Trong những năm sắp tới và trong tương lai, việc xây dựng công trình vẫn sẽ tiếp tục diễn ra. Tuy nhiên, xu hướng chung là các công trình sẽ được xây cao hơn hoặc đào sâu để tạo ra các tầng hầm. Đồng thời, đa số các khu vực đồng bằng có đặc điểm là đất yếu. Nếu không được xử lý trước, việc xây dựng và khai thác có thể gây ra các vấn đề như nghiêng, sụt lún, sập đổ, đe dọa đến an toàn và gây thiệt hại về tài sản. Dựa trên kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn, các kiến trúc sư của chúng tôi đã tổng hợp những phương pháp phổ biến nhất để gia cố đất yếu. Chúng tôi xin trân trọng mời quý vị tham khảo.
Yêu cầu khi thiết kế thi công công trình trên nền đất yếu
Khi thiết kế và thi công công trình trên nền đất yếu, có những yêu cầu cần tuân thủ:
- Mục tiêu của việc xử lý nền đất yếu là tăng khả năng chịu tải và giảm áp lực lên nền đất, cải thiện tính chất vật lý và cơ học của đất, giảm lún nén, tăng hệ số rỗng, tăng modun biến dạng và kháng cắt của đất.
- Tiến hành khảo sát khu vực: Cần thực hiện đánh giá và khảo sát để hiểu rõ phạm vi phân bổ của nền đất yếu. Kiểm tra độ sâu, loại đất, tính chất đất, khả năng thoát nước… Dựa trên thông tin này, sẽ có phương án khắc phục hiệu quả.
- Yêu cầu thiết kế và thi công: Nền đất yếu phải được gia cố để đảm bảo tính ổn định, không bị trơn trượt và sụt lún trong quá trình thi công và sử dụng.
- Tính toán độ lún hiện tại và độ lún dư sau khi thi công trước khi tiến hành cải tạo nền. Điều này giúp xác định phương pháp gia cố và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lún nền.
- Tính toán tải trọng của công trình và các tác động từ môi trường lân cận như giao thông (xe cộ) và động đất.
Các yêu cầu trên sẽ giúp đảm bảo công trình được thiết kế và thi công trên nền đất yếu một cách an toàn và đáng tin cậy.
Những phương pháp gia cố nền đất yếu hiệu quả cao
Có nhiều phương pháp gia cố nền đất yếu hiệu quả cao, tùy thuộc vào loại đất, tính chất và điều kiện thực tế của công trình. Dưới đây là ba biện pháp phổ biến để xử lý nền đất yếu:
Biện pháp xử lý nền:
- Cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền đất yếu: Đây là biện pháp áp dụng cho lớp đất yếu có chiều dày không quá lớn, nằm trực tiếp dưới móng công trình. Có thể sử dụng các lớp đệm như đệm cát, bệ phản áp, đệm đất, đệm sỏi để thay thế đất yếu và cải thiện khả năng chịu tải của nền đất.
- Bệ phản áp: Sử dụng các vật liệu địa phương như đất, cát, đá để đắp ở hai bên công trình. Phương pháp này giúp chống trượt và chống thấm nước, cũng như tăng khả năng chịu tải và ổn định của nền đất.
- Đệm cát: Thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng bằng một lớp đệm cát. Đệm cát có vai trò là lớp chịu lực, giảm độ lún và tăng tính ổn định cho công trình khi phải chịu tải ngang. Đệm cát cũng giúp ngăn nền đất yếu hòa lẫn với vật liệu đắp.
- Đệm đất: Đắp đất ẩm, ít nước ngầm phía dưới móng để thay thế nền đất yếu và làm tăng độ vững chắc của móng. Phương pháp này có thể sử dụng đất địa phương và có giá thành tương đối hợp lý.
- Đệm đá, sỏi: Áp dụng khi lớp đất yếu dưới móng có trạng thái bão hòa nước hoặc nước có áp lực cao. Phương pháp này thay thế đệm cát và có độ cứng lớn, ứng suất không thay đổi theo độ sâu.
Biện pháp xử lý móng:
- Sử dụng các loại cọc như cọc cát, cọc đất, cọc tre, giếng cát, cọc cừ tràm để gia tải trước bằng tải trọng tĩnh. Điều này giúp nén chặt đất trên và dưới móng. Các loại cọc này được lựa chọn dựa trên tính chất đất và điều kiện khảo sát thực tế của công trình.
- Đóng cọc tre: Gia cố nền đất yếu dưới móng bằng cách đóng cọc tre, áp dụng cho các công trình có độ chịu tải không quá lớn như nhà dân, móng dưới cống. Cọc tre giúp tăng độ chặt của đất, giảm hệ số rỗng và nâng cao khả năng chịu tải.
- Cọc cừ tràm: Sử dụng cọc cừ tràm để chịu tải cho công trình có từ 3 đến 5 tầng xây dựng trên nền đất yếu. Cọc cừ tràm bằng gỗ có khả năng truyền lực đẳng hướng và được đặt dưới mực nước ngầm thấp nhất.
- Cọc cát: Phương pháp này sử dụng cọc cát đầm để làm ổn định nền đất yếu. Cọc cát được đầm kỹ và tạo ra các ống mao dẫn để giảm mực nước ngầm và chặt chẽ nền đất yếu.
Biện pháp xử lý kết cấu công trình:
Sự biến dạng không thỏa mãn và lún không đồng đều có thể gây hư hại cục bộ hoặc toàn bộ kết cấu công trình. Để giảm tác động lên nền đất yếu, có thể áp dụng các giải pháp kết cấu phù hợp, bao gồm:
- Sử dụng vật liệu xây dựng và trang trí có kết cấu nhẹ: Bằng cách giảm tổng trọng lượng của công trình, ta có thể giảm sức chịu tải lên nền đất yếu. Sử dụng vật liệu nhẹ như hợp kim nhôm, composite, bê tông nhẹ hoặc vật liệu xây dựng khác có khối lượng thấp.
- Tăng độ mềm của kết cấu công trình: Tăng độ mềm của kết cấu giúp khử ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu. Có thể áp dụng các kỹ thuật kết cấu tĩnh hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng khe lún.
- Tăng cường độ cứng của kết cấu: Để đảm bảo sức chịu tải tại các vị trí có lún sụt, lệch hoặc lún không đồng đều, có thể sử dụng các biện pháp tăng cường độ cứng của kết cấu. Đai bê tông cốt thép và các biện pháp gia cố tại các vị trí dự đoán có khả năng xuất hiện lún cục bộ có thể được áp dụng.
Những phương pháp và biện pháp trên được lựa chọn dựa trên loại đất, tính chất và điều kiện thực tế của công trình để gia cố nền đất yếu và đảm bảo sự ổn định và an toàn của công trình xây dựng.
