun

...

...

...

Tối đa 300 kPa

Truyền liệu

Công suất

Từ 50 kg/min đến 300 kg/min

Từ 50 kg/min đến 200 kg/min

Bảng A.2 - Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn của Bắc Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Bắc Âu

Nhật Bản

...

...

...

Từ 2,0 m/min đến 6,0 m/min

Từ 1,0 m/min đến 2,0 m/min

Vận tốc rút lên

Từ 1,5 m/min đến 6,0 m/min

Từ 0,7 m/min đến 0,9 m/min

Tốc độ quay của cánh trộn

Từ 100 r/min đến 200 r/min

Từ 24 r/min đến 64 r/min

Số lượng vòng quay cánh^(a)

...

...

...

≥ 274 cho mỗi m

Khối lượng xi măng phun

Từ 100 kg/m³ đến250 kg/m³

Từ 100 kg/m³ đến300 kg/m³

Tốc độ rút (xuyên)

Từ 10 mm/r đến30 mm/r

Từ 10 mm/r đến 35 mm/r

Pha phun xi măng

Điển hình trong khi rút lên

...

...

...

CHÚ THÍCH: ^a) Số lượng vòng quay cánh là tổng số nhát cắt đi qua 1 m của chuyển dịch trục trộn tính theo công thức T =  x (N_d / V_d + N_u / V_u) , trong đó T = số lượng vòng quay của cánh (n/m),  = tổng số cánh trộn, N_d = vận tốc quay của cánh trong pha xuyên xuống (r/min), V_d = vận tốc xuyên xuống (m/min), N_u = vận tốc quay của cánh trong pha rút lên (r/min), V_u = vận tốc rút lên (m/min). Nếu chỉ phun khi rút lên thì lấy N_d = 0.

A.3.3 Trộn ướt

Nguyên lý trộn ướt được mô tả trong Hình A.5. Trộn ướt dùng vữa xi măng. Có thể thêm chất độn.

Hình A.4 - Sơ đồ thi công trộn ướt

Khối lượng vữa thay đổi được theo chiều sâu. Khi chế tạo trụ trong đất rời dùng khoan guồng xoắn liên tục có cánh trộn và cánh cắt Hình dạng khác nhau, có đủ công suất để phá kết cấu đất và trộn đều vữa.

Cường độ và tính thấm phụ thuộc vào thành phần và đặc tính của đất (hàm lượng hạt mịn, hàm lượng hữu cơ, loại sét, thành phần hạt...), khối lượng và chủng loại vữa và quy trình trộn.

Có thể ngưng trộn khi vữa chưa bắt đầu đông cứng, khởi động trộn lại tại độ sâu ít nhất 0,5 m trong đất đã xử lý.

Bơm để chuyển vữa đến lô phun cần phải có đủ công suất (tốc độ truyền và áp lực) để truyền lượng vữa thiết kế an toàn.

...

...

...

Thường là khoan guồng xoắn (liên tục hoặc cục bộ, đơn/đa trục) hoặc cánh cắt phụ thuộc vào điều kiện đất nên và ứng dụng.

Khi thi công tường chắn có cốt thép, cốt thép cần đưa vào lòng trụ vừa chế tạo xong. Thiết bị rung có thể trợ giúp việc hạ cốt thép.

Bảng A.3 - Công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản

Thiết bị

Chi tiết

Châu Âu, trên cạn

Nhật Bản, trên cạn

Nhật Bản, trên biển

Đầu trộn

...

...

...

Từ 1đến 3

Từ 1 đến 4

Từ 2 đến 8

Đường kính (m)

Từ 0,4 đến 0,9

Từ 1,0 đến 1,3

Từ 1,0 đến 1,6

Chiều sâu tối đa

25 m

...

...

...

70 m từ mặt nước

Vị trí lô phun

Cần khoan

Cần và cánh

Cần và cánh

Áp lực phun (kPa)

500 đến 1000

...

...

...

300 đến 800

Trạm trộn vữa

Công suất (m³/min)

Từ 0,08 đến 0,25

Từ 0,25 đến 1,00

Từ 0,5 đến 2,0

Khối lượng vữa lưu giữ (m³)

Từ 3,0 đến 6,0

...

...

...

Từ 3 đến 20

Bồn chứa

Thể tích tối đa (T)

30

Từ 50 đến 1600

A.3.3.2 Công nghệ Nhật Bản

Dùng cả trên đất liền và trên biển. Trên đất liền dùng thiết bị có một, hai và bốn trục, có nhiều tầng cánh trộn để tạo độ đồng nhất cho trụ. Chỉ số quay cánh và khối lượng vữa được kiểm soát tự động. Đường kính cánh cắt từ 1,0 m đến 1,3 m, chiều sâu tối đa đến 48 m. Khi thi công trên biển thường dùng tàu lớn, trên đó lắp cả thiết bị trộn sâu, bồn chứa, trạm trộn vữa và phòng điều khiển. Các thiết bị này có thể tạo các trụ có diện tích tiết diện từ 1,5 m² đến 6,9 m², và tới độ sâu tối đa 70 m kể từ mặt nước biển.

Bảng A.4 - Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản

...

...

...

Châu Âu, trên cạn

Nhật Bản, trên cạn

Nhật Bản, trên biển

Vận tốc xuyên xuống (m/min)

Từ 0,5 đến 1,5

1,0

1,0

Vận tốc rút lên (m/min)

Từ 3,0 đến 5,0

...

...

...

1,0

Tốc độ quay cánh trộn (r/min)

Từ 25 đến 50

Từ 20 đến 40

Từ 20 đến 60

Số lượng vòng quay cánh

Chủ yếu là guồng xoắn

350 cho mỗi mét

350 cho mỗi mét

...

...

...

Từ 80 đến 450

Từ 70 đến 300

Từ 70 đến 300

Pha phun xi măng

Pha xuống và/hoặc pha lên

Pha xuống và/hoặc pha lên

Pha xuống và/hoặc pha lên

A3.4 Mô hình bố trí trụ

Tùy theo mục đích sử dụng một số mô Hình thi công thể hiện trên các Hình A.6 đến A.10. Để giảm độ lún bố trí trụ đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Để làm tường chắn thường tổ chức thành dãy.

...

...

...

CHÚ DẪN: 1) Dải; 2) Nhóm, 3) Lưới tam giác, 4) Lưới vuông

Hình A.6 - Thí dụ bố trí trụ trộn khô

Hình A.7 - Thí dụ bố trí trụ trùng nhau theo khối

CHÚ DẪN: 1)Kiểu tường, 2)Kiểu kẻ ô, 3)Kiểu khối, 4) Kiểu diện

Hình A.8 - Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất

CHÚ DẪN:

...

...

...

6) Tường tiếp xúc, 7)Kẻ ô tiếp xúc, 8)Khối tiếp xúc

Hình A.9 - Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên biển

Hình A.10 - Thí dụ bố trí trụ trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công

A.3.5 Các phương pháp tổ hợp (Hybrid method)

Có vài phương pháp dùng kỹ thuật tương tự trộn sâu. Điển Hình là kết hợp trộn cơ học với thủy lực. Dưới đây mô tả phương pháp gia cố toàn khối, phun áp cao kết hợp trộn cơ học.

A.3.5.1 Gia cố toàn khối

Trong trường hợp điều kiện đất nền rất xấu ví như đất than bùn, sét hữu cơ, bùn sét yếu, cần gia cố toàn khối đến độ sâu từ 2 m đến 3 m, độ sâu lớn nhất đã xử lý là 5 m. Máy thi công khác cơ bản với máy trộn sâu tạo trụ. Chất kết dính được cấp đến đầu trộn trong lúc bộ trộn vừa quay đồng thời chuyển động theo phương đứng và phương ngang. Máy chủ của đầu trộn thường là máy đào. Hai công nghệ gia cố khối thể hiện ở Hình A.11 và A.12.

...

...

...

1)Bồn chứa và cân, 2)Máy đào, 3)Cần trộn, 4),5) Đất xấu cần xử lý,

6)Hướng di chuyển, 7)Vải địa kỹ thuật, 8)Đất san nền, gia tải trước.

Hình A.11 - Ổn định khối kiểu A

Hình A.12 - Ổn định khối kiểu B

A.3.5.2 Phun vữa lỏng kết hợp trộn cơ học

Phương pháp mới kết hợp lợi thế của trộn cơ học với phun vữa lỏng (jet grouting). Máy có cả đầu trộn và vòi phun, có thể tạo nên các trụ đường kính lớn hơn đường kính đầu trộn. Công nghệ kiểu này và một vài kiểu khác nữa đang áp dụng tại Nhật Bản (Tanaka 2002).

A.4 Các ứng dụng chính

Thí dụ áp dụng trộn sâu cho các mục đích khác nhau xem Hình A.13.

...

...

...

CHÚ DẪN:

1) Đường bộ, ổn định/lún

2) Ổn định đê cao

3) Mố cầu

4) Thành hố đào

5) Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận

6) Chống nâng đáy hố đào

7) Chống chuyển dịch ngang của móng cọc

8) Đê biển

...

...

...

Hình A.13 - Các ứng dụng của trộn sâu (Terashi, 1997)

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các giải pháp thiết kế (aspects of design)

B.1 Phần chung

B.1.1 Phạm vi

Các vấn đề thiết kế nêu trong phụ lục liên quan đến quy trình triển khai dự án, lựa chọn chất kết dính, thí nghiệm trong phòng và hiện trường, bố trí trụ trên mặt bằng. Phụ lục này không gồm thiết kế địa kỹ thuật chi tiết. Các giải pháp chi tiết cần tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế nền móng và công trình ngầm liên quan.

Trộn sâu là quá trình cải thiện đất nền nên thiết kế gồm hai khía cạnh riêng biệt:

...

...

...

b) Thiết kế công nghệ mô tả cách thức đạt được các đặc tính kỹ thuật yêu cầu của đất xử lý bằng cách chỉnh lý các thông số kiểm soát công nghệ.

B.1.2 Áp dụng

Phạm vi áp dụng trộn sâu để giải quyết các vấn đề sau:

a) Giảm độ lún;

b) Tăng ổn định;

c) Chống giữ mái dốc, hố đào;

d) Ngăn chặn vùng đất ô nhiễm;

e) Xây dựng công trình phòng hộ;

f) Giảm ảnh hưởng của chấn động lên công trình.

...

...

...

Đất xử lý trộn sâu được thiết kế sao cho công trình xây dựng đạt các yêu cầu về tính khả thi, kinh tế và lâu dài, chịu được các tác động và ảnh hưởng trong quá trình thi công và sử dụng, tức là thỏa mãn các điều kiện về trạng thái giới hạn cực hạn, và trạng thái giới hạn sử dụng.

Thiết kế thường theo phương pháp lặp, trong đó kết quả của nhiều phương pháp thí nghiệm kiểm tra là một phần quan trọng. Hình B.1 giới thiệu sơ đồ thiết kế lặp các dự án trộn sâu.

Thiết kế sơ bộ dựa trên kết quả thí nghiệm mẫu trộn trong phòng. Tương quan cường độ nén không hạn chế nở hông giữa mẫu thân trụ hiện trường và mẫu trộn trong phòng có thể chọn theo kinh nghiệm từ 0,2 đến 0,5 tùy theo loại đất và tỷ lệ trộn. Nếu kết quả thí nghiệm hiện trường không đáp ứng yêu cầu thì phải điều chỉnh thiết kế công nghệ và khi cần thiết điều chỉnh cả thiết kế chức năng.

B.3 Thí nghiệm

B.3.1 Phần chung

Phương pháp thí nghiệm phải thích hợp với mục đích ứng dụng. Nếu để giảm độ lún, mô đun biến dạng là thông số cần quan tâm chính, còn trong ổn định và chống trượt thì thông số cường độ lại là chủ yếu. Để ngăn ngừa vùng ô nhiễm thì tính thấm lại được xét đến đầu tiên.

B.3.2 Thí nghiệm trong phòng

Gồm thí nghiệm các mẫu trộn trong phòng và các mẫu lấy ở các độ sâu khác nhau trong thân trụ hiện trường.

B.3.2.1 Mẫu chế tạo trong phòng

...

...

...

B.3.2.2 Lấy mẫu hiện trường

Mẫu được lấy nhờ thiết bị khoan xoay. Lựa chọn kỹ thuật lấy mẫu, đường kính mẫu phụ thuộc vào loại và cường độ của đất xử lý. số lượng mẫu phụ thuộc quy mô hoặc độ phức tạp của dự án, ít nhất cần khoan lấy mẫu 3 hố cho một loại máy trộn. Chiều sâu khoan đến mũi trụ xử lý.

Đặc trưng cường độ và mô đun đàn hồi, E_col của mẫu thường được xác định từ kết quả thí nghiệm nén không hạn chế nở hông. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm chịu ảnh hưởng của các khe nứt trong mẫu. Nếu thấy mẫu bị rạn nứt thì nên thí nghiệm nén 3 trục.

Mô đun nén, M_col được xác định từ thí nghiệm nén một trục không nở hông (oedometer). Để đánh giá ứng xử lún của nền xử lý dùng mô đun đàn hồi tiêu biểu hơn mô đun nén.

B.3.2.3 Lấy mẫu ướt

Dụng cụ lấy mẫu ướt dùng ở châu Âu. Mẫu được lấy khi vừa thi công xong trụ trộn ướt, thường 500 m³ đất xử lý lấy 1 mẫu hoặc một ngày thi công của 1 máy lấy 1 mẫu. Đưa thiết bị xuống độ sâu cần lấy mẫu, thiết bị tự động ngoạm lấy mẫu, đưa lên mặt đất và cho vào khuôn hình trụ hoặc lập phương. Thí nghiệm mẫu sau khi bảo dưỡng trong nhiệt độ quy định. So sánh mẫu bảo dưỡng tại hiện trường và mẫu lấy ướt cho biết sự khác nhau của cường độ và tăng trưởng cường độ.

Hình B.1 - Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm trong phòng, thiết kế chức năng, thí nghiệm hiện trường và thiết kế công nghệ

B.3.3 Thí nghiệm hiện trường

...

...

...

Để khảo sát độ đồng nhất của trụ thử các dạng xuyên hoặc khoan lấy mẫu như đã nói trong phần trên được áp dụng, đôi khi còn cắt nguyên cả trụ. Đối với một thiết bị trộn, nên thi công không ít hơn hai trụ thử với hàm lượng chất kết dính khác nhau.

Một khía cạnh quan trọng của thí nghiệm hiện trường đó là xác định các thông số kiểm soát cho thi công gồm vận tốc pha xuyên xuống, rút lên, tốc độ quay và mô men xoắn, tốc độ truyền liệu ...

B.3.3.2 Xác định trực tiếp đặc trưng cơ học

Thí nghiệm nén ngang thành hố khoan (pressuremeter test) cho phép xác định cường độ kháng cắt và hệ số nén của trụ. Thí nghiệm cần phải khoan trước hố trong thân trụ và lắp đặt thiết bị nén ngang thành hố khoan. Phương pháp thí nghiệm xem các chỉ dẫn hiện hành.

Thí nghiệm nén tĩnh trụ đơn để xác định sức chịu tải của trụ thực hiện theo TCVN 9393:2012. Kết quả thí nghiệm cho biết sức chịu tải cực hạn của trụ đơn ứng với độ lún bằng 10 % đường kính trụ.

Thí nghiệm bàn nén hiện trường theo TCVN 9354:2012. Kích thước bàn nén có thể mở rộng đến 2 lần đường kính trụ.

Thí nghiệm chất tải diện rộng tiến hành cùng quan trắc độ lún sâu, độ lún bề mặt, áp lực nước lỗ rỗng phản ánh khá chính xác ứng xử của nền đất xử lý nên được dùng cho các công trình có quy mô lớn. Quy trình thí nghiệm do thiết kế quy định.

B.3.3.3 Khảo sát độ đồng nhất và xác định gián tiếp các đặc trưng cơ học

Thí nghiệm CPT, đại diện là xuyên côn thông dụng, dùng để xác định các thông số cường độ và độ liên tục của trụ. Khó khăn khi thực hiện thí nghiệm CPT là giữ độ thẳng đứng vì thế khối lượng thí nghiệm bị giới hạn.

...

...

...

Khối lượng thí nghiệm theo quy mô xây dựng tham khảo Bảng B.1.

Bảng B.1- Khối lượng thí nghiệm dự kiến

Thí nghiệm\ Quy mô

≤ 100 trụ

≤ 500 trụ

≤ 1 000 trụ

≤ 2 000 trụ

Khoan lấy mẫu

2

...

...

...

10

15

Nén ngang trong trụ

2

5

10

15

Xuyên cánh

10

...

...

...

50

100

Nén tĩnh trụ đơn

2

5

10

15

Thí nghiệm bàn nén

...

...

...

3

5

Thí nghiệm chất tải

1

2

Hình B.2 - Đầu xuyên cánh dùng thí nghiệm xuyên toàn trụ

...

...

...

- Điều kiện trộn và bảo dưỡng khác nhau gây nên khác nhau về cường độ. Theo kinh nghiệm Thụy Điển tỷ số giữa cường độ hiện trường và trong phòng trong khoảng từ 0,2 đến 0,5. Đất rời có tỷ số cao hơn, quyết định bơi độ mịn của hạt.

- Kinh nghiệm Nhật Bản được tổng kết trong Hình B.3 và Hình B.4.

Ký hiệu CDM (Cement Deep Mixing Method) - phương pháp trộn sâu phổ biến tại Nhật Bản, DJM (Dry Jet Mixing Method) là kinh nghiệm trộn phun khô. Hình B.4 cho thấy khả năng đạt được hiệu quả khá cao của thiết bị Nhật Bản trong thi công các công trình biển (tỷ số cường độ mẫu hiện trường và cường độ mẫu trong phòng gần bằng 1)

CHÚ DẪN: 1) Cường độ hiện trường q_uf, Mpa, 2)Cường độ trong phòng q_ul, Mpa

Hình B.3 - Quan hệ cường độ hiện trường và trong phòng đất liền (Sakai, 1996)

CHÚ DẪN:

1) Cường độ kháng nén không hạn chế nở hông mẫu hiện trường, q_uf, MPa

...

...

...

3) Sét

5) Bến tàu Daikoku

4) Cát

6) Sét cảng Hatskaichi

7) Sét bụi

...

...

...

9) Cảng Kanda

8) Cát bụi

10) Cảng Chiba

11) Cảng Kitakyushu

Hình B.4 - Quan hệ cường độ đất xử lý công trình biển (CDIT, 2002)

B.5 Các giải pháp thiết kế

B.5.1 Ổn định

B.5.1.1 Cường độ kháng cắt của nền gia cố

...

...

...

C_tb = C_u (1-a) + a C_c

(B.1)

trong đó:

C_u là sức kháng cắt của đất, tính theo phương pháp trọng số cho nền nhiều lớp;

C_c là sức kháng cắt của trụ;

a là tỷ số diện tích, a = n Ac / Bs;

n là số trụ trong 1 m chiều dài khối đắp; B_s là chiều rộng khối đắp;

A_c là diện tích tiết diện trụ.

CHÚ THÍCH: Sức kháng cắt của trụ, C_c xác định bằng các thí nghiệm hiện trường, hoặc mẫu lấy từ thân trụ cho kết quả phù hợp thực tế hơn.

...

...

...

Trong trường hợp dùng các trụ đơn lẻ để chống mất ổn định cần lưu tâm đến nguy cơ phá hoại uốn của trụ, ứng xử của trụ khác nhau trong vùng chủ động, vùng chịu cắt và vùng bị động (xem Hình B.5). Trong vùng chủ động lực dọc trục của trụ sẽ góp phần làm tăng sức kháng cắt và kháng uốn trong khi đó tại vùng bị động các trụ thậm chí bị nứt do chịu kéo. Do đó các trụ trong vùng chủ động có lợi tăng điều kiện ổn định. Trong vùng cắt và bị động bố trí trụ thành tường hoặc thành khối sẽ hiệu quả hơn bố trí các trụ đơn lẻ để ngăn phá hoại trượt.

CHÚ DẪN: 1)Vùng bị động, 2)Vùng cắt, 3)Vùng chủ động

Hình B.5 - Lực dọc trục của trụ trong vùng chủ động tăng sức kháng cắt và kháng uốn , trong vùng bị động trụ có thể bị nứt khi chịu kéo.

B.5.1.3 Gối lên nhau

Trụ tăng ổn định thường được bố trí hàng đơn hoặc hàng đôi. Gối đè nhau các trụ trong hàng sẽ tăng sức kháng mô men và lật. Vùng gối nhau phải đủ để tạo thành tường liên tục. Điều quan trọng là khống chế và giám sát độ gối thẳng đứng suốt chiều dài các trụ. Khả năng chịu tải trọng ngang của tường quyết định bơi sức kháng cắt của đất xử lý ở chỗ gối nhau.

B.5.1.4 Phân cách các trụ

Phá hoại xảy ra ở vùng chịu cắt do phân cách các trụ trong hàng khi mặt trượt nằm gần đỉnh trụ và sức kháng kéo thấp trong vùng gối nhau. Dự tính sức kháng kéo của đất xử lý ở vùng gối nhau khoảng 5 % đến 15 % cường độ kháng nén không hạn chế nở hông (có thể thấp hơn hoặc cao hơn tùy theo chất lượng và hiệu quả trộn sâu). Khi các trụ phân cách với nhau, sức kháng cắt của trụ trong hàng bằng sức kháng cắt của trụ đơn.

B.5.1.5 Xử lý toàn khối

...

...

...

Bước đầu tiên gồm phân tích ổn định công trình bên trên làm việc đồng thời với nền xử lý.

Bước thứ hai gồm phân tích ổn định của nền xử lý chịu tác động của ngoại tải: phá hoại trượt, lật, mất khả năng chịu tải.

Bước thứ ba, kiểm tra độ lún của nền.

Có thể dùng phương pháp PTHH để phân tích ứng suất và biến dạng của nền xử lý phức tạp, số liệu đầu vào chiếm vai trò quan trọng.

B.5.2 Độ lún

B.5.2.1 Độ lún toàn phần

Trụ để giảm độ lún thường được bố trí theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Phân tích lún dựa trên quan điểm đồng biến dạng, nói cách khác, cho rằng hiệu ứng vòm phân bố lại tải trọng sao cho biến dạng thẳng đứng tại độ sâu nhất định trở thành bằng nhau trong trụ và đất quanh trụ.

Đối với nhóm trụ, độ lún trung bình sẽ được giảm bởi ứng suất cắt của đất, huy động tại bề mặt tiếp xúc theo chu vi khối với đất xung quanh. Chỉ chuyển dịch khá nhỏ (vài mm ) đủ để huy động sức kháng cắt của đất, ứng suất cắt gây nên độ lún lệch các trụ trong nhóm. Độ lún lệch này sẽ giảm dần theo mức độ cố kết của đất, cho nên sẽ không kể đến trong tính lún tổng. Phương pháp tính lún của giáo sư Broms. B được giới thiệu trong Phụ lục C.

B.5.2.2 Tốc độ lún

...

...

...

Trong trộn ướt, tính thấm của trụ không cao hơn nền đất xung quanh. Nhưng nhờ phân bố lại ứng suất mà quá trình cố kết một chiều xảy ra nhanh hơn.

B.5.3 Tường vây

Tường vây tạo bởi các trụ gối đè nhau không cho nước rò rỉ qua tường. Quan trọng là độ đồng nhất và phòng rò rỉ. Thường dùng thêm vữa sét để tăng sức chống rò rỉ. Nếu thiết kế tường ngăn ô nhiễm phải kiểm tra phản ứng của chất nhiễm bẩn với đất xử lý, đặc biệt khi chúng có tính a xít cao.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Tính toán nền gia cố theo biến dạng

C.1 Độ lún tổng, S của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:

S = S₁ + S₂ (C.1)

...

...

...

S₁ là độ lún bản thân khối gia cố;

S₂ là độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi trụ.

Độ lún của bản thân khối gia cố được tính theo công thức:

trong đó:

q là tải trọng công trình truyền lên khối gia cố;

H là chiều sâu của khối gia cố;

A là- tỷ số diện tích, a = (nA_c / BL);

n là tổng số trụ,

...

...

...

B, L là kích thước khối gia cố;

E_c là mô đun đàn hồi của vật liệu trụ; Có thể lấy E_c = (50 đến 100) C_c với C_c là sức kháng cắt của vật liệu trụ;

E_s - Mô đun biến dạng của đất nền giữa các trụ. (Có thể lấy theo công thức thực nghiệm E_s = 250C_u, với C_u là sức kháng cắt không thoát nước của đất nền).

CHÚ THÍCH: Các thông số E_c, C_c, E_s, C_u xác định từ kết quả thí nghiệm mẫu hiện trường cho kết quả phù hợp thực tế hơn.

Hình C.1 - Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá sức chịu tải cho phép của vật liệu trụ

C.2 Độ lún S₂ được tính theo nguyên lý cộng lún từng lớp (xem TCVN 9362:2012 (Phụ lục 3)). Áp lực đất phụ thêm trong đất có thể tính theo lời giải cho bán không gian biến dạng tuyến tính (tra bảng) hoặc phân bố giảm dần theo chiều sâu với độ dốc (2:1) như Hình C.1. Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà tại đó áp lực gây lún không vượt quá 10 % áp lực đất tự nhiên (theo quy định trong TCVN 9362:2012).

CHÚ THÍCH: Để thiên về an toàn, tải trọng (q) tác dụng lên đáy khối gia cố xem như không thay đổi suốt chiều cao của khối.

...

...

...

(Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén của mẫu đất - xi măng (phương pháp trộn khô)

D.1 Mục đích thí nghiệm

a) Xác định sức kháng nén một trục không hạn chế nở hông của mẫu tiêu chuẩn;

b) Chọn tỷ lệ pha trộn các hỗn hợp gia cố.

D.2 Thiết bị và dụng cụ chủ yếu

- Máy trộn hay dụng cụ trộn mẫu đất hỗn hợp;

- Dụng cụ tạo mẫu đất hỗn hợp;

- Máy nén một trục không hạn chế nở hông.

...

...

...

D.3.1 Vật liệu đất

Đất nguyên dạng lấy ở hiện trường về được giữ nguyên trạng thái tự nhiên.

D.3.2 Xi măng

Xi măng không được quá 1 tháng kể từ ngày xuất xưởng để đảm bảo độ linh động cần thiết cho thi công trụ trên hiện trường. Cần thí nghiệm kiểm tra mác xi măng trước khi trộn với đất.

D.4 Chế tạo mẫu thí nghiệm

D.4.1 Khuôn mẫu thí nghiệm

Khuôn trụ tròn, thường là ống nhựa cứng, đường kính trong d = 50 mm, chiều cao h =100 mm, có nắp cao su để giữ độ ẩm. Khuôn được làm sạch và có thể bôi chất dóc khuôn để dễ tháo mẫu khi nén.

D.4.2 Xác định tỷ lệ xi măng

Khối lượng đất khô dùng để tính tỷ lệ xi măng tính theo công thức:

...

...

...

trong đó:

 là khối lượng thể tích khô của đất tính bằng gam trên centimét khối (g/cm³),  =  /(1+w);

 là khối lượng thể tích tự nhiên của đất tính bằng gam trên centimét khối (g/cm³);

w là độ ẩm tự nhiên của đất;

V là thể tích mẫu thử, V = 196,35 cm³.

Khối lượng xi măng được tính theo % khối lượng đất khô theo tỷ lệ cần thiết.

D.4.3 Xác định khối lượng hỗn hợp

Thường ứng với một tỷ lệ xi măng cần 1 nhóm 3 mẫu. Các mẫu cần được chế bị sao cho khối lượng thể tích có sai số không quá ± 0,05 g/cm³. Khối lượng hỗn hợp tính theo công thức:

G =  (1+w+0,01t) V (D.2)

...

...

...

t là tỷ lệ xi măng, tính bằng phần trăm (%);

V là tổng thể tích của nhóm mẫu, kể cả hao hụt 10 %.

D.4.4 Đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu

D.4.4.1 Đúc mẫu

Đất thiên nhiên được trộn với xi măng khoảng từ 5 min đến 10 min trong thùng máy trộn; nếu trộn thủ công bằng xẻng nhỏ thì cần dầm rời đất trước khi cho xi măng, sau đó trộn đều khoảng 10 min tới 15 min.

Cho hỗn hợp vào khuôn thành 3 lớp, dùng que gỗ đường kính 10 mm, dài 400 mm để đầm chọc, lớp dưới cùng đến tận đáy, các lớp sau vào sâu trong lớp trước 10 mm; lớp trên cùng đỡ thêm bằng dao vòng để chiều cao trước khi ép cao hơn miệng khuôn 10 mm.

Đưa mẫu vào máy ép, lực ép khoảng (100 ± 25) kg, thời gian ép từ 5 min đến 7 min, đối với đất bão hoà khi thấy nước bắt đầu thoát lên mặt tấm ép thì dừng.

Khi không có máy ép thì dùng que thép đừng kính 10mm, dài 350 mm, một đầu hình đầu viên đạn để đầm; đầm xoọc từ ngoài vào trong theo hình xoắn ốc, lớp đầu tiên xuống tận đáy, các lớp sau sâu vào lớp trước từ 10 mm đến 15 mm.

Gạt bỏ hỗn hợp thừa trên mặt khuôn, miết phẳng bề mặt, đậy nắp cao su.

...

...

...

trong đó

G₁ là khối lượng hỗn hợp trong khuôn, không kể khối lượng của khuôn và nắp (g);

V là thể tích của hỗn hợp, V = 196,35 cm³.

Nếu sai số so với  ban đầu không quá ± 0,05 g/cm³ là mẫu chế bị đạt yêu cầu.

D.4.4.2 Bảo dưỡng

Mẫu được bảo dưỡng trong khuôn đặt trong phòng bảo dưỡng tiêu chuẩn, thông thường được duy trì ở nhiệt độ gần tương tự nhiệt độ nền đất cần xử lý. Kết quả thí nghiệm mẫu sau 90 ngày sẽ dùng trong tính toán thiết kế(cả phòng lún và ổn định). Các độ tuổi 3, 7, 14, 28 ngày dùng để so sánh với kết quả thí nghiệm hiện trường.

D.5 Thí nghiệm

D.5.1 Thiết bị

...

...

...

D.5.2 Trình tự thí nghiệm

a) Phải tiến hành thí nghiệm ngay sau khi lấy mẫu ra khỏi phòng bảo dưỡng để tránh thay đổi độ ẩm và nhiệt độ;

b) Đặt mẫu vào giữa tâm bàn nén dưới của máy nén. Khi bàn nén trên tiếp gần mẫu, điều chỉnh bệ hình cầu để cho tiếp xúc đều;

c) Gia tải với tốc độ từ 10 N/s đến 15 N/s hoặc từ 1 mm/min đến 2 mm/min, khi mẫu có biến dạng nhanh, gần tới phá hoại, ngừng điều chỉnh van đầu máy nén, khi mẫu bị phá hoại thì ghi lại lực phá hoại.

D.6 Tính toán kết quả thí nghiệm

Cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng được tính theo công thức:

q_u =  (D.4)

trong đó :

q_u là cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng ở tuối thí nghiệm, tính bằng kilôpascan (kPa);

...

...

...

A là diện tích chịu nén của mẫu, tính bằng mét vuông (m²).

Một nhóm mẫu thử gồm 3 mẫu. Khi kết quả tính toán của một mẫu thử vượt quá ± 15 % trị số bình quân của nhóm thì chỉ lấy trị số của 2 mẫu còn lại để tính, nếu không đủ 2 mẫu thì phải làm lại thí nghiệm.

Phụ lục E

(Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén của mẫu đất-xi măng (phương pháp trộn ướt)

E.1 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng trong phòng để xác định tỷ lệ cấp phối tối ưu trong thiết kế và thi công.

E.2 Lựa chọn vật liệu

...

...

...

Đất được lấy mẫu tại hiện trường sẽ được gia cố. Mẫu đất dùng để pha trộn cần được hong khô, nghiền nhỏ lọt qua sàng 5 mm.

E.2.2 Xi măng

Xi măng không được quá hạn 1 tháng kể từ ngày xuất xương. Mẫu xi măng cần được kiểm tra lại cường độ, khi thoả mãn mác xuất xương mới đưa vào dùng.

E.2.3 Nước

Dùng nước sạch cấp cho sinh hoạt.

E.3.1. Đúc mẫu thử

E.3.1 Khuôn mẫu thử

Dùng khuôn lập phương kích thước 70,7 mm x 70,7 mm x 70,7 mm, có đủ độ cứng và tháo lắp dễ dàng. Bề mặt trong của khuôn phải trơn bóng, sai số độ phẳng không vượt quá 0,05 % chiều dài cạnh, sai số chiều dài cạnh không vượt quá 1/150 của chiều dài cạnh, sai số độ vuông góc của mặt đáy không vượt quá ± 0,5⁰

E.3.2 Phương pháp đầm rung

...

...

...

Khi không có điều kiện dùng máy rung có thể đầm chặt thủ công, dùng que thép đường kính 10 mm, dài 350 mm, một đầu hình côn.

E.3.3 Tỷ lệ cấp phối mẫu thử

Lượng xi măng có thể tính theo công thức sau:

Lượng nước trộn có thể tính theo công thức sau:

trong đó:

W₀ là khối lượng đất phơi khô;

W_c là khối lượng xi măng;

...

...

...

w là hàm lượng nước tự nhiên của đất;

w₀ là hàm lượng nước của đất phơi khô;

a_w là tỷ lệ trộn của xi măng;

 là tỷ lệ nước - xi măng.

E.3.4 Đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu

a) Lắp ráp khuôn, lau chùi sạch, bôi lớp chất dóc khuôn vào mặt trong của khuôn;

b) Cân đong trọng lượng đất phơi khô, xi măng và nước;

c) Trộn đều đất và xi măng trong thùng trộn, đổ nước và trộn tiếp thật đều, đổ hết nước và trộn tiếp 10 min, tính từ lúc đổ nước, hoặc đổ dần nước vào trộn trong 1 min (tính từ lúc đổ hết nước);

d) Khi dùng máy rung có thể đổ vào khuôn một nửa hỗn hợp đất xi măng, rung trên bệ 1 min, đổ tiếp phần còn lại và phải có một chút dư thừa, rung thêm 1 min nữa, lưu ý không để khuôn mẫu tự nẩy trên bàn rung; Khi chế tạo thủ công cũng chia làm hai lớp để đầm , khi xoọc nên tiến hành đều đặn từ ngoài vào trong, theo vòng xoắn ốc, đồng thời lắc khuôn về 4 phía, đến khi nào trên mặt không xuất hiện bọt khí là được; que phải giữ thẳng đứng, mỗi lớp chọc 25 lần, lớp dưới xuống tận đáy, lớp trên sâu xuống lớp dưới 1 cm; dùng bay miết theo mép khuôn nhiều lần tránh cho mẫu khỏi bị rỗ mặt;

...

...

...

f) Tuỳ theo cường độ của hỗn hợp để quyết định thời gian tháo khuôn; thông thường 3 ngày sau là có thể đánh số và tháo khuôn. Sau khi tháo khuôn cần cân trọng lượng từng mẫu, ngâm mẫu vào trong bồn nước để bảo dưỡng, nhiệt độ trong phòng bảo dưỡng tương tự nhiệt độ trong đất cần xử lý.

E.4 Thí nghiệm

Thiết bị và trình tự thí nghiệm, xử lý kết quả tương tự như đối với mẫu xi măng đất trong phương pháp trộn phun khô.

Phụ lục G

(Tham khảo)

Cường độ chịu nén của một sổ hỗn hợp gia cố xi măng đất

Bảng G.1- Cường độ chịu nén của một số hỗn hợp gia cố xi măng đất

Loại đất

...

...

...

Đặc trưng đất tự nhiên

Cường độ kháng nén 1 trục, kg/cm²

LL

LP

IP

C_u

7 % XM

...

...

...

g/cm³

%

%

%

kg/cm²

28 ngày

90 ngày

28 ngày

...

...

...

Sét pha

Hà Nội

1,30

45

37

24

13

0,16

3,36

...

...

...

4,43

4,48

Cát pha

Nam Hà

-

41

-

-

-

...

...

...

-

2,24

-

3,21

Sét pha xám đen

Hà Nội

-

62

36

...

...

...

13

0,23

-

-

7,39

9,42

Sét pha xám nâu

Hà Nội

-

...

...

...

35

27

8

0,21

-

-

4,28

4,82

Sét pha hữu cơ

...

...

...

-

30

30

19

11

0,23

3,00

4,07

-

...

...

...

Sét pha

Hà Nội

1,60

52

37

24

13

0,10

0,61

...

...

...

2,13

2,50

Sét xám xanh

Hà Nội

-

51

-

-

-

...

...

...

-

-

2,39

2,55

Đất sét hữu cơ

Hà Nội

-

95

62

...

...

...

22

0,21

-

-

0,51

0,82

Sét pha

Hà Nội

1,43

...

...

...

30

19

11

0,32

-

-

11,0

19,0

Bùn sét hữu cơ

...

...

...

1,51

74

54

35

19

0,39

-

-

-

...

...

...

Bùn sét hữu cơ

Hà Nội

1,54

119

54

36

18

0,19

-

...

...

...

0,42

0,50

Sét pha

Hải Dương

1,35

36

27

18

9

...

...

...

6,18

6,50

9,13

9,53

Cát pha

Hải Dương

1,35

26

27

...

...

...

6

-

3,55

4,21

6,75

7,92

Sét

Hải Phòng

1,16

...

...

...

46

28

18

0,28

1,63

1,85

3,01

3,95

...

...

...

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Quy định chung

5 Khảo sát địa kỹ thuật

6 Vật liệu và sản phẩm

7 Cơ sở liên quan tới thiết kế

8 Thi công

...

...

...

10 Các biện pháp an toàn lao động

Phụ lục A (Tham khảo): Áp dụng thực tế của phương pháp trộn sâu

Phụ lục B (Tham khảo): Các giải pháp thiết kế

Phụ lục C (Tham khảo): Tính toán nền gia cố theo biến dạng

Phụ lục D Ttham khảo): Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén của mẫu đất xi măng (phương pháp trộn khô)

Phụ lục E (tham khảo): Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén của mẫu đất xi măng (phương pháp trộn ướt)

Phụ lục G (Tham khảo): Cường độ chịu nén của một số hỗn hợp xi măng đất