TCVN 9355:2012 Tiêu chuẩn quốc gia về Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9355:2012

GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẢNG BẤC THẤM THOÁT NƯỚC

Ground improvement by pretabricated vertical drain (PVD)

Lời nói đầu

TCVN 9355:2012 được chuyển đổi từ TCXD 245:2000 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9355:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẢNG BẤC THẤM THOÁT NƯỚC

Ground improvement by pretabricated vertical drain (PVD)

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định những nguyên tắc cơ bản về khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu việc gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước;

CHÚ THÍCH: Các chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể do các nhà thầu tư vấn và thi công thực hiện.

2 Tiêu chuẩn viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4200:2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định tính nén lún trong phòng thí nghiệm.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này có sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:

3.1

Bấc thấm (Prefabricated)

Vật thoát nước chế tạo sẵn gồm lõi bằng polypropylene, có tiết diện dạng băng hoặc tròn, bên ngoài được bọc vỏ lọc bằng vải địa kĩ thuật không dệt tạo thành từ các sợi gắn kết bằng biện pháp cơ học, hóa học hoặc gia nhiệt.

3.2

Bấc thấm dạng băng (Band prefabricated)

Bấc thấm dạng băng thường có chiều rộng 100 mm, dày từ 2 mm đến 10 mm lõi có dạng máng, dạng bản hoặc lưới chéo và cuốn thành cuộn có tổng chiều dài hàng trăm mét.

3.3

Bấc thấm dạng tròn (Rolled prefabricated)

Lõi bấc thấm tròn là ống có gờ, thân có lỗ, đường kính ngoài của lõi 50 mm, đường kính trong 45 mm, có khả năng chống bẹp, chống lão hóa, chịu được va đập và lực kéo.

3.4

Gia tải nén trước (Compression load)

Biện pháp tác dụng áp lực tạm thời lên nền đất yếu để tạo độ lún trước khi xây dựng công trình; kết hợp với giải pháp thoát nước sẽ tăng nhanh quá trình ép thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh tốc độ cố kết của đất yếu, làm cho nền được lún trước, lún ổn định.

3.5

Vải địa kĩ thuật (Geotechnical tabric)

Vải sản xuất từ polymer tổng hợp, sợi liên tục, không dệt, dệt và kết hợp có độ bền cao và thấm nước tốt. Vải địa kĩ thuật không dệt chủ yếu dùng để ngăn cách giữa lớp bùn yếu với lớp đệm cát trên đầu bấc thấm. Vải dệt và vải kết hợp thường được dùng để tăng cường khả năng chống trượt cho khối đắp. Vải địa kĩ thuật còn dùng để cấu tạo tầng lọc ngược.

3.6

Đất yếu (Ground)

Đất phải xử lí, gia cố mới có thể dùng làm nền cho móng công trình. Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái dẻo nhão. Những loại đất này thường có độ sệt lớn (IL > 1), có hệ số rỗng lớn (e > 1), có góc ma sát trong nhỏ (j < 10°), có lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C < 15 kPa, có lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường C_u < 35 kPa, có sức chống mũi xuyên tĩnh q_c < 0,1 MPa, có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N < 5.

4 Quy định chung

4.1 Bấc thấm thoát nước được dùng để gia cố nền đất yếu cho các loại công trình sau:

- Xây dựng nền đường trên đất yếu có yêu cầu tăng nhanh tốc độ cố kết và tăng nhanh cường độ của đất yếu để đảm bảo ổn định nền đắp và hạn chế độ lún trước khi làm kết cấu áo đường;

- Tôn nền trên đất yếu để làm mặt bằng chứa vật liệu, để xây dựng các kho chứa một tầng, để xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp loại nhỏ có tải trọng phân bố trên diện rộng (sau khi nền đã lún đến ổn định).

4.2 Việc gia tải trước (đến trị số bằng hoặc lớn hơn cường độ tải trọng công trình tác dụng lên nền) được khuyến nghị áp dụng trong mọi trường hợp khả thi.

4.3 Khi sử dụng bấc thấm phải chú ý:

- Sự phá vỡ kết cấu đất khi thi công. Sự phá hỏng kết cấu này làm tăng tổng độ lún và làm giảm sức kháng cắt của đất;

- Phạm vi chiều sâu thực sự có hiệu quả của bấc thấm;

- Giá trị tải trọng nén trước để việc thoát nước lỗ rỗng và cố kết đất có hiệu quả.

5 Yêu cầu thiết kế

5.1 Những tài liệu cần thiết để thiết kế

5.1.1 Hồ sơ thiết kế sơ bộ (hay thiết kế tiền khả thi) của công trình.

5.1.2 Hồ sơ khảo sát công trình

(Chú ý các chỉ tiêu cơ lý quan trọng của đất nền như: lực dính C, góc ma sát trong j, sức kháng cắt không thoát nước C_u bằng thì nghiệm cắt cánh hiện trường hoặc thí nghiệm nén ba trục, hệ số thấm k, hệ số cố kết C_v, hệ số nén lún a, môđun tổng biến dạng E₀).

5.1.3 Tài liệu điều tra về vật liệu địa phương như: nguồn cung cấp cát hạt trung, cát hạt thô, vật liệu gia tải, bấc thấm và vải địa kĩ thuật.

5.1.4 Thời gian và tiến độ thi công công trình.

5.2 Thiết kế cấu tạo chung

Nguyên tắc thiết kế cấu tạo xử lí nền đất yếu bằng bấc thấm thể hiện ở Hình 1:

CHÚ DẪN:

1) Phần đắp gia tải nén trước

2) Nền đắp

3) Đệm cát

4) Bấc thấm

5) Nền đất yếu

6) Vải địa kỹ thuật

7) Mốc đo lún

8) Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng

Hình 1- Cấu tạo xử lí nền đất yếu

5.3 Yêu cầu kĩ thuật của bấc thấm

Bấc thấm phải đạt các chỉ tiêu cơ lí sau:

- Cường độ chịu kéo (cặp hết chiều rộng bấc thấm) không dưới 1,6 kN;

- Độ giãn dài (cặp hết chiều rộng bấc thấm) lớn hơn 20 %;

- Khả năng thoát nước dưới áp lực 10 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ 80 x 10^-6 m³/s đến 140 x 10^-6 m³/s;

- Khả năng thoát nước dưới áp lực 400 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ 60 x 10^-6 m³/s đến 80 x 10^-6 m³/s.

5.4 Yêu cầu kĩ thuật của vải địa kĩ thuật

Vải địa kĩ thuật phải có các chỉ tiêu cơ lí sau:

- Cường độ chịu kéo không dưới 1,0 kN;

- Độ giãn dài < 65 %;

- Khả năng chống xuyên thủng từ 1 500 N đến 5 000 N;

- Kích thước lỗ vải 090 < 0,15 mm;

- Hệ số thấm của vải: ≤ 1,4 x 10^-4 m/s.

5.5 Thiết kế đệm cát trên đầu bấc thấm

5.5.1 Chiều dày tầng đệm cát tối thiểu là 50 cm và phải có biện pháp đảm bảo thoát nước ngang trong toàn bộ quá trình xử lý nền, chịu được tải trọng của xe máy thi công cắm bấc thấm, cắm được bấc thấm qua tầng đệm cát dễ dàng và thoát nước tốt.

CHÚ THÍCH: Có thể dùng bấc thấm thoát nước ngang thay cho đệm cát.

5.5.2 Cát để làm tầng đệm cát phải là cát thô hoặc cát trung, đạt các yêu cầu sau:

- Tỉ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,5 mm phải chiếm trên 50 %;

- Tỉ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,14 mm không quá 10 %;

- Hệ số thấm của cát không nhỏ hơn 10-4 m/s;

- Hàm lượng hữu cơ không quá 5 %.

5.5.3 Độ đầm nén của lớp đệm cát phải thỏa mãn hai điều kiện:

- Máy thi công di chuyển và làm việc ổn định;

- Phù hợp độ chặt K yêu cầu trong kết cấu nền đắp.

5.5.4 Trong phạm vi chiều cao tầng đệm cát và dọc theo chu vi (biên) tầng đệm cát phải có tầng lọc ngược thiết kế bằng sỏi đá theo cấp phối chọn lọc hoặc sử dụng vải địa kĩ thuật.

5.5.5 Sử dụng vải địa kĩ thuật

- Khi nền là đất yếu ở trạng thái dẻo nhão, có khả năng làm nhiễm bẩn lớp đệm cát trực tiếp bên trên đầu bấc thấm thì dùng vải địa kĩ thuật ngăn cách lớp đất yếu và lớp đệm cát.

- Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng khả năng chống trượt của khối đắp khi cần thiết;

- Sử dụng vải địa kỹ thuật để làm kết cấu tầng lọc ngược.

CHÚ THÍCH: Khi lớp đất yếu không làm nhiễm bẩn tầng đệm cát thoát nước trên đầu bấc thấm thì không cần dùng vải địa kỹ thuật.

5.6 Tính toán bố trí bấc thấm

5.6.1 Nền đất có cắm bấc thấm dưới tác dụng của tải trọng sẽ cố kết theo sơ đồ bài toán đối xứng trục. Áp lực nước lỗ rỗng và độ cố kết U biến đổi theo thời gian t tùy thuộc khoảng cách bấc thấm L và các tính chất cơ lí của đất (chiều dày h, hệ số cố kết C_vz, C_vh). Bài toán này có thể giải quyết bằng máy tính với phần mềm chuyên dụng, hoặc có thể tính bằng tay (xem Phụ lục A, Phụ lục B).

5.6.2 Tính toán bố trí bấc thấm phải xuất phát từ yêu cầu đối với mức độ cố kết cần đạt được hoặc tốc độ lún dự báo còn lại trước khi xây dựng công trình. Trường hợp chung mức độ cố kết phải đạt được tối thiểu U = 90 %. Đối với đường cấp cao có thể áp dụng yêu cầu về tốc độ lún dự báo còn lại là dưới 2 cm/năm. Đối với công trình dân dụng và công nghiệp thì độ cố kết yêu cầu là U > 90 %.

5.6.3 Tính toán mật độ bấc thấm theo nguyên tắc thử dần với các cự li cắm bấc thấm khác nhau.

Để không làm xáo động đất quá lớn, khoảng cách giữa các bấc thấm quy định tối thiểu là 1,30 m. Để đảm bảo hiệu quả làm việc của mạng lưới bấc thấm, khoảng cách giữa các bấc thấm không quá 2,20 m. Khi xác định khoảng cách bấc thấm phải chú ý đến điều kiện địa chất công trình cụ thể bấc thấm làm việc có hiệu quả tốt nhất.

5.6.4 Tính toán khoảng cách bấc thấm có thể tham khảo Phụ lục A.

5.6.5 Quy định về bố trí bấc thấm như sau:

- Phải bố trí bấc thấm phân bố đều trên mặt bằng của công trình có điều kiện địa chất công trình như nhau.

- Đối với công trình dân dụng và công nghiệp bấc thấm được bố trí ngay dưới móng công trình và ra ngoài mép công trình một khoảng bằng 0,2 bề rộng đáy móng.

- Đối với công trình đường thì phải bố trí bấc thấm đến chân mái dốc của nền đắp.

- Bố trí mạng lưới bấc thấm có thể theo hình tam giác đều hoặc theo hình ô vuông.

5.6.6 Chiều dài của bấc thấm phải bố trí hết chiều sâu tầng chịu nén H_a của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình. Chiều sâu tầng chịu nén kết thúc ở điểm có d_z trong khoảng 0,1 d_vz đến 0,2 d_vz, trong đó d_z là ứng suất nén do tải trọng công trình gây ra tại độ sâu z và d_vz là ứng suất nén do tải trọng các lớp đất bên trên gây nên ở trạng thái tự nhiên. Giá trị cụ thể của H_a do thiết kế tính toán cụ thể cho từng loại công trình.

5.6.7 Khi xác định chiều dài cắm bấc thấm phải đồng thời xét đến các trường hợp sau:

- Nếu chiều sâu tầng chịu nén H_a nhỏ hơn chiều dày tầng đất yếu thì bấc thấm chỉ cần cắm hết chiều sâu tầng chịu nén;

- Chiều dài bấc thấm có thể giới hạn ở độ sâu có ứng suất do tải trọng công trình gây ra cân bằng với áp lực tiền cố kết của đất d_z = d_pz (xác định áp lực tiền cố kết s_pz theoTCVN 4200:2012);

- Khi lớp đất yếu quá dày, bề rộng công trình quá lớn cần chú ý chiều sâu thực sự hiệu quả của bấc thấm;

- Trong trường hợp bên dưới H_a có tầng cát chứa nước có áp thì không cắm bấc thấm vào tầng cát đó.

5.7 Dự báo độ lún

5.7.1 Để bảo đảm việc dự báo độ lún gần với thực tế cần phải có số liệu đầu vào (tải trọng công trình, tính chất đất nền và thời gian chất tải) chính xác. Phải hết sức chú ý độ tin cậy của các thí nghiệm và sự lựa chọn các chỉ tiêu tính toán về cơ lí đất.

5.7.2 Sai số cho phép của độ lún dự báo không quá 10 % đối với nhà và 25 % đối với đường.

5.7.3 Việc tính toán độ lún dự báo có thể tham khảo Phụ lục B.

5.8 Thiết kế các loại quan trắc

5.7.1 Khi sử dụng bấc thấm phải có hệ thống quan trắc để kiểm tra các dự báo thiết kế và điều chỉnh bổ sung khi cần thiết.

5.8.2 Thiết bị đo lún có nguyên lí cấu tạo như Hình 2.

- Đế mốc đo lún phải đặt trên lớp vải địa kĩ thuật ngăn cách giữa nền đất yếu và đệm cát. Trường hợp không có lớp vải địa kĩ thuật thì đế này đặt ở giữa lớp đệm cát;

- Chiều dài của ống nhựa có chứa ống thép phải cao hơn mặt nền đất đắp khoảng 20 cm;

- Số lượng và vị trí đặt mốc đo lún do người thiết kế quy định sao cho có thể biết được độ lún của toàn bộ diện tích nền đắp.

5.8.3 Đo chuyển vị ngang

- Mốc quan trắc chuyển vị ngang được bố trí trung bình 10 m trên một trắc ngang trong điều kiện địa chất phức tạp. Trong điều kiện thông thường thì bố trí sáu mốc (mỗi bên ba mốc). Cự li giữa các mốc là 5 m và 10 m. Mốc thứ nhất cách chân mái dốc nền đắp 2 m. Mốc quan trắc chuyển vị ngang làm bằng gỗ tiết diện (10 x 10) cm đầu có đinh mũ. Mốc được đóng sâu vào tầng đất tối thiểu là 1 m và cao lên mặt đất từ 2 m đến 3 m;

- Mốc chuẩn đặt máy quan trắc phải bố trí ít nhất hai điểm cho một công trình và phải đặt ngoài phạm vi ảnh hưởng của quá trình lún và chuyển vị.

Bản word | Bản gốc