Một số vấn đề kỹ thuật trong thiết kế khối đắp trên nền cọc
| Nhu cầu xây dựng hạ tầng ngày càng tăng dẫn đến có những công trình phải xây dựng trên nền đất yếu, chính vì vậy, cần phải có các giải pháp xử lý. Một trong các phương pháp xử lý nền đất yếu là sử dụng cọc (piled embankment). Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm và có giá thành ngày càng thấp. Bài viết này giới thiệu một số vấn đề chủ yếu liên quan đến kỹ thuật thiết kế khối đắp trên nền đất yếu nhằm cung cấp cho người đọc những khái niệm bước đầu khi tiếp cận với công nghệ này. I. TỔNG QUAN Ngay từ thời cổ đại, con người đã sử dụng cọc cây để đóng vào đất như một hình thức gia cường đất. Từ thế kỷ XII, người Đức đã dùng các cọc cây đóng ken sít vào nhau để gia cố nền pháo đài Gifhorn được gọi là phương pháp Spickpfahle. Tại Indonesia, phương pháp đóng cọc cây có tên gọi là phương pháp Cerucuk đã được dùng từ lâu [2]. Ở Việt Nam, sử dụng cọc tre, cọc tràm để gia cố nền móng công trình khá phổ biến. Trong những năm gần đây cũng có nhiều dự án sử dụng cọc ống ứng suất trước để gia cố nền khối đắp.
Trên Thế giới,1kỹ thuật gia cố đất bằng cọc (thường sử dụng cọc bê tông cốt thép (BTCT), cọc ống BTCT) được ứng dụng nhiều trong xây dựng nền đường sắt, đường bộ. Vải địa kỹ thuật (ĐKT) được lắp đặt trên mũ cọc như là một lớp đệm gia cố. Do có sự biến dạng khác nhau giữa các cọc nên có sự phân bố lại ứng suất trong khối đắp theo cơ chế hiệu ứng vòm, vải ĐKT sẽ gánh chịu một phần tải trọng thông qua sức chịu kéo. Phần còn lại sẽ truyền vào cọc và chuyển lên tầng đất sâu hơn hoặc lớp đất cứng phía dưới. Khi đóng cọc treo, việc giảm lún sẽ không đạt được như cọc chống. Tuy nhiên nó lại tạo ra được sự đồng nhất về lún tốt hơn so với cọc chống. Hiện tồn tại nhiều quy trình hướng dẫn thiết kế khối đắp trên nền cọc như BS 8006 (Anh), EBGEO 2004 (Đức)... Trong đó BS 8006 là thông dụng nhất vì tiện lợi cho các kỹ sư trong thực hành. EBGEO 2004 là phương pháp mới, đi sâu vào cách tiếp cận hiệu ứng vòm. BS 8006 nghiên cứu cơ chế làm việc của khối đắp trên nền cọc với các điều kiện sau:
II. HIỆU ỨNG VÒM 2.1 Định nghĩa về Hiệu ứng vòm Terzaghi là người đưa ra quan điểm hiệu ứng vòm trong quyển lý thuyết cơ học đất năm 1943. Ban đầu, áp suất thẳng đứng lên nền đất tự nhiên là bằng khả năng chịu tải của nền. Sau đó do việc lún dần dần vùng đất xung quanh các cọc sẽ làm võng vật liệu đắp phía trên, sự chuyển động đó làm xuất hiện sức kháng cắt ở mặt bên giữa một khối bị lún xuống và khối trên cọc đứng yên. Hậu quả là áp lực tổng cộng lên vùng bị võng sẽ giảm, trong khi vùng đứng yên trên đỉnh cọc làm tăng tải trọng lên cọc với cùng một giá trị tương ứng. Khi độ võng đã đặt đến giới hạn sẽ sinh ra mặt phá hoại giữa 2 mặt trượt lên nhau hình thành theo dạng vòm, bắt đầu từ đỉnh cọc lan dần lên bề mặt. Phương pháp thiết kế được giới thiệu ở Anh (như BS8006, 1995; Hewlett & Randolph,1988; Guio, 1987) đều xem ứng suất tại vòm lõm nằm giữa hai cọc phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách giữa các cọc. Trị số ứng suất này cũng được sử dụng để tính toán lớp lưới Địa kỹ thuật rải trên đầu cọc. Tuy nhiên, cách xác định tải trọng có sự khác nhau giữa các tác giả. Công trình này nghiên cứu và mô hình hóa hiệu ứng vòm sử dụng các mô hình toán 2D và 3D trong đất đắp hạt thô. Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ giữa chiều cao khối đắp và khoảng cách giữa các cọc là một thông số hết sức quan trọng Xu hướng lún không đều xuất hiện giữa các cọc cứng và đất nền, gây ra hiện tượng đất đắp ngay phía trên nền đất trong khoảng giữa 2 cọc sẽ lún nhiều hơn là đất đắp trên mũi cọc. Hiện tượng này gây ra biến dạng và một mặt phẳng cắt, sau đó ứng suất cắt sẽ được phân bố lại trong khối đất đắp để truyền xuống cọc và giảm tải cho nền đất yếu giữa 2 cọc. Sơ đồ truyền tải trọng khối đắp lền nền - cọc như hình 2. Các khối đắp được đầm nện tốt sẽ phát huy tốt nhất hiệu ứng này.
Có rất nhiều quan điểm và mô hình về hiệu ứng vòm đã được đề xuất, kể cả về lý thuyết chung đến xem xét cụ thể trong một bài toán cọc gia cố nền khối đắp. Terzaghi (1943) là người đầu tiên đề nghị mô hình mặt phẳng cắt thẳng đứng. Hewlett & Randalph (1988) đề xuất mô hình vòm bán tròn và giả thuyết này được sử dụng trong BS 8006 (1995)… Tuy nhiên, cho đến nay chưa có mô hình nào đạt được sự thống nhất hoàn toàn trong giới địa kỹ thuật quốc tế. Dưới đây sẽ giới thiệu một số mô hình nói trên, với các giả thiết sau:
Chi tiết bài viết xem tại đây: Một số vấn đề kỹ thuật trong thiết kế khối đắ trên nền cọc Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Quốc Dũng Nguồn: Tạp chí KH&CN Thủy lợi Viện KHTLVN |
Các bài viết khác
Bãi bỏ một số Thông tư ban hành Quy chuẩn lĩnh vực xây dựng công trình Thủy lợi(09/11/2022)
Công trình Hồ chứa nước Đồng Mít, tỉnh Bình Định do HEC khảo sát thiết kế đã phát huy hiệu quả(12/04/2022)
Vai trò, trách nhiệm của Nhà nước, người hưởng lợi trong đầu tư xây dựng công trình thủy lợi(17/01/2018)
Vận hành hồ chứa, kiểm soát lũ nhờ công nghệ mới(30/10/2017)
Ứng dụng công nghệ trong thoát nước, chống ngập: Nhiều tiện ích(14/09/2017)
Hội thảo quốc tế về Công nghệ Neoweb của Israel (PRS-Neoweb) và Neoweb của Nga (Geocord) trong lĩnh vực thủy lợi(22/06/2017)
Tính khoảng tin cậy 95% của cấp độ bền (B)(22/04/2014)
Quan trắc nhiệt (thermalmonitoring) – một phương pháp hữu hiệu trong quan trắc hiện tượng rò rỉ và xói mòn trong lòng đê và đập đất(31/03/2014)
Quan trắc công trình thủy lợi: Hiện trạng và giải pháp(31/03/2014)
Trượt lở đất và giải pháp khắc phục(20/03/2014)
Tràn sự cố - một giải pháp an toàn cho hồ chứa Thủy lợi, Thủy điện(13/03/2014)
Cửa van và thiết bị điều khiển cho các cống thuộc Dự án chống ngập úng thành phố Hồ Chí Minh(12/03/2014)
Tin mới
Thông báo về việc miễn nhiệm Người phụ trách quản trị Công ty
30/01/2026Báo cáo tình hình quản trị công ty năm 2025 số 01/2026/BC-HĐQT ngày 21/01/2026 của Tổng công ty tư vấn xây dựng Thuỷ lợi Việt Nam - CTCP
21/01/2026HEJ: Danh sách cổ đông nhà nước, cổ đông lớn
31/12/2025Báo cáo về thay đổi sở hữu của cổ đông lớn, nhà đầu tư: Công ty cổ phần đầu tư phát triển ASIA GLOBAL
30/12/2025Báo cáo về ngày trở thành nhà đầu tư nắm giữ từ 5% trở lên cổ phiếu HEJ
24/12/2025
