Hiện nay, trong các cách thi công kết cấu thép, xây dựng xảy ra rất nhiều sự cố như công trình bị lún hoặc sụt sâu. Nguyên nhân chủ yếu là do nền đất yếu do chưa có biện pháp xử lý hiệu quả và chưa đánh giá chính xác các chỉ tiêu cơ lý của nền đất để hình thành nền móng có thể chắc chắn và cứng cáp hơn. Đây có thể coi là một bài toán rất khó, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế. Dưới đây là một số phương pháp gia cố nền đất yếu thông dụng và hiệu quả nhất mà bạn nên sử dụng. Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay.
Tìm hiểu nền đất yếu là gì?
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu lực, không đủ chắc chắn của các tác động và bị biến dạng. Bao quát hơn là đất yếu là loại đất không có khả năng chống đỡ kết cấu và lực của các công trình bên trên dẫn đến việc bị lún, sụt.
Nền đất yếu thường phù hợp để trồng trọt hoặc chăn nuôi hơn là xây dựng những khu nhà cao tầng hoặc công trình lớn. Tuy nhiên, vì nhu cầu xây dựng và đáp ứng nơi ở, sinh sống của con người mà những nền đất yếu ngày càng được thi công nhiều hơn. Do vậy, các biện pháp gia cố nền đất yếu dần được ra đời.
Đặc điểm của nền đất yếu
Đất yếu có một số đặc điểm sau đây:
- Phần lớn nền đất yếu là đất sét lẫn nhiều chất hữu cơ, sức chịu tải nhỏ (0,5 – 1kg/cm2).
- Đất có độ chặt cao (a>0,1 cm2/kg).
- Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0).
- Mật độ cao (B>1).
- Mô đun có sự biến dạng nhưng không quá lớn (E<50kg/cm2).
- Khả năng chống cắt (C) bé, độ hút nước nhỏ.
- Hàm lượng nước trong đất cao, đồ bão hòa trong nước lên đến G>0,8 với tỷ trọng tương đối nhỏ.
Phân loại nền đất yếu
Các loại nền đất yếu thường xuất hiện như:
- Đất sét mềm: Bao gồm các loại sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, cường độ thấp.
- Đất bùn: Là loại đất được hình thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn chứa đầy nước, hệ số rỗng rất lớn, khả năng chịu lực rất yếu.
- Đất than bùn: Là loại đất mềm có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong đầm lầy hoặc gần các bãi sông.
- Đất bazan: Đây là loại đất có độ rỗng rất lớn, đặc biệt khả năng thấm nước cực cao nên rất dễ bị lún hoặc sụt.
- Cát chảy: Bao gồm cát mịn với kết cấu hạt rời rạc có thể được nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy.
Các phương pháp gia cố nền đất yếu thông dụng, hiệu quả
Khi dùng các phương pháp gia cố nền đất yếu nhằm mục đích tăng khả năng chịu tải của nền, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm khả năng chịu nén, tăng cường độ chịu nén, tăng giá trị mô đun,… Để nền đất có thể cứng cáp và chắc chắn hơn.
Xử lý nền bằng cọc xi măng – đất
Cách đầu tiên để có thể xử lý nền đất yếu đó là bằng cọc xi măng – đất. Chúng ta sẽ dùng cọc vôi để nén chặt các loại đất như than bùn, phù sa, đất sét,… ở trạng thái mềm, yếu.
Việc sử dụng cọc vôi và đất xi măng mang lại những tác dụng như sau:
- Sau khi cọc vôi được nén vào nền đất. Sau đó, đường kính của cọc vôi sẽ tăng 20%, làm cho đất xung quanh bị nén chặt.
- Khi vôi được tôi trong lỗ khoan, cái cọc này sẽ giải phóng một lượng nhiệt lớn làm nước lỗ rỗng bị bay hơi đi, làm giảm độ ẩm và đẩy nhanh quá trình nén chặt đất một cách nhanh chóng.
- Nền đất sau khi xử lý bằng cọc vôi được cải thiện rõ rệt: Độ ẩm của đất giảm 5 – 8%, lực dính tăng khoảng 1,5 – 3 lần.
- Quá trình sử dụng cọc đất-xi măng cũng giống như đối với cọc đất-vôi. Tuy nhiên, cần phải xác định tỷ lệ xi măng phun vào đất sao cho đủ nhất.
Một điều cần lưu ý khi sử dụng cọc xi măng đó là cần sàng cho xi măng mịn trước khi đổ vào xilô. Điều này để đảm bảo xi măng không bị vón cục và không làm tắc vòi phun.
Dùng đệm cát
Tầng đệm cát được sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như đất sét nhão, sét bột, cát pha, bột bùn, than bùn,… Biện pháp tiến hành phương pháp dùng đệm cát này chủ yếu là đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu và thay thế bằng cát hạt trung và thô đã đầm chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng lớp đệm cát có các tác dụng chính sau:
- Lớp đệm cát sẽ thay thế cho lớp đất yếu nằm dưới đáy móng. Lớp đệm cát đóng vai trò là lớp chịu lực, hấp thụ tải trọng công trình và truyền tải trọng lượng công tình đó xuống các lớp đất yếu bên dưới.
- Độ lún và chênh lệch độ lún của kết cấu đất yếu có thể giảm do sự phân bố lại ứng suất do tải trọng bên ngoài gây ra trong nền đất dưới đệm cát.
- Giảm chiều sâu đặt móng nên giảm khối lượng vật liệu đắp móng.
- Giảm áp suất do kết cấu truyền đến giá trị mà nền đất yếu có thể chấp nhận được.
- Tăng độ ổn định của cấu trúc, ngay cả khi chịu tác dụng của tải trọng ngang, do cát nén làm tăng lực ma sát và khả năng chống trượt.
- Đẩy nhanh quá trình cố kết của nền đất, từ đó tăng khả năng chịu tải của nền và tăng thời gian lún cho công trình.
Phạm vi áp dụng tốt nhất khi sử dụng phương pháp đệm cát là lớp đất yếu dày dưới 3m. Đặc biệt, phương pháp đệm cát này không nên sử dụng trong trường hợp mặt đất có mực nước ngầm cao và áp suất nước lớn vì việc hạ thấp mực nước ngầm gây thiệt hại nhiều chi phí và khiến nền cát không ổn định.
Đầm chặt lớp đất
Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt dùng cho nền đất yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7). Ưu điểm của phương pháp này dùng để cải thiện sức chịu đựng của nền đất yếu, thời gian cải thiện nhanh và ổn định theo thời gian.
Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ đóng vai trò là lớp đệm đất. Phương pháp này vừa mang lại ưu điểm giống như phương pháp đệm cát mà còn có tận dụng được mặt đất tự nhiên để đặt móng, giảm khối lượng đào đắp.
Để đầm chặt lớp đất mặt, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó thông dụng nhất là phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp này, khối lượng đầm nặng từ 1 – 4 tấn (có khi 5 – 7 tấn) và đường kính không nhỏ hơn 1m. Để thực hiện được việc đầm chặt đất hiệu quả thì áp lực tĩnh do máy đầm gây ra phải không nhỏ hơn 0,2kg/cm2 đối với đất sét và 0,15kg/cm2 đối với đất cát.
Gia tải nén trước
Phương pháp gia tải nén trước được sử dụng để xử lý các loại đất yếu như than bùn, phù sa và đất sét mềm, và đất cát bão hòa nước. Phương pháp này mang đến ưu điểm như: Tăng nhanh khả năng chịu lực của nền đất yếu, thời gian cố kết nhanh chóng và độ lún ổn định theo thời gian.
Các biện pháp thực hiện:
- Tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá,…) bằng hoặc lớn hơn tải trọng thiết kế của công trình trên nền đất yếu phải chọn móng chịu tải trước và lún trước khi thi công.
- Sử dụng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nước ra khỏi các lỗ rỗng, đẩy nhanh quá trình cố kết của đất nền và đẩy nhanh quá trình lún theo thời gian.
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn nơi xây dựng mà có thể sử dụng các biện pháp xử lý riêng lẻ hoặc kết hợp các biện pháp gia cố nền đất yếu thích hợp. Nếu bạn đang cần tăng tốc độ cố kết thì có thể kết hợp phương pháp xử lý thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp cao. Sự kết hợp này sẽ giúp đất yếu được xử lý một cách nhanh chóng và triệt để nhất.
Bên cạnh phương pháp gia cố nền đất yếu trong các công trình xây dựng hiện nay. Đối với các công trình nhà xưởng, nhà thép tiền chế, nếu doanh nghiệp muốn lựa chọn đơn vị thi công có báo giá xây dựng nhà xưởng, nhà thép tiền chế uy tín, chất lượng, liên hệ ngay với công ty thiết kế & xây dựng Nam Trung hỗ trợ nhanh nhất.
Nền đất yếu tiềm ẩn nhiều tác hại và nguy cơ dẫn đến việc an toàn cho công trình xây dựng. Điều đầu tiên mà bạn cần chú tâm là phải nghiên cứu đất yếu và xác định các biện pháp xử lý thích hợp. Trong thực tế, cần căn cứ vào điều kiện địa chất cụ thể của công trình để sử dụng các biện pháp xử lý hợp lý nhất.