TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 9403:2012
GIA CÓ ĐẤT NỀN YẾU - PHƯƠNG PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Stabilization of soft soil- The soil cement column method
Lời nói đầu
TCVN 9403:2012 được chuyển đổi từ TCXDVN 385:2006 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 9403:2012 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 - PHƯƠNG PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Stabilization of soft soil - The soil cement column method
1. Phạm vi áp dụng
1.1. Tiêu chuẩn này quy định những yêu cầu kỹ thuật về khảo sát - thí nghiệm, thiết kế, thi công và nghiệm thu trụ đất xi măng dùng để xử lý - gia cố nền đất yếu trong xây dựng nhà và công trình có tải trọng nhẹ, khối đắp, cũng như trong ổn định mái dốc...
1.2. Công nghệ thi công xét đến trong tiêu chuẩn này là công nghệ trộn sâu, bao gồm:
a) Trộn bơi cần trộn quay cơ học, không lấy đất lên (xem Phụ lục A);
b) Độ sâu xử lý nền đất tối thiểu 3 m;
c) Hình dáng và bố trí đa dạng gồm trụ đơn, mảng, khối, tường, và tổ hợp;
d) Xử lý đất tự nhiên, đất lấp, bãi thải...;
e) Các phương pháp gia cố nền dùng công nghệ tương tự đang có (phương pháp phun áp cao, phương pháp phối hợp, gia cố toàn khối) chỉ cập nhật một phần trong tiêu chuẩn này (xem Phụ lục A).
Các tài liệu viện dẫn sau rất 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 9362:2012, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
TCVN 9354:2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng.
TCVN 9393:2012, Cọc - Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục.
3. Thuật ngữ và định nghĩa
3.1
Trụ đất xi măng (Soil-Cement Column)
Trụ tròn bằng hỗn hợp đất - xi măng, hay đất - vữa xi măng được chế tạo bằng cách trộn cơ học xi măng hoặc vữa xi măng với đất tại chỗ (in - situ).
3.2
Trộn khô (Dry mixing)
Quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn bột xi măng khô với đất có hoặc không có phụ gia.
3.3
Trộn ướt (Wet mixing)
Quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn vữa xi măng gồm nước, xi măng, có hoặc không có phụ gia với đất.
3.4
Xuyên cánh (Wing penetration)
Thiết bị xuyên tĩnh có cánh gần bằng đường kính trụ để kiểm tra chất lượng thi công trụ.
4. Quy định chung
4.1. Thiết kế, thi công gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng cần tuân theo quy trình sau:
a) Khảo sát địa chất công trình, thí nghiệm xác định hàm lượng xi măng thích hợp trong phòng thí nghiệm;
b) Thiết kế sơ bộ nền gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng của kết cấu bên trên (căn cứ vào kết quả thí nghiệm mẫu trong phòng và kinh nghiệm tích lũy);
c) Thi công trụ thử bằng thiết bị dự kiến sử dụng;
d) Tiến hành các thí nghiệm kiểm tra (xuyên cánh, xuyên tĩnh, nén tĩnh, lấy mẫu...);
e) So sánh với các kết quả thí nghiệm trong phòng, đánh giá lại các chỉ tiêu cần thiết;
f) Điều chỉnh thiết kế (hàm lượng chất gia cố, chiều dài hoặc khoảng cách giữa các trụ);
g) Thi công đại trà theo công nghệ đã đạt yêu cầu và tiến hành kiểm tra chất lượng phục vụ nghiệm thu.
4.2. Tuy cùng một tỷ lệ pha trộn nhưng luôn có sự khác nhau giữa mẫu chế bị trong phòng và thực tế thi công bằng các thiết bị ngoài hiện trường, cho nên việc thi công trụ thử, tìm hiệu quả gia cố tối ưu là quy định bắt buộc. Trụ thử phải thi công ngoài công trình để có thể tiến hành thí nghiệm kiểm tra. Số lượng trụ thử do tư vấn thiết kế quyết định, nhưng không ít hơn 2 trụ cho mỗi loại thiết bị và công nghệ.
Dự án trụ đất xi măng được tiến hành theo quy trình lặp, quyết định thi công đại trà chỉ có thể đưa ra sau khi đã thi công và thí nghiệm trụ thử đạt yêu cầu.
Tất cả các thông tin cần thiết để phục vụ dự án cần được cung cấp cho thiết kế, trong đó kinh nghiệm tích lũy của nhà thầu thi công và tư vấn thiết kế có vai trò quan trọng.
4.3. Các thông tin cần thiết để triển khai dự án đất xi măng
a) Hồ sơ pháp lý;
b) Hồ sơ năng lực, kinh nghiệm của nhà thầu và hệ thống quản lý chất lượng;
c) Các công trình ngầm và công trình xung quanh;
d) Đặc điểm kỹ thuật của công trình;
e) Kinh nghiệm thi công trộn sâu từ trước hoặc công trình xây dựng gần kề, bao gồm cả kết quả thí nghiệm hiện trường cấp cho thiết kế;
f) Chương trình, kế hoạch xây dựng kể cả tiến độ chất tải và gia tải trước;
g) Tiến độ triển khai thí nghiệm, quy trình nghiệm thu vật liệu đưa vào công trình;
h) Tất cả các yêu cầu phát sinh hoặc sửa đổi cần được xác lập và phê duyệt trước khi bắt đầu thi công;
i) Định mức và đơn giá thi công.
5. Khảo sát địa kỹ thuật
5.1. Phần chung
5.1.1. Công tác khảo sát địa kỹ thuật được thực hiện theo đề cương được duyệt. Đề cương khảo sát do thiết kế lập dựa theo đặc điểm và quy mô của công trình sẽ xây dựng, tham khảo các quy định trong các tiêu chuẩn khảo sát địa kỹ thuật chuyên ngành (xây dựng, giao thông).
Chiều sâu khảo sát phải đủ để có thể dự tính độ lún của công trình; khi không có lớp đất cứng thì chiều sâu khoan đến độ sâu không còn ảnh hưởng lún (ứng suất trong đất không vượt quá 10 % áp lực bản thân của đất tự nhiên).
5.1.2. Các thông tin cần cung cấp gồm thông tin phục vụ cho thiết kế, và thông tin phục vụ thi công (xem 5.2). Để có số liệu đầu vào cho thiết kế, công tác khảo sát địa kỹ thuật cần tiến hành càng sớm càng tốt, vì sự phát triển cường độ nền đất - xi măng phụ thuộc vào thời gian; để có thể chọn lựa phương án xử lý, ít nhất phải có kết quả thí nghiệm mẫu trong phòng sau 28 ngày bảo dưỡng cho phương pháp trộn ướt và 90 ngày cho phương pháp trộn khô.
Thí nghiệm trong phòng và hiện trường tuân theo các quy định hiện hành.
5.1.3. Kinh nghiệm thi công trộn sâu ở các công trình có điều kiện địa chất tương tự được tham khảo để quyết định quy mô khảo sát.
5.1.4. Số liệu khảo sát tại các công trình lân cận chỉ chấp nhận sau khi được kiểm chứng cẩn trọng (kết quả xuyên tĩnh, cắt cánh, đo áp lực ngang và các thí nghiệm khác).
5.1.5. Hố khoan hoặc hố đào khảo sát được bịt kín tránh ảnh hưởng của nước ngầm hoặc thi công trụ sau này.
5.2. Thông tin chi tiết
5.2.1. Báo cáo khảo sát cần cấp thêm thông tin về điều kiện đất nền để thi công trộn sâu:
a) Thành phần, phân bố, chiều dày và trạng thái của lớp đất mặt, rễ cây, đất lấp.;
b) Hiện diện của cuội, tảng lăn, đá gây khó khăn cho thi công;
c) Hiện diện của đất có khả năng trương nở;
d) Hang, hố, khe nứt;
e) Cao độ nước có áp, sự thay đổi của nó và khả năng phun trào;
f) Chất lượng nước ngầm (độ ô nhiễm, độ ăn mòn, pH, chủng loại và hàm lượng ion...).
5.2.2. Đặc trưng vật lý
a) Giới hạn chảy, dẻo;
b) Phân loại;
c) Dung trọng;
d) Thành phần hạt;
e) Thành phần khoáng;
f) Độ ẩm tự nhiên;
g) Hàm lượng hữu cơ.
5.2.3. Đặc trưng cơ học
a) Biến dạng và cố kết;
b) Cường độ (kháng cắt, nén và kéo);
c) Tính thấm.
5.2.4. Đặc trưng môi trường, hóa học và sinh học (nếu cần thiết)
a) Số liệu thí nghiệm nhiễm bẩn;
b) Thí nghiệm lọc nước (thí nghiệm nước dùng được).
6. Vật liệu và sản phẩm
6.1. Phần chung
6.1.1. Thi công trộn sâu gồm thêm vào đất một số hoặc toàn bộ các thành phần sau:
a) Chất kết dính (xi măng, vữa xi măng);
b) Phụ gia;
c) Nước;
d) Chất độn (cát.);
e) Cốt thép.
6.1.2. Tất cả các vật liệu và sản phẩm dùng chế tạo trụ phải tuân theo các tiêu chuẩn liên quan hiện hành, và các quy định môi trường.
6.1.3. Vật liệu và sản phẩm phải đúng yêu cầu thiết kế.
6.1.4. Nguồn cung cấp vật liệu phải rõ xuất xứ, khi thay đổi phải được thông báo chấp thuận.
6.2. Lưu ý đặc biệt
6.2.1. Nước từ nguồn khác với nước sinh hoạt đã chấp thuận phải thí nghiệm kiểm tra
6.2.2. Dấu vết của các chất hóa học trong vật liệu được coi là gây ô nhiễm môi trường cần được đánh giá lại tác động môi trường.
7. Giải pháp thiết kế
7.1. Phần chung
7.1.1. Cường độ trụ tại hiện trường bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như tính chất của đất, điều kiện trộn, thiết bị và quy trình trộn, điều kiện dưỡng hộ ... Vì thế cường độ hiện trường rất khó xác định chính xác trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Điều quan trọng là cần xác lập và kiểm chứng cường độ hiện trường qua các bước bằng thí nghiệm mẫu trộn trong phòng, kinh nghiệm đã tích lũy, chế tạo trụ thử và thí nghiệm kiểm chứng. Thiết kế được sửa đổi nếu các yêu cầu không được đáp ứng đầy đủ.
7.1.2. Triển khai thiết kế dự án trộn sâu bao gồm thiết kế địa kỹ thuật và thiết kế công nghệ, là quá trình thiết kế lặp. Mục đích của thiết kế nhằm đưa ra các hồ sơ kỹ thuật có tính khả thi, đáp ứng tính an toàn, tính sử dụng, kinh tế và lâu dài, có chú ý đến tuổi thọ dự kiến của công trình. Thiết kế phải chịu trách nhiệm trong cả quá trình thi công và bảo trì.
7.1.3. Thiết kế địa kỹ thuật cho các dự án trộn sâu dựa trên các tiêu chuẩn liên quan, như thiết kế nền nhà và công trình, thiết kế tường chắn, ổn định mái dốc…., (Phụ lục B tổng kết các thông số chính tác động đến ổn định và độ lún).
7.1.4. Thiết kế sơ bộ dựa vào kết quả thí nghiệm mẫu trộn trong phòng và kinh nghiệm đã tích lũy, có xét đến khác biệt giữa kết quả thí nghiệm trong phòng và thực tế hiện trường (tham khảo Phụ lục B).
7.1.5. Thí nghiệm có thể chưa đủ để kiểm chứng sự thỏa đáng của biện pháp xử lý. Việc giám sát, quan trắc và ghi chép cần được tiến hành trong khi thi công trộn sâu và khi thi công công trình bên trên.
7.2. Cơ sở thiết kế
7.2.1. Điều kiện chịu tải, khí hậu, thủy lực, giới hạn độ lún, độ đẩy trồi, độ nghiêng, độ lún lệch của nhà và công trình.
7.2.2. Giới hạn về môi trường trong thi công như tiếng ồn, xung động, ô nhiễm không khí và nước, tác động đến công trình xung quanh.
7.2.3. Bố trí trụ trên mặt bằng, sai số do hạn chế của thiết bị trộn, sai số về góc nghiêng, vị trí.
7.2.4. Sửa đổi do tình trạng chưa lường trước như thay đổi thực chất điều kiện đất nền và thủy lực, phải được báo cáo kịp thời.
7.2.5. Hậu quả của việc để lộ các trụ chịu tác dụng hóa, lý được lưu ý trong thiết kế, đặc biệt trong môi trường biển hoặc điều kiện đất bị ô nhiễm.
7.3. Thí nghiệm hiện trường
7.3.1. Do tính chất của đết nền xử lý chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, kể cả quy trình thi công, cho nên việc thi công các trụ thử và các thí nghiệm hiện trường được tiến hành để xác nhận các yêu cầu trong thiết kế đã đạt hay chưa.
7.3.2. Kết quả thí nghiệm các đặc tính của mẫu chế tạo trong phòng thường lớn hơn mẫu tại hiện trường do quy trình trộn và bảo dưỡng không giống nhau, thí nghiệm hiện trường cho phép xác định các tương quan cần thiết.
Tùy theo chức năng của trụ mà quy định các thí nghiệm hiện trường thích ứng, có thể tham khảo Phụ lục B.
7.3.3. Khi trộn sâu được dùng để phòng chống ô nhiễm hoặc ngăn ngừa ảnh hưởng của chất phế thải hoặc các mục đích tương tự mà tương tác giữa xi măng và vật liệu hiện trường (in-situ) chưa dự tính được thì phải tiến hành thêm các thí nghiệm đặc biệt.
7.4. Nội dung hồ sơ thiết kế
7.4.1. Hồ sơ thiết kế cần trình bày công dụng và hình học của khối gia cố, đặc tính kỹ thuật của vật liệu hoặc sản phẩm đã xét trong thiết kế, các giai đoạn thi công, có thể gồm các thông tin sau:
a) Các yêu cầu cho trụ (cường độ, đặc tính biến dạng và tính thấm);
b) Chiều rộng của phần trùng nhau giữa các trụ cạnh nhau;
c) Sai số cho phép về chiều dài, đường kính, độ nghiêng và vị trí trên mặt bằng;
d) Bản vẽ biện pháp tổ chức thi công;
e) Tiến độ chất tải và chất tải trước;
f) Các thí nghiệm và quan trắc cần thiết;
g) Tiến độ lắp dựng cốt thép (nếu có);
h) Sức xuyên đầu mũi của máy trộn vào tầng chịu lực hoặc tầng không thấm (nếu có).
7.4.2. Khi nghiệm thu cần dựa vào kết quả thí nghiệm mẫu thân trụ, thiết kế nên chỉ định tuổi lấy mẫu, thiết bị và quy trình lấy mẫu.
7.4.3. Đối với thí nghiệm cơ học trên đất gia cố, thiết kế cần chỉ định điều kiện cho thí nghiệm và tiêu chí nghiệm thu. Dung sai đối với các thông số kỹ thuật nên được xem xét thích hợp với phương pháp thí nghiệm đã đề xuất, đặc biệt khi dùng phương pháp thí nghiệm gián tiếp, như mô tả trong Phụ lục B.
7.4.4. Thiết kế cần thuyết minh các trị số giới hạn của các thông số thiết kế địa kỹ thuật, cũng như các bước cần tiến hành khi các trị số này bị vượt quá.
8. Thi công
8.1. Biện pháp thi công
Trước khi thi công trộn sâu, cần làm sáng tỏ các vấn đề sau:
- Mục tiêu và phạm vi của công tác trộn sâu;
- Mô tả đất nền theo tiêu chuẩn khảo sát;
- Hình dáng của trụ;
- Phương pháp trộn sâu;
- Thiết bị trộn: hình dáng/ kích thước/cấu trúc của cần xoay, vị trí lỗ xuất xi măng, hình dáng và chiều dài của đầu trộn;
- Hành trình làm việc (khoan xuống và rút lên, trộn và trình tự thi công);
- Các thông số: chủng loại và thành phần xi măng, hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước/xi măng, phụ gia.;
- Phòng ngừa lún và đẩy trồi;
- Tổ chức hiện trường;
- Máy móc và thiết bị;
- Quản lý đất thải;
- Quy trình quản lý chất lượng;
- Quy trình xử lý khi có sự cố dừng thi công;
- Khả năng sửa đổi các thông số trộn trong khi thi công;
- Các phương pháp thí nghiệm kiểm chứng;
- Hồ sơ thi công (nhật ký, bản vẽ, biểu ghi chép);
- Đánh giá nguy cơ tác động đến môi trường và an toàn.
8.2. Chuẩn bị hiện trường
8.2.1. Việc chuẩn bị mặt bằng thi công theo quy định trong thiết kế và yêu cầu môi trường, gồm lối vào cho máy móc thiết bị, san lấp, thu dọn mặt bằng, tạo lớp chịu lực cho thiết bị, tiếp nhận, kiểm tra và lưu giữ vật liệu.
8.2.2. Tất cả vật liệu nhập vào công trường phải có chứng chỉ xuất xưởng và kết quả kiểm định theo đặc tính kỹ thuật đã được quy định trong thiết kế.
8.2.3. Kho chứa xi măng được bảo đảm chống ẩm, tránh tác động bất lợi trong sử dụng.
8.3. Thi công thử tại hiện trường
8.3.1. Trong trường hợp chưa có kinh nghiệm so sánh, cần thực hiện thi công thử tại hiện trường đại diện nhằm xác nhận các yêu cầu thiết kế và tạo lập các trị số kiểm soát tới hạn cho thiết bị, vật liệu, quy trình kỹ thuật cùng chủng loại khi thi công đại trà.
8.3.2. Các trị số kiểm soát thi công gồm:
- Tốc độ khoan xuống và rút lên;
- Tốc độ quay của đầu khoan;
- Áp lực khí nén (trộn khô);
- Tốc độ phun vữa(trộn ướt);
- Lượng vật liệu sử dụng.
8.4. Tổ chức thi công
8.4.1. Trước khi thi công vị trí của trụ trên mặt bằng phải được định vị;
8.4.2. Các sai số của trụ theo quy định trong thiết kế.
8.4.3. Hành trình gồm xuyên xuống, đầu trộn đuợc đưa xuống chiều sâu thiết kế, đất bị trộn và phá kết cấu, và rút lên, phun chất kết dính, kết thúc trộn và rời khỏi vị trí.
8.4.4. Trong trộn ướt, hành trình lại được sử dụng để tái phân bố vữa đến tỷ lệ quy định, trong lúc chờ đầu trộn vẫn được quay đều. Hành trình lại có thể phun thêm hoặc không phun vữa.
8.4.5.Tốc độ quay của đầu trộn và tốc độ xuyên xuống, rút lên của cần trộn được hiệu chỉnh để tạo ra đất xử lý tương đối đồng nhất.
8.4.6. Khi trộn khô, áp suất khí nén nên giữ thấp nhất có thể trong lúc trộn nhằm tránh dồn đọng khí (air entraiment) và chuyển dịch đất. Khối lượng xi măng dọc thân trụ và áp suất khí được ghi chép trong lúc thi công.
CHÚ THÍCH: Nếu áp suất khí quá thấp, xi măng có thể không được phân bố lên toàn tiết diện trụ.
8.4.7. Khi trộn ướt, vữa truyền vào đất bằng bơm tạo dòng chảy liên tục.
CHÚ THÍCH: Phương pháp trộn sâu có thể xem Phụ lục A.
8.4.8. Thiết bị ghi khối lượng xi măng và vữa phải được kiểm định.
8.4.9. Mẫu vữa trong trộn ướt được lấy và kiểm tra theo quy định trong thiết kế (tham khảo Phụ lục B).
9. Giám sát, thí nghiệm và quan trắc
Đăng nhận xét