Vấn đề :

Bài này giới thiệu về cơ chế, phát triển mới về kỹ thuật và ứng dụng của phương pháp gia tải chân không tăng nhanh tốc độ cố kết nền đất yếu dưới công trình. Sự phát triển mới bao gồm cả sử dụng thiết bị mới, sự mở rộng phương pháp, phân tích số mới.

Khái niệm :

Từ năm 1952, Kjellman đã đề xuất ý tưởng dùng phương pháp gia tải chân không để xử lý nền đất yếu khi làm công trình bên trên. Đã có một số tác giả công bố về phương pháp này như Holtz ( 1975); Chen và Bao ( 1983); Bergado và công sự ( 1998) ; Chu và cộng sự ( 2000); Indraratna và cộng sự (2005). Bằng phương pháp kết hợp thiết bị mới với công nghệ mới, phương pháp này đã có những cải thiện rõ rệt. Theo những nét chung thì sự thoát nước trong cát sử dụng phương pháp bấc thấm đã phân bố áp lực chân không và làm thoát ra nước lỗ rỗng. Áp lực chân không danh định là 80 kPa dùng khi thiết kế nhưng thực tế đôi khi áp lực này đạt đến 90 kPa. Khi tải lớn trên 80 kPa thường dùng hỗn hợp phương pháp hút chân không và gia tải.

Khi phải xử lý đất rất yếu, phương pháp hút chân không có hiệu quả nhanh hơn phương pháp gia tải đơn thuần. như là khi áp lực chân không 80 kPa thường được giữ không đổi trừ khi có tải tĩnh tác động thêm. Phương pháp hút chân không để tăng tải cũng rẻ hơn khi so sánh với chỉ gia tải với sức tải tương đương ( Chu và cộng sự ). Phương pháp gia tải hút chân không là bộ phận của quá trình cải tạo đất khi bùn sét vét từ đáy khi dùng vật liệu lấp để cải tạo đất. Bùn sét lấp làm vật liệu lấp thì phương pháp gia tải hút chân không rất tốt để gia cố lớp bùn sét. Hàng ngàn hecta đất ở Tianjin , Trung quốc, đã được cải tạo theo phương pháp này ( Chen và Bao , 1983 ; Yan và Chu , 2005). Những năm gần đây, kỹ thuật chân không tương tự đã sử dụng để cải thiện địa điểm xây dựng ( Lindhult và cộng sự , 1995). Các phương án dựa vào kỹ thuật chân không để gia cường cho độ ổn định của kết cấu tường chắn ( Miyazaki và cộng sự , 2005). Cơ chế gia tải kiểu chân không hoặc theo cách gia tải truyền thống , những phát minh mới thường liên quan đến thiết bị, máy móc mới, đến phương pháp tương tự số hóa được đề cập đến được giới thiệu như dưới đây.

Một thí dụ tại Hàn Quốc đã xử lý nền đất yếu dưới đoạn đường cao tốc rút thời gian cố kết nền đất đến ba năm. Xử lý hút chân không được thực hiện do công ty Vacuum Menard như minh họa khu vực và sơ đồ:

Bố trí sơ đồ thực hiện theo phương pháp kết hợp bấc thấm và hút chân không:

Khu nhà máy xử lý nước thải cũng tại Hàn Quốc ( 1995) cũng được Công ty Vacuum Menard thực hiện rút ngắn thời gian cố kết lớp đất yếu bên dưới rất đáng kể : hàng năm trời.

Nhiều công trình cần sử dụng sớm, không đủ kiên nhẫn đợi chờ thời gian cố kết lớp nền đất yếu bên dưới nên khi đưa vào sử dụng, công trình tiếp tục lún, sửa chữa lớp mặt biết bao cho vừa mà công trình còn tiếp tục lún. Đường Pháp Vân - Cầu Giẽ đưa vào sử dụng còn ghi đường còn chờ lún tiếp. Đường Văn Thánh vào thành phố Hồ Chí Minh cứ làm, cứ chữa, chưa bao giờ hết lún vì lớp đất bên dưới đã đủ độ cố kết để chịu lực đâu?

Ở nước ta gần đây, tại hai nhà máy điện khí Cà Mau đã dùng phương pháp gia tải hút chân không. Kết quả cho thấy có thể rút ngắn được thời gian cố kết của lớp sét yếu bão hòa nước dưới công trình đáng kể.

Một trong những băn khoăn là áp lực lỗ rỗng có cho phép thoát được nước để nhường chỗ cho hạt sét lấp đầy làm tăng độ cố kết hay không ? Ảnh hưởng do hút chân không sẽ ra sao khi tiến hành hút chân không? Bằng nhiều thực nghiệm, kết hợp giữa phương pháp hút chân không với chất tải tĩnh cùng với biện pháp bấc thấm ( thoát nước thẳng đứng ) ngày nay phương pháp này đã có những kết quả đáng kể. Bài dưới sẽ lý giải về biện pháp này.

Lần đầu tiên ở Việt Nam sử dụng phương pháp cố kết chân không tại khu vực khí điện đạm Cà Mau . Phương pháp cố kết chân không đã được áp dụng thành công ở một số nước, trên vùng xưa kia là cánh đồng. Ở nước ta, một diện tích 90ha được dành cho nhà máy liên hợp khí, điện, đạm. Giai đoạn I xây dựng nhà máy điện 720MW. Giai đoạn II là xây dựng nhà máy điện thứ 2 có cùng công suất và giai đoạn III là xây dựng nhà máy có công suất 800.000tấn/năm.

Các yêu cầu về thiết kế cho cố kết như sau:

+ Lún dư không được vượt quá 10cm/10 năm cho toàn bộ diện tích xây dựng, đối với mỗi cấp tải được xét.

+ Sức chịu tải nhỏ nhất là 2t/m² cho toàn bộ diện tích xây dựng, ngoại trừ:

+ Hạng mục nhà máy, yêu cầu có sức chịu tải là 5t/m²

+ Phía dưới tháp làm mát có sức chịu tải yêu cầu là 8t/m²

+ Dưới một số bồn chứa có sức chịu tải yêu cầu là 10t/m².

Bộ phận quan trọng nhất của nhà máy là phần chia nước của nhà máy, đòi hỏi phải được hoàn thành trong vòng 8 tháng từ khi bắt đầu đặt thiết bị tiêu nước thẳng đứng (bấc thấm), đầu tiên. Đây là thách thức về thời gian nên phương pháp gia tải chân không đã được áp dụng. Chúng tôi giới thiệu dưới đây nguyên lý của phương pháp gia tải chân không rút ngắn thời gian cố kết của đất yếu dưới lớp nền công trình.

...

Toàn bộ bài viết trên của PGS Lê Kiều bạn đọc quan tâm có thể download tại địa chỉ :  http://myfreefilehosting.com/f/2559103ec0_0.83MB