Nghiên cứu hiệu quả suy giảm ứng suất tại đáy móng khối nêm trên mô hình vật lý

Móng khối nêm là một dạng móng nông áp dụng cho khối đắp trên đất yếu. Kết cấu móng cấu tạo gồm nhiều khối nêm xếp cạnh nhau, phía trên phủ một lớp vải địa kỹ thuật chịu kéo. Tải trọng khối đắp qua móng khối nêm truyền xuống nền bị suy giảm do cơ chế truyền lực qua mặt vát xiên. Bài báo nghiên cứu sự suy giảm ứng suất tại đáy móng khối nêm trên mô hình vật lý.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Để xử lý nền đất yếu cho khối đắp trên nền đất yếu hiện nay thường sử dụng các giải pháp sau:

- Đắp nhiều đợt theo thời gian;

- Thông dụng nhất là thay thế đất: Tùy theo chiều cao đê, người ta đào bỏ một lớp đất yếu và thay thế vào đó bằng cát.

- Cách làm dân gian là dùng bè cây, bè đá, … để làm móng.

- Hiện đại hơn có các phương pháp: Cố kết bằng bấc thấm, hút chân không, cọc tiết diện nhỏ (piled embankment), …

Với đê bao, bờ bao vùng đồng bằng sông Cửu Long, tuy chiều cao khối đắp không lớn (chỉ từ 2¸3m) nhưng nếu không xử lý nền thì khối đắp không ổn định. Một số tuyến đê biển ở tỉnh Cà Mau được đắp nhiều đợt từ năm 1978¸1980 hiện nay bị lún chìm sâu trong nền. Hiện nay chủ yếu đang sử dụng giải pháp thay thế nền (bằng cát). Tuy nhiên, nguồn cát để phục vụ đắp đê phải vận chuyển từ xa, mặt khác việc khai thác về lâu dài sẽ bị hạn chế vì ảnh hưởng đến môi trường.

Để tìm kiếm giải pháp làm móng cho khối đắp trên nền đất yếu có chiều cao nhỏ, các tác giả đã đề xuất kết cấu móng khối nêm, cấu tạo gồm nhiều khối nêm xếp cạnh nhau, phía trên phủ một lớp vải địa kỹ thuật chịu kéo (xem Hình 3, 4, 5). Tải trọng khối đắp qua khối móng truyền xuống nền bị suy giảm do cơ chế truyền lực theo mặt vát xiên. Hiệu quả suy giảm ứng suất qua móng đạt được cao hơn kiểu móng nông thông thường.

Cơ chế truyền lực theo mặt vát xiên thường thấy ở các phương tiện bánh xích (xem Hình 1).

Trong xây dựng dân dụng, người ta cũng đã có sáng chế sử dụng cơ chế tương tự, thường gọi là móng Top-base (xem Hình 2). Tuy nhiên, kết cấu móng Top-base có nhiều khác biệt so với móng khối nêm ở những điểm sau:

- Khối vát bằng bê tông, dạng hình nón trụ;

- Khối vát gồm 2 phần: Phần khối nón trụ phía trên và phần đinh (cũng hình trụ) nối dài;

- Trên mặt khối vát có một sàn bê tông cố thép có nhiệm vụ liên kết các khối vát thành một khối;

- Giữa các khối vát chèn bằng đá dăm.

sông Cửu Long, do chiều cao không lớn nên việc áp dụng sáng chế Top – base sẽ không có hiệu quả kinh tế. Đê bao, bờ bao không có yêu cầu khống chế lún, chênh lệch lún nghiêm ngặt như công trình nhà cửa. Tuyến đê thường dài hàng chục ki lô mét, đáy đê rộng hàng chục mét. Đê đi qua vùng đất yếu ngập nước hạn chế tiếp cận bằng cơ giới nên việc sử dụng vật liệu tại chỗ để đắp đê là hướng nghiên cứu cần thiết.

Cấu tạo móng khối nêm, cơ chế truyền lực tải trọng khối đắp qua móng, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của móng khối nêm đã được trình bày trong tài liệu [3]. Trong bài báo này chỉ trình bày kết quả nghiên cứu hiệu quả suy giảm ứng suất tại đáy móng khối nêm trên mô hình vật lý.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Mô tả thiết kế mô hình

3.2. Quy trình thí nghiệm

4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

5. BÌNH LUẬN KẾT QUẢ

6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Bộ KHCN (2012), TCVN 9354:2012 - Đất xây dựng – Phương pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng, Hà Nội.

[2]. GS.TS. Cao Văn Chí, PGS.TS. Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, NXB Xây dựng,    Hà Nội.

[3]. Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Đỗ Thế Quynh và nnk (2015), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý nền đất yếu bằng thiết bị trộn đất tại chỗ với chất kết dính vô cơ phục vụ xây dựng công trình thủy lợi, Viện KHTL Việt Nam, Hà Nội.

[4]. Hiệp hội địa kỹ thuật Nhật Bản, Quy chuẩn JSF:T25-80T - Phương pháp thí nghiệm bàn nén hiện trường cho đất nền.

[5]. Nguyễn Ngọc Phúc (2014), “Hiệu quả gia cường móng nông và quy trình tính toán sử dụng giải pháp top-base”, Tạp chí kết cấu và công nghệ xây dựng, (14/I-2014), tr. 5-11.

[6]. R.withlow (1996), cơ học đất, tập II (bản dịch), NXB Giáo dục, Hà Nội.

[7]. Banseok Top Base Co., ltd, In-place Top base method – New foundation method on soft ground, Korea.

[8]. Jeong et al (2011), Method of analyzing load-settlement characteristics of Top-base foundation, Patent Application Publication, Pub. No: US 2011/0208445 A1, Pub. Date:  Aug. 25, 2011, United States.