Công nghệ xử lý nền đất yếu công trình giao thông

Sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế trong những năm vừa qua đòi hỏi rất lớn nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông trong đó có các tuyến giao thông đường bộ, tuyến cao tốc mới đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng cao, vận hành an toàn.

Các hệ thống giao thông trong đó có giao thông đường bộ, giao thông đường cao tốc liên tục được triển khai và hoàn thành với chất lowngj được từng bước nâng cao đã chứng minh sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng cầu đường tại Việt nam.

Với địa chất tương đối phức tạp gồm cả địa hình đồng bằng, đồi núi cao việc hoàn thành được nhiều dự án giao thông đường bộ đường cao tốc quan trọng đã đánh dấu sự nỗ lực không nhỏ của các công ty công trình giao thông tại Việt nam.

Trong xây dựng các công trình giao thông đường bộ, các tuyến đường cao tốc thì một trong những vấn đề khiến cho các đơn vị thi công gặp nhiều khó khăn là xử lý nền đất yếu để tạo được nền đường vững chắc đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của tuyến đường.

Như trên chúng tôi đã trình bày các coong trình giao thong tại Việt nam thi công trên nền địa chất phức tạp nên để đảm bảo hiệu quả và chất lượng sử dụng lâu dài thì xử lý nền đất yếu là một trong những yếu tố hết sức quan trọng cho mọi công trình. Việc nhận diện và đưa ra phương án xử lý hiệu quả nhất cho các khu vực có nền đất yếu là một bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả và chất lượng của công trình giao thông đường bộ.

Nhận diện đặc điểm của nền đất yếu và địa hình nền đất yếu:

Như trên chúng tôi đã trình bày do địa hình của nước ta trải dài theo chiều dọc nên các tuyến giao thông thường kéo theo chiều dài đi qua nhiều địa phương với các kiểu địa hình phức tạp: đồng bằng, ven biển, đầm lầy, rừng rậm…

Thi công xử lý nền đất yếu tại công trình hầm Thủ Thiêm

Thực tế đó đòi hỏi những nghiên cứu chi tiết, những đánh giá cụ thể về nền đất của từng đoạn tuyến để có được những giải pháp công nghệ phù hợp nhất giúp tiết kiệm chi phí những vẫn đảm bảo được chất lượng của các công trình khi hoàn thành.

Qua công tác tư vấn các giải pháp xử lý nền đất yếu cho nhiều công trình xây dựng và giao thông có thể rút ra một số đặc điểm cơ bản của nền đất yếu và địa hình có nền đất yếu như sau:

- Nền đất yếu thường xuất hiện tại những khu vực duyên hải ven biển, đồng bằng châu thổ, , các bãi bồi ven sông ven biển, các thung lũng ở các vùng núi cao…Loại địa hình này rất thường xuyên gặp khi thi công các tuyến đường kéo dài như quốc lộ 1A, đường mòn Hồ chí Minh hoặc nhiều tuyến cao tốc tại khu vực đồng bằng châu thổ.

- Đặc điểm chung của nền đất yếu là chúng chứa mọt hàm lượng nước tự nhiên lớn thường > 35%, độ lún cao, cường độ chịu lực rất thấp thường chỉ dưới 35Kpa, hệ số rỗng thấp, thường xuyên bị ứ đọng nước…

Xem Thêm  Lưới địa kỹ thuật cốt sợi thủy tinh 50/50 - 100/100

Với những đặc điểm như vậy việc thi công các công trình xây dựng nói chung và các công trình giao thông đường bộ nói riêng lên nền đất này thường khiến cho công trình xảy ra hiện tượng lún, nứt không đảm bảo an toàn khi sử dụng. Việc đưa ra công nghệ xử lý nền đất yếu là hết sức quan trọng để cho công trình hoạt động ổn định trong thời gian dài.

Để gps phần xử lý hiệu quả nền đất yếu các công trình xây dựng và gioa thông thì phân loại nền đất yếu để đưa ra công nghệ phù hợp là vấn đề cần quan tâm. Hiện nay các tiêu chuẩn phân loại nền đất yếu trong nước và quốc tế đều tương tự nhau:

= Phân loại theo nguồn gốc hình thành đất thường gồm 2 loại là có nguồn gốc từ khoáng vật và có nguồn gốc từ hữu cơ:

+ Loại có nguồn gốc khoáng vật : thường là sét hoặc á sét trầm  tích trong nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, thung lũng

+ Loại có nguồn gốc hữu cơ : hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loại thực vật phát triển, thối rữa phân huỷ tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với trầm tích khoáng vật.

- Phân biệt theo chỉ tiêu cơ lý trạng thái tự nhiên: ở phương án phân loại theo các chỉ tiêu cơ lý tự nhiên thì nền đất yếu được phân loại theo một số chỉ tiêu ở trạng thái tự nheien của đất: tỉ lệ nước, số lượng lỗ rỗng, hệ số co giãn, độ bão hòa nước, cường độ chịu cắt…Những chỉ tiêu này cần được đánh giá và đo lường chính xác để phân biệt các dạng đất yếu khác nhau.

- -Phân biệt nền đất yếu theo sét (hoặc á sét), đầm lầy hoặc than bùn, phân loại theo độ sét của đất…

Một số yêu cầu và các tiêu chuẩn thiết kế khi thi công trên nền đất yếu:

Công nghệ thi công trên nền đất yếu chỉ phát huy hiệu quả kin khâu thiết kế được thực hiện một cách đầy đủ, chi tiết cụ thể cho từng đoạn tuyến khác nhau. Một số yêu cầu cần nắm vững khi thiết kế các công trình xây dựng và giao thông trên nền đất yếu:

= Nhóm yêu cầu về khảo sát trước khi thiết kế:

Có thể nói việc khảo sát hiện trường trước khi tiến hành thiết kế thi công là điều hết sức cần thiết. Chỉ có khảo sát kỹ lượng mới có những đánh giá và giải pháp phù hợp lựa chọn phowng án theiets kế công trình cho phù hợp:

+ Cần phải điều tra để xác định chính xác tình trạng phân bổ , vị trí cụ thể của nền đất yếu, chiều dài, chiệu rộng và chiều sâu của khu vực đất yếu, nguồn gốc hình thành khu vực đất yếu, khả năng thoát hơi nước của đất yếu…

+Lấy mẫu chính xác và tiến hành kiểm tra mẫu trong phòng thí nghiệm một cách cẩn trọng và đầy đủ. Tiến hành thêm các thí nghiệm hiện trường để xác định chính xác nền đất yếu phù theo các tiêu chauanr chính và các tiêu chuẩn phụ.

- Các yêu cầu về thiết kế thi công:

+ Về tính ổn định: Nền đất đào đắp trên khu vực có đất yếu phải đảm bảo tính ổn định, không bị phá hoại , không bị trôi sạt, trượttrong quá trình thi công xây đắp( đắp đất cao bằng thiết kế hoặc đắp cao hơn cao độ thiết kế để gia tải) vaftrong suốt quá trình đưa công trình vào khai thác và sử dụng sau đó.

_ + Về tính toán độ lún sau khi thi công xong:

Tính toán dự báo được độ lún tổng cộng kể từ khi bắt đầu đắp nền cho đến khi lún hết hoàn toàn để đắp phòng lún.

Bố trí hệ thống quan trắc trong quá trình thi công nền đắp trên nền đất yếu.

+ Xác định các tải trọng tính toán:tải trọng tính toán khi kiểm tra ổn định và dự báo độ lún của nền đất như tải trọng đắp nền, đắp gia tải trước, tairtrongj xe cộ, tải trọng động đất…

- - tiêu chuẩn thiết kế nền đất yếu: Mặc dù cho đến thời điểm hiện tại trong nước vẫn chưa có quy chuẩn thiết kế thi công nền đất yếu vẫn chưa được xây dựng đầy đủ được những Tiêu chẩn việt Nam về tính toán thiết kế cũng như Quy trình công nghệ mới để thi công xử lý enenf đất yếu và vẫn dựa chủ yếu vào các tiêu chuẩn kỹ thuật ở nước ngoàichuyển giao. Một số quy trình, quy phạm đang được áp dụng để thiết kế và thi công trên nền đất yếu tại Việt Nam:

+ Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dựng nền đường trên đất yếu: 22TCN 236-97.

+ Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đường: 22TCN 244-98

+ Vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu: 22TCN248-98.

+ Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN-2000.

Một số công nghệ chủ yếu trong thi công xử lý nền đất yếu hiệu quả:

Có thể nói quá trình thi công xử lý nền đất yếu là một công việc quan trọng khi thi công đường bộ và đường bộ cao tốc. Hiệu quả của công tác thi công nền đất yếu sẽ góp phần quyết định đến chất lượng và sự an toàn của công trình khi đi vào vận hạnh hành.

Mặc dù hiện nay các tiêu chuẩn về thiết kế và thi công công trình trên nền đất yếu vẫn chưa hoàn thiện, vẫn chủ yếu còn sử dụng các tài liệu từ nước ngoài song các công ty công trình giao thông , các đơn vị thiết kế của chúng ta vẫn đang linh hoạt áp dụng nhiều biện pháp thi công khác nhau mang lại hiệu quả cao cho nhiều dự án xây dựng giao thộng trọng điểm.

*Phân loại xử lý nền đất yếu và phạm vi áp dụng:

- Phân loại xử lý: thông thường việc phân loại xử lý nền đất yếu thường căn cứ vào vị trí của khu vực đất yếu, phương án xử lý neenf đất yếu và được phân loại như sau:

+ Vị trí của tầng đất cần xử lý: xử lý vị trí đất yếu tầng sâu, vị trí đất yếu tầng nâng và xử lý vị trí đất yếu tầng mặt.

+ Phương án xử lý: : chất tải nén trước, tầng đệm cát, gia cố nền đường, bệ phản áp, sử dụng vật liệu nhẹ (sử dụng phụ gia để gia cố nền đất, nền đất bằng vật liệu nhẹ); thay bằng lớp đầm chặt, thả đá hộc (với chiều dày lớp bùn không sâu); thoát nước cố kết (bấc thấm, giếng bao cát, cọc cát, giếng cát, cọc đá dăm, dự ép chân không, chân không chất tải dự ép liên hợp); nền móng phức hợp (hạ cọc bê tông, hạ cọc bằng chấn động, cọc xi măng đất, cọc đất – vôi – xi măng, cọc bê tông có lẫn bột than); cọc cứng (cọc ống mỏng chế tạo tại chỗ); cọc cừ tràm hoặc cọc tre .

+ Xử lý thêm vật liệu gia cố và xử lý không thêm vật liệu gia cố:

++ Thêm các loại vật liệu tự nhiên cọc tre, đắp đá, cọ gỗ hoặc các loại vật liệu nhân tạo để tăng cường khả năng chịu lực cho nền đất yếu. Phương án này cũng được sử dụng khá rộng rãi.

++ Không thêm các loại vật liệu gia cố: phương pháp cố kết đất (bấc thấm, gia cố chân không); đầm nén đối với đất hạt rời (gia cố động, đầm chấn động).

*Các công nghệ thi công nền đất yếu và phạm vi áp dụng:

- Xử lý nền đất yếu bằng cách đóng cọ tre và cọc cừ tràm: áp dụng trong trường hợp vùng đất yếu có chiều nhỏ

- Gia tải trọng nền trước(gia tải trước): đắp đất cao hơn cao trình thiết kế của công trình sau một thời gian sẽ hạ tải cho đúng với thiết kế ban đầu. có thể áp dụng phương pháp này một cách độc lập hoặc kết hợp  với thoát nước cố kết. Phương án này có thể sử dụng phối hợp với các phương án khác.

- Sử dụng tầng đệm cát: giải pháp này thường áp dụng cho lớp đất yếu ở tầng mặt. trong thực tế phương án này thường được kết hợp với thoát nước theo chiều thẳng đứng.

- - Gia cố nền đường bằng các giải pháp thêm vật liệu hoặc không thêm vật liệu gia cố: phương án này giúp nâng cao độ ổn định của nền đường, giảm bớt những biến dạng không đều cho nền đường.

-  Bể phân áp: làm giảm tải trọng tác động lên nền đường: tăng độ ổn dịnh chống sạt trượt, lở xói mòn từ coong trình.

- Gia cố nền đường bằng chất vô cơ( vôi, sợi tổng hợp)sử dụng cho nền đất yếu có hàm lượng nước lớn và cường độ chịu cắt thấp.

- Sử dụng bọt FPS gia cố nền móng đất yếu: trọng lượng FPS ở đất là 1/50-1/100 lgiups giảm tải trọng nền đường, giảm độ lún. Phương án này thường được áp dụng  với các nền đất yếu có hàm lượng nước lớn và chiều dày của lớp đất yếu này lớn.

- Thay thế lớp đất yếu: loại bỏ hoàn toàn lớp đất yếu và thay thế bằng cát hoặc ccs loại vật liệu có tính năng tương tự. Giải pháp này phát huy hiện quả cho các lớp đất yếu ở tầng nông, có độ dày không quá lớn, lớp đất yếu thuộc lớp đất bùn.

- Bấc thấm, giếng bao cát: Tạo ra các vị trí thoát nước chủ dộng cho nền đường. Áp dụng để xử lý cho lớp bùn dầy, lớp bùn sét tại độ sâu không vượt quá 25m.

- Cột cát, giéng cát, cọc đá dăm, . Công nghệ được sử dụng để xử lý lớp đất bùn, đất bùn sét nhưng dễ sản sinh ra co ngót.

- Dư ép chân không: sử dụng với lớp sử dụng với bùn đất, nền móng thược lớp đất dính

- Chân không và chất tải dự ép liên hợp: liên kết chân không và chất tải dự ép sử dụng với đoạn đường đắp cao và đường đầu cầu, sử dụng chân không chất tải dự ép nên sử dụng trong nền móng có bố trí giếng cát hoặc bấc thấm và bản thoát nước, ép chân không có độ chân không nhỏ hơn 70 Kpa.

- Ép cọc bê tông: sử dụng cho trường hợp không thoát nước, chống cắt  lớn hơn 10Kpa

- Hạ cọc bằng chấn động: sử dụng không thoát nước, cường độ chống cắt lớn hơn 15 Kpa.

- Cọc xi mămg (cọc xi măng - đất): bao gồm cọc phun vữa xi măng sử dụng để gia cố nền đất yếu có cường độ chống cắt không nhỏ hơn 10 Kpa, sử dụng cọc phun bột xi măng (khô hoặc ướt) để gia cố nền đất yếu có độ sâu không vượt quá 15m.

- Cọc CFG (cọc bê tông có lẫn bột than): thích hợp với lớp đất có cường độ chịu tải lớn hơn 50 Kpa.

- Cọc cứng: thích hợp với khu vực đất yếu ở độ sâu lớn hơn nền đường cũ được mở rộng.

-  Tường cách ly: thông thường chỉ sử dụng với nền đường cũ được cải tạo mở rộng.

- Làm ngăn cách và hạ mực nước ngầm: nền đá nứt nẻ, đường miền núi.

- Làm công trình : cầu cạn …

*Một số công trình tiêu biểu đã được xử lý nền đất yếu hiệu quả:

Những năm qua nhiều công trình giao thông quan trọng đã được xây dựng mới hoặc cải tạo lại đáp ứng nhu cầu cho phát triển kinh tế xã hội. mặc dù còn nhiều bỡ ngỡ song việc xử lý nền đất yếu đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể góp phần quan trọng vào công tác đảm bảo chất lượng và tiến độ của các dự án giao thông.

- Quốc lộ 1A: sử dụng cọc cát, bệ phản áp (đầu cầu Phù Đổng), bấc thấm, vải địa kỹ thuật (đoạn Cà Mau – Năm Căn)…

- Quốc lộ 5: bấc thấm kết hợp vải địa kỹ thuật, tầng đệm cát, vét bùn…

- Quốc lộ 18,10: cọc cát, tầng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm.

- Dự án đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1): thay đất yếu, làm rãnh ngầm hạ mực nước ngầm, thả đá hộc (Km89 – Km92).

- Dự án đường cao tốc Sài Gòn – Trung Lương: cầu cạn, vét bùn thay đất, giếng cát, bấc thấm, sàn giảm tải.

- Những công nghệ mới như cọc xi măng - đất áp dụng để xử lý nền móng sân bay Trà Nóc (TP Cần Thơ), đường vào khu khí điện đạm  Cà Mau.

- Hút chân không áp dụng để xử lý nền móng nhà máy khí điện đạm Cà Mau

Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú các phương pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng nền đường qua vùng địa hình có địa chất yếu từ đó có cơ sở để lựa chọn những biện pháp tối ưu để áp dụng cho công trình đường Hồ Chí Minh một cách có hiệu quả.

Như vậy trên đây chúng tôi đã tổng hợp một số công nghệ trong xử lý nền đất yếu mang lại hiệu quả cao trong thi công các dự án đường giao thông. Hy vọng trong những năm tới nhiều công nghệ, nhiều giải pháp kỹ thuật mới sẽ tiếp tục được đưa vào áp dụng để mang tới nhiều công trình giao thông đảm bảo tiêu chuẩn đáp ứng tốt cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hộ của đất nước.

Công ty Phú Sơn chúng tôi chuyên cung cấp các loại vật tư kỹ thuật phục vụ thi công các dự án xây dựng vào giao thông: matit chèn khe, lưới dịa kỹ thuật, vải địa kỹ thuật, bấc thấm, rọ đá, băng cản nước, phụ gia Sika…Quý khách có nhu cầu hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được phục vụ tận tình và chu đáo nhất. Rất hân hạnh được phục vụ !