STABILIZATION OF SOFT SOIL BY THE SOIL CEMENT COLUMN METHOD

PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐẤT – XI MĂNG (STABILIZATION OF SOFT SOIL BY THE SOIL CEMENT COLUMN METHOD)
 
 
 
1. Giới thiệu chung
 
Cọc đất–ximăng (Đ–XM) là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, gia cố nền móng cho các công trình xây dựng, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất yếu xung quanh đường hầm, gia cố nền đường, mố cầu dẫn...So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc Đ–XM có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu), thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác.
 
1.1. Ứng dụng của cọc đất – ximăng
 
- Làm giảm độ lún và tăng độ ổn định của nền đất đắp.
- Làm tăng độ ổn định của mái dốc, gia cố hố đào móng nông.
- Nền và móng cho công trình.
- Giảm áp lực đất chủ động, tăng áp lực đất bị động lên tường cừ ở hố đào sâu.
 
1.2. Các công trình thông dụng sử dụng công nghệ cột đất – ximăng:
 
- Công trình giao thông: nền đắp của đường bộ, đường sắt, đường dẫn đầu cầu, bến bãi đỗ xe, cảng container……
- Móng bồn bể chứa. Nền móng nhà công nghiệp
- Các loại hố đào.
- Các vùng đất lấn biển, san lấp ven sông.
 
1.3. Hiệu quả từ việc sử dụng công nghệ gia cố đất nền bằng cột đất – ximăng:
 
- Kinh tế, thời gian xử lý nhanh.
- Không gây ảnh hưởng tới các công trình lân cận.
 
1.4. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc ximăng - đất trên thế giới.
 
Tại Châu Âu, công nghệ cọc Đ-XM được nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan bắt đầu từ năm 1967. Nước ứng dụng công nghệ Đ-XM nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 1980-1996 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ. Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với
khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3.

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng xử lý bằng cọc Đ-XM ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3.

 
1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc ximăng - đất ở Việt Nam:
 
Tại Việt nam, việc áp dụng thi công đại trà gia cố nền đất sử dụng công nghệ khô trộn sâu – thi công cọc Đ-XM bắt đầu được tiến hành từ những năm đầu thế kỷ 21. Năm 2001, tập đoàn Hercules của Thuỵ điển hợp tác với Công ty CP Phát triển kỹ thuật xây dựng( TDC) thuộc Tổng công ty xây dựng Hà nội đã thi công xử lý nền móng cho 08 bể chứa xăng dầu có đường kính 21m, cao 9m ( dung tích 3000m3 / bể) của công trình Tổng kho xăng dầu Cần thơ bằng cọc đất xi măng. Từ năm 2002 đến 2005 đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc Đ-XM vào xây dựng các công trình trên nền đất, như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m cọc Đ-XM có đường kính 0,6m , gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng), dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu, các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong khoảng 20m. 

Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản. Đề tài đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng XM đến tính chất của cọc Đ-XM,... nhằm ứng dụng cọc Đ-XM vào xử lý đất yếu, chống thấm cho các công trình thuỷ lợi. Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà
Nam), Cống Rạch C (Long An)...Tại thành phố Đà Nẵng, cọc Đ- XM được ứng dụng ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: Làm tường trong đất và làm cọc thay cọc nhồi.
 
Tại Tp. Hồ Chí Minh, cọc Đ-XM được sử dụng trong dự án Đại lộ Đông Tây, building Saigon Times Square.. Hiện nay, các kỹ sư hãng Orbitec đang đề xuất sử dụng cọc Đ-XM để chống mất ổn định công trình hồ bán nguyệt – khu đô thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) cũng kiến nghị chọn cọc Đ-XM xử lý đất yếu.
 
2. Nguyên tắc gia cố đất nền
 
Cọc Đ-XM được gia cố là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố với hỗn hợp ximăng được phun xuống thông qua thiết bị khoan trộn. Cột gia cố tạo thành bởi hỗn hợp đất tại chỗ và chất kết dính, mà thông thường là vôi và ximăng. Mũi trộn được đưa xuống đất bằng cách khoan xoay, khi tới độ sâu thiết kế, mũi trộn đảo chiều ngược lại và đồng thời rút dần lên, trộn đất tại chỗ với chất gia cố. Trong su