Nghiên cứu khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố bằng chất kết dính thu nhỏ đường kính phần dưới chân pf trong điều kiện nền đất khác nhau ở Việt Nam

y EXT Co. Ltd. from S. Korea in 2012 [2,7]. The PF column typically has three sections: the bigger head, the transitional cone, and the smaller tail. The larger head section of PF columns provides a better reinforced stiffness in the naturally weaker layers near surface. Thus, proper designed dimensions of the columns would provide better stiffness profile with depth, resulting in larger bearing capacity and saving adhesive material or cement [7]. This paper presents the results of numerical analyses to determine the bearing capacity of PF column at 4 locations with different geotechical conditions in the Mekong Delta. Results from numerical analysis: from the case indicates that by using the same amount of soil-cement mixed volumes, bearing capacity from a footing on PF columns can increase up to 1,5-1,8 times compared with that from the same footing on CDM columns; the case, tail of PF column are placed on well-drained ground (sand, sandy clay) bearing capacity increases significantly; and the bearing capacity of PF column does not change significantly (from 1-7%, about 3% on average) when the tail is at a certain depth placed in the soil layer with average bearing capacity or better soil. Keyword: Point foudation method, bearing capacity, numerical analyses 1. MỞ ĐẦU * Trụ đất gia cố bằng chất kết dính xi măng có thể kết hợp cùng phụ gia Bindearth (BD5000 hay BD6000), thu nhỏ đƣờng kính phần dƣới chân có tên gọi Point Foundation Method (PF method – phƣơng pháp PF), đƣợc công ty EXT giới thiệu lần đầu năm 2012 tại Hàn Quốc * Khoa Công trình, trường đại học Giao thông vận tải Email: nguyenducmanh@utc.edu.vn pttrang@utc.edu.vn [2,6,7,9]. Về bản chất, trụ đất gia cố PF là trụ đất gia cố xi măng gồm 3 phần, trên to dƣới nhỏ và đoạn chuyển tiếp dạng phễu, gia cố nền đất yếu tới độ sâu 40m, với công trình có tải trọng tới 300 - 400kN/m2 [6,7,9]. Việc thu nhỏ đƣờng kính phần chân trụ PF không chỉ giảm lƣợng chất kết dính khi gia cố, mà hơn hết nhờ mở rộng đƣờng kính phần trên cho phép tối ƣu chịu tải tác dụng trực tiếp từ công trình, đặc biệt với các công trình tải trọng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 46 phân bố đều (nền đƣờng đắp trên đất yếu) hay công trình trên móng nông tải trọng không quá lớn [2,6,7,9]. Kể từ lần đầu tiên giới thiệu ra thị trƣờng (2012), trụ đất gia cố PF đã đƣợc áp dụng rộng rãi với trên 150 dự án xây dựng công trình trên nền đất yếu là bến bãi, nhà công nghiệp, nền hay móng nông công trình giao thông ở Hàn Quốc. Tại Việt Nam, giải pháp công nghệ này còn rất mới mẻ, từ 2019 mới bắt đầu đƣợc áp dụng cho một vài công trình thực tế ở Ninh Bình và Vĩnh Phúc. Và cũng đến nay, ngoài các công bố của Nguyễn Ngọc Anh và nnk (2019) hay Nguyễn Tiến Dũng và nnk (2019) [2,5], các thông tin và nghiên cứu liên quan trụ đất gia cố PF còn rất hạn chế. Việc phân tích sự làm việc của chúng bằng mô hình số về khả năng chịu tải trụ PF trong điều kiện đất nền thực tế Việt Nam, làm cơ sở lựa chọn áp dụng hiệu quả giải pháp công nghệ này. Hơn thế, còn là căn cứ để luận chứng với giải pháp khác nhƣ trụ đất xi măng, cọc đất xi măng phức hợp, trụ bê tông rỗng đƣờng kính lớn đỗ tại chỗ (PCC) phục vụ xây dựng công trình trên nền đất yếu, đặc biệt tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long. 2. TRỤ ĐẤT GIA CỐ BẰNG CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP PF Về mặt cấu tạo, trụ đất gia cố xi măng kết hợp phụ gia Bindearth thu nhỏ chân (PF method – trụ đất gia cố PF) gồm 03 phần [2,6,7,9]: Trên (đầu trụ gia cố - Head) đƣờng kính lớn hơn (Dh=1– 2m) thƣờng sâu (dài) Lh=2D-3D; đoạn cuối (phần bên dƣới - Tail) đƣờng kính đƣợc thu nhỏ (Dt= 0,3 – 1m) và độ sâu (Lt) phụ thuộc địa tầng nền đất gia cố (đặt trên nền đất tốt qua lớp đất yếu); đoạn chuyển tiếp (nối các phần đầu và bên dƣới trụ) có dạng hình phễu dài Lc (Hình 1, 2). BT dáy móng L? p d?m m?t Ð?u tr? - Dh: 1 - 2m - Sâu: 2Dh - 3Dh Ph?n chân tr? - Dh: 0,3 - 1m - Sâu: Theo d?a ch?t Hình 1. Sơ đồ cấu tạo và ví dụ thi công trụ đất gia cố PF [6,7,9] Với công trình tải trọng phân bố đều nhƣ đắp nền đƣờng, công trình xây dựng bố trí trên móng nông dạng băng, bè hay trụ, tải trọng tác dụng xuống nền đất giảm dần theo chiều sâu. Càng gần mặt đáy móng, giá trị tải trọng tác dụng xuống nền đất càng lớn. Giải pháp công nghệ trụ đất gia cố PF đƣợc phát triển với cấu tạo tăng đƣờng kính trụ phần đầu để tăng khảng năng chịu tải và bố trí khoảng độ sâu có tải trọng tác dụng cao, và giảm đƣờng kính phần dƣới chân nới bố trí trong phạm vi chịu tải trọng nhỏ của nền đất để duy trì kiểm soát độ lún (Hình 3) [2,5,6,7]. Lớp chịu tải Đ ộ sâ u (z ) P Hiệu ứng vòm Phản lực Đầu Lớp mặt gia cố Lớp chịu tải 2 Lớp chịu tải 3 Lớp CT 1 Gia tăng ứng suất () Đầu trụ Chịu tải tốt, bố trí phạm vị có tải trọng lớn Chân trụ Ngăn giữ lún trong kiểm soát, bố trí phạm vị có tải trọng nhỏ Hình 3. Nguyên lý ứng xử hệ trụ đất PF (PF Method) dưới móng nông [6,7] Với cấu tạo đƣơng kính thay đổi nhƣ trụ PF sử dụng gia cố nền đất yếu dƣới tải trọng phân ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 47 bố đều, tận dụng tối đa khả năng chịu tải các lớp đất tốt gần mặt đất, tối ƣu về chịu tải và giảm độ lún so với trụ đất gia cố xi măng đƣờng kính không đổi. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Anh và nnk (2019) [3] cho thấy, khi so sánh với trụ đất gia cố xi măng thi công trộn ƣớt cơ khí CDM thông thƣờng cùng chịu tải trọng trên móng nông, độ lún móng chịu tải công trình trên trụ đất gia cố PF có thể giảm tới 10% so với trên trụ đất gia cố xi măng CDM. Kết quả phân tích mô hình số của Nguyễn Tiến Dũng và nnk (2019) [5] chỉ ra rằng, trụ đất gia cố PF có sự phân bố độ cứng theo chiều sâu phù hợp hơn trụ đất gia cố xi măng CDM thông thƣờng, dẫn đến giá trị độ lún nhỏ hơn với cả hai trƣờng hợp mô hình vật liệu đất đàn hồi dẻo và đàn hồi lý tƣởng. Với móng nông lựa chọn công trình thực tế để khảo sát, độ lún từ mặt đất khi đất yếu đƣợc gia cố bằng trụ đất PF có thể nhỏ hơn 0,9 lần so với trƣờng hợp đƣợc gia cố bởi các trụ đất gia cố xi măng CDM [14]. Hình 4. Kết quả khảo sát sự truyền tải trọng dọc trụ PF trên mô hình thực [8] Trên mô hình thực nghiệm tỷ lệ thật, trụ đất gia cố PF sâu L=10,5m với đầu và đoạn chuyển tiếp dài 2,5m (Lh+Lc=2,5m), đƣờng kính đầu (Dh=1,4m) và đƣờng kính phần chân thu nhỏ Dt=0,5m, kết quả nghiên cứu sự truyền tải dọc trụ PF ở các giá trị tải nén tĩnh thí nghiệm 75 – 600kN (Jo Myeong Su, Park Chan Wook, 2018) (Hình 4) [8] chỉ rõ sự suy giảm tải dọc thân trụ theo độ sâu đƣợc ghi nhận ở tất cả các vị trí bố trí cảm biến. Giá trị ứng suất trong trụ khác nhau tại mỗi độ sâu khác nhau có giá trị khác nhau phụ thuộc tải trọng tác dụng và đều giảm theo độ sâu nhung có tới 72% ~ 95% sức kháng của chúng trong phạm vi độ sâu 2,5m (Hình 4) [5]. Về nguyên tắc, việc thi công trụ đất gia cố PF tƣơng tự nhƣ gia cố bằng đất xi măng công nghệ trộn ƣớt cơ khí CDM. Điểm khác nhau chính là cấu hình của trục cũng nhƣ các cánh trộn và tính linh hoạt của nó để thích ứng với các máy cơ sở khác nhau tùy thuộc vào độ sâu đƣợc gia cố (Hình 5) [6,7]. Thông thƣờng, nếu độ sâu đƣợc gia cố nhỏ hơn 15 m thì máy xúc thƣờng dùng làm máy cơ sở. Đối với độ sâu lớn hơn, cần có máy khoan mạnh hơn, thƣờng đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp trụ đất gia cố xi măng CDM. Cụ thể, trục trộn chất kết dính bao gồm ba phần chính đƣợc lắp ráp gồm đầu (Head), phần chân (Tail) và mũi khoan (Bit). Chiều dài của lƣỡi cắt đất (cánh trộn) cho phần chân (tạo phần chân trụ gia cố PF) là không đổi, trong khi đó đối với phần đầu cánh trộn thay đổi ở dạng hình nón cụt (tạo phần chuyển tiếp trụ gia cố PF). Vữa đƣợc bơm thông qua một số vòi phun tại vị trí mũi của trục và đƣợc điều khiển trong toàn bộ quá trình trộn theo khối lƣợng đƣợc thiết kế cũng nhƣ đảm bảo điều kiện đồng nhất hỗn hợp trụ gia cố. Theo [5,6,7,8] trụ đất gia cố PF tƣơng tự nhƣ công nghệ đất gia cố xi măng trộn ƣớt thi công cơ khí CDM, phù hợp áp dụng để gia cố nền đất yếu làm nền đƣờng, tòa nhà công nghiệp, kho chứa, bến bãi và đặc biệt có thể sử dụng làm nền dƣới móng nông cho các kết cấu công trình giao thông nhẹ hay các tòa nhà thấp tầng với áp lực tối đa không quá 300 - 400 kPa. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 48 Thiết bị thi công trụ PF nông Thiết bị thi công trụ PF trung bình - sâu (PF-S) gia cố nông (<3m) (PF-M) sâu trung bình (3-8m) (PF-D) Độ sâu lớn (8-40m) Hình 5. Khái quát thiết bị thi công đất gia cố phương pháp PF độ sâu khác nhau [6,7] Về trình tự thi công, theo các tài liệu hƣớng dẫn của EXT [6,7], quy trình khoan trộn tạo trụ đất gia cố của phƣơng pháp PF tƣơng tự khi thi công trụ đất gia cố xi măng theo công nghệ trộn ƣớt CDM thông thƣờng. Khái quát quy trình thi công thể hiện nhƣ trong hình 6 và gồm các bƣớc chính nhƣ sau: (1) Di chuyển các thiết bị vào vị trí, định vị tâm của trụ gia cố đƣợc thiết kế, kiểm tra độ thẳng đứng của trục khuấy trộn, cùng với đó, chuẩn bị hỗn hợp vữa gia cố để sẵn sàng cho việc bơm xuống đất khi khoan trộn (Hình 6a); (2) trục khuấy có cánh trộn đƣợc khuấy cắt đất đồng thời bơm vữa kết dính đã đƣợc chuẩn bị theo thiết kế độ sâu và tốc độ định trƣớc, thƣờng 2,0 m/phút (Hình 6b); (3) khi mũi khoan của trục khuấy đạt đến độ sâu thiết kế, chu trình di chuyển trục khuấy lên và xuống vừa quay vừa khuấy trộn vữa đều với đất từ hai đến ba lần (hai đến ba lần lên và xuống) (Hình 6c), cho đến khi đạt đƣợc độ đồng nhất cần thiết theo quy định; (4) vừa khuấy trộn vữa kết dính với đất vừa rút trục khuấy lên cho đến khi hoàn thành trụ đất gia cố chất kết dính thu nhỏ chân phƣơng pháp PF (Hình 6d và 6e). Việc kiểm soát chất lƣợng thi công trụ đất gia cố theo phƣơng pháp PF cơ bản tuân theo các qui định nhƣ đối với trụ đất gia cố xi măng công nghệ CDM [18]. Từ khi thiết kế và trƣớc khi thi công đồng loạt, việc lấy mẫu đất tại công trƣờng tiến hành trộn mẫu thử để lựa chọn tỷ lệ tối ƣu chất kết dính Bindearth và xi măng là bắt buộc. (a) (b) (c) (d) (e) Khuấy xuống và bơm vữa Lên và xuống 2 - 3 lần Khuấy và bơm vữa rút lên Trục và cánh trộn ở đầu Trục và cánh trộn ở chân Hình 6. Trình tự các bước thi công trụ đất gia cố PF điển hình [6,7] Khi thi công, chất lƣợng của trụ đất gia cố phƣơng pháp PF đƣợc kiểm soát chặt chẽ bởi các tiêu chí khác nhau, hai tiêu chí quan trọng bắt buộc gồm (1) độ thẳng đứng của đất gia cố, (2) cƣờng độ và mức độ đồng nhất của trụ đất gia cố [7]. Độ nghiêng tối đa của trụ đất gia cố PF đƣợc giới hạn không quá 1%. Một trong những đặc điểm riêng biệt của trụ đất gia cố PF là mức độ đồng nhất của hỗn hợp trộn tại hiện trƣờng có thể kiểm tra nhanh bằng ống lấy mẫu chuyên dụng, đƣợc gắn trên trục khuấy của thiết bị để thu thập các mẫu đất hỗn hợp ở độ sâu cụ thể ngay khi thi công. Việc lấy mẫu để xác định cƣờng độ hỗn hợp gia cố đƣợc tiến hành bằng trộn tạo mẫu tróng ống mẫu hoặc khoan lấy mẫu tƣơng tự nhƣ trụ đất gia cố xi măng CDM [6,7]. 3. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỤ ĐẤT GIA CỐ PF VỚI ĐẤT NỀN MỘT SỐ KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Nền đất khu vực nghiên cứu Trụ đất gia cố PF có nhiều ƣu điểm, phù hợp khi gia cố nền đất yếu với công trình tải dƣới móng phân bố đều không quá lớn [2,6,5,7]. Với lý do này, sử dụng phân tích ở đây nhóm tác giả lựa chọn nền đất yếu với thông số cơ bản của chúng ở vùng điển hình tại đồng bằng sông Cửu Long. Sử dụng cấu trúc nền đất yếu điển hình tại các khu vực Châu Thành (Bến Tre), thành phố Cà Mau, thị xã Bạc Liêu và Kiên Giang (Hình 7) [3,12]. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 49 Điển hình địa chất nền đất yếu khu vực này có mặt lớp đất trầm tích Đệ Tứ Holocen Giữa – Muộn, nguồn gốc sông biển (amQ2 2-3) chủ yếu là các thành tạo bùn set, bùn sét pha hay sét hoặc sét pha dẻo chảy – chảy. Dƣới lớp này, thành tạo Đệ Tứ Holocen Sớm – Giữa, nguồn gốc biển (mQ2 1-2 ) với chủ yếu thành phần đất sét xám xanh, xám vàng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. Cấu trúc nền đất lựa chọn nghiên cứu có điểm chung với lớp đất yếu khá đồng nhất, bề dày thay đổi từ 11 – 18m, dƣới chúng là lớp đất tốt hơn sét dẻo mềm đến dẻo cứng hoặc cát chặt vừa (Hình 7). Thông số đất nền đặc trƣng các khu vực nghiên cứu thể hiện tại bảng 1-4 chỉ rõ sự tƣơng đồng cũng nhƣ khác biệt các lớp đất trong cấu trúc nền mỗi khu vực đƣợc lựa chọn nghiên cứu [3,12]. Hình 7. Cấu trúc nền đất yếu điển hình các khu vực nghiên cứu a) Châu Thành - Bến Tre; b) Tp. Cà Mau; c) Tx. Bạc Liêu; d) An Minh - Kiên Giang Bảng 1. Một số đặc trƣng đất nền khu vực Châu Thành (Bến Tre) Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 (Bùn sét) Lớp 2 (Sét pha dẻo mềm - dẻo cứng) Lớp 3 (Cát hạt mịn, rời rạc) Lớp 4 (Sét nửa cứng) Bề dày m 11 2 2 6 Chỉ số SPT búa 1 2 3 27 Độ ẩm % 53,70 33,80 27,40 21,00 Trọng lƣợng thể tích kN/m3 15,72 17,97 17,86 19,97 Trọng lƣợng thể tích BH kN/m3 16,31 18,32 18,76 20,36 Mô đun biến dạng kN/m2 757 2117 3125 5332 Cuờng độ lực dính kN/m2 10,9 20,4 3,4 38,6 Góc ma sát trong Độ 4,53 8,96 19,33 18,75 Hệ số Poisson - 0,40 0,30 0,28 0,10 Bảng 2. Một số đặc trƣng đất nền khu vực thành phố Cà Mau Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 (Sét ít hữu cơ, dẻo chảy) Lớp 2 (Sét pha dẻo mềm) Lớp 3 (Cát hạt vừa, chặt) Bề dày m 18 10 6 Chỉ số SPT búa 1 4 25 Độ ẩm % 55,90 30,00 18,90 Trọng lƣợng thể tích kN/m3 15,92 18,73 19,80 Trọng lƣợng thể tích BH kN/m3 16,28 19,02 20,39 Mô đun biến dạng kN/m2 883 3906 5226 Cuờng độ lực dính kN/m2 13,3 19,3 1,0 Góc ma sát trong Độ 4,76 9,25 28,53 Hệ số Poisson - 0,35 0,30 0,15 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 50 Bảng 3. Một số đặc trƣng đất nền khu vực thị xã Bạc Liêu Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 (Sét lẫn hữu cơ, dẻo mềm) Lớp 2 (Cát pha dẻo kẹp cát) Lớp 3 (Sét dẻo mềm) Lớp 4 (Sét dẻo cứng) Bề dày m 0,6 15 5 7 Chỉ số SPT búa - 9 4 23 Độ ẩm % 34,20 26,70 39,30 21,50 Trọng lƣợng thể tích kN/m3 17,47 18,23 16,52 20,12 Trọng lƣợng thể tích BH kN/m3 18,11 19,98 17,35 20,41 Mô đun biến dạng kN/m2 1500 3444 1001 5173 Cuờng độ lực dính kN/m2 17,1 3,7 16,3 41,1 Góc ma sát trong Độ 7,18 23,90 5,81 19,55 Hệ số Poisson - 0,30 0,20 0,30 0,15 Bảng 4. Một số đặc trƣng đất nền khu vực An Minh (Kiên Giang) Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 (Bùn sét ít hữu cơ) Lớp 2 (Sét dẻo cứng) Lớp 3 (Sét pha nửa cứng) Bề dày m 13,5 4,5 2 Chỉ số SPT búa 3 29 32 Độ ẩm % 65,53 32,09 27,50 Trọng lƣợng thể tích kN/m3 13,82 18,76 19,38 Trọng lƣợng thể tích BH kN/m3 15,15 18,96 19,60 Mô đun biến dạng kN/m2 1100 10000 13000 Cuờng độ lực dính kN/m2 6,8 13,6 22,7 Góc ma sát trong Độ 5,96 11,78 16,10 Hệ số Poisson - 0,30 0,20 0,10 Thông số và cấu tạo trụ đất gia cố PF sử dụng phân tích Để khảo sát khả năng làm việc của trụ đất gia cố PF trong một số điều kiện nền đất khác nhau khu vực đồng bằng sông Cửu Long, giả định trụ đƣợc thiết kế với các kích thƣớc nhƣ hình 8 và thông số kỹ thuật tham chiếu [6,7] thể hiện tại bảng 4. Phần đầu trụ lấy đƣờng kính Dh=1,2m, dài (Lh) từ 2m, 3m và 4m. Phần dƣới chân trụ lấy đƣờng kính Dt=0,6m, chiều dài (Lt) thay đổi phụ thuộc vào cấu trúc nền các khu vực khảo sát sao cho chân trụ đặt vào lớp đất có khẳ năng chịu tải trung bình hoặc khá tốt. Lt Hình 8. Kích thước cơ bản trụ đất gia cố PF lựa chọn khảo sát Bảng 5. Thông số về trụ đất gia cố PF lựa chọn khảo sát Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Trọng lƣợng thể tích kN/m3 22 Mô đun đàn hồi E kN/m2 100000 Cƣờng độ lực dính kN/m2 200 Góc ma sát trong độ 30 Hệ số Poisson - 0,2 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 51 Kết quả khảo sát khả năng mang tải trụ đất gia cố PF với một số điều kiện đất nền khu vực đồng bằng sông Cửu Long bằng mô hình số Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để khảo sát khả năng mang tải dọc trục của trụ đất gia cố đã lựa chọn trên (Hình 9) [1,10,14,15], cho điều kiện nền đất và thông số đất nền tại các khu vực điển hình (Hình 7, các bảng 1 - 4). Tƣơng ứng với mỗi vị trí lựa chọn phân tích, chọn chiều dài phần đầu trụ Lh=2m, 3m và 4m. Với mỗi điều kiện địa chất khác nhau, chân trụ đƣợc đặt vào lớp đất yếu (NSPT = 6,0), hoặc lớp đất tốt (NSPT = 25). Chuyển vị lớn nhất tại đầu cọc đƣợc lấy theo TCVN 9393-2012 [10,16] (10% đƣờng kính trung bình của cọc). Tải trọng giới hạn của cọc đƣợc lấy tƣơng ứng với chuyển vị lớn nhất đầu cọc. Kết quả tính toán đƣợc thể hiện ở bảng 5. Hình 9. Mô hình và kết quả phân tích số trụ đất gia cố PF Bảng 6. Khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF các khu vực nghiên cứu Khu vực khảo sát Cao độ mũi trụ (m) Chiều dài trụ (m) Chiều dài đầu trụ (m) Chiều dài phần dƣới Lc (m) Đƣờng kính trung bình (m) Lún đầu trụ cho phép (m) Tải trọng giới hạn (kN) Châu Thành (Bến Tre) (GHS15) -14,00 14,00 2,00 12,00 0,686 0,069 158,40 3,00 11,00 0,729 0,073 175,50 4,00 10,00 0,771 0,077 194,50 -16,00 16,00 2,00 14,00 0,675 0,068 153,50 3,00 13,00 0,713 0,071 170,50 4,00 12,00 0,750 0,075 200,50 Thành phố Cà Mau (BDCM31) -26,00 26,00 2,00 24,00 0,646 0,065 148,00 3,00 23,00 0,669 0,067 163,00 4,00 22,00 0,692 0,069 183,50 -30,00 30,00 2,00 28,00 0,640 0,064 151,50 3,00 27,00 0,660 0,066 165,00 4,00 26,00 0,680 0,068 181,50 Thị xã Bạc Liêu (BDCM42) -20,00 20,00 2,00 16,00 0,600 0,060 270,00 3,00 15,00 0,630 0,063 309,50 4,00 14,00 0,660 0,066 349,00 -22,00 22,00 2,00 20,00 0,655 0,065 291,00 3,00 19,00 0,682 0,068 324,00 4,00 18,00 0,709 0,071 367,00 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 52 Khu vực khảo sát Cao độ mũi trụ (m) Chiều dài trụ (m) Chiều dài đầu trụ (m) Chiều dài phần dƣới Lc (m) Đƣờng kính trung bình (m) Lún đầu trụ cho phép (m) Tải trọng giới hạn (kN) An Minh (Kiên Giang) (KG229) -15,00 15,00 2,00 13,00 0,680 0,068 206,00 3,00 12,00 0,720 0,072 228,00 4,00 11,00 0,760 0,076 244,50 -19,00 19,00 2,00 17,00 0,663 0,066 196,50 3,00 16,00 0,695 0,069 219,00 4,00 15,00 0,726 0,073 237,00 Nhận xét và thảo luận kết quả khảo sát So sánh kết quả khảo sát khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF (Bảng 6) khi có chiều dài phần đầu (Lh) thay đổi, tại các khu vực nghiên cứu khác nhau, với kịch bản chân trụ đặt trên nền đất có khả năng mang tải trung bình (NSPT=6) và khá tốt (NSPT=25), thể hiện tại hình 10. (a) (b) Hình 10. So sánh khả năng mang tải dọc trụ trụ đất gia cố PF các khu vực khảo sát Trong cùng điều kiện đất nền, cùng cƣờng độ gia cố, kết quả so sánh khả năng mang tải dọc trục của trụ đất gia cố PF với trụ đất gia cố đƣờng kính không đổi thể hiện tại hình 11. Trụ PF Trụ đường kính không đổi So sánh khả năng mang tải dọc trục Hình 11. So sánh khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF với trụ đất gia cố có đường kính không đổi trong cùng điều kiện nền đất Kết quả khảo sát tại 04 vị trí có nền đất khác nhau ở đồng bằng Sông Cửu Long cho thấy, khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF tăng tỷ lệ tuyến tính với chuyển vị lớn nhất tại đầu cọc. Trƣờng hợp chiều dài phần đầu thay đổi (Lh=2-4m), trong cùng nền đất, khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF tăng nhƣng không lớn (Bảng 6 và Hình 10). Điều này cho thấy, khi lựa chọn chiều dài phần đầu trụ đất gia cố PF có thể chọn độ dài nhỏ tối thiểu để tiết kiệm vật liệu mà vẫn ít ảnh hƣởng đến khả năng mang tải của trụ. Cấu trúc và đặc điểm nền đất yếu khác nhau tại 04 vị trí lựa chọn nghiên cứu cho kết quả phân tích khả năng mang tải dọc trục của trụ đất gia cố PF có sự khác nhau rõ rệt (Hình 10). Khi chân trụ đất gia cố PF đặt trên nền đất có khả ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 53 năng thoát nƣớc tốt (cát, cát pha kẹp cát) khả năng mang tải dọc trục tăng đáng kể. Khi chân trụ đất gia cố PF đặt vào lớp đất có sức chịu tải trung bình (Hình 10a) và lớp đất tốt hơn (Hình 10b) với độ sâu nhất định, khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF thay đổi không lớn (từ 1-7%, trung bình khoảng 3%). Nghĩa là, khi thiết kế trụ đất gia cố PF, không quá cần thiết phải đặt chân trụ vào lớp đất có chỉ số xuyên tiêu chuẩn quá lớn và nằm sâu. Trong cùng điều kiện đất nền và cƣờng độ gia cố, khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố PF lớn hơn so với trụ đất gia cố thông thƣờng có đƣờng kính không đổi theo chiều sâu khoảng 1,5-1,8 lần. Nói cách khác, việc thiết kế trụ đất gia cố PF có lợi hơn về mặt chịu tải so với trụ đất gia cố thông thƣờng với với đƣờng kính đầu (Dh) gấp 3 lần đƣờng kính chân (Dt) và chiều dài đầu (Lh) có thể không cần lớn. 4. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu cho thấy trụ đất gia cố bằng chất kết dính thu nhỏ phần dƣới chân phƣơng pháp PF khai thác tối đa khả năng mang tải trực tiếp dƣới móng công trình qui mô không quá lớn phân bố đều. Trong điều kiện nền đất nhƣ ở đồng bằng sông Cửu Long, ở độ sâu nhất định nào đó khả năng mang tải dọc trục trụ đất gia cố phƣơng pháp PF ít ảnh hƣởng bởi lớp đất dính đặt chân trụ khi giá trị xuyên tiêu chuẩn NSPT = 6-25. LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Trƣờng ĐH GTVT Hà nội hỗ trợ kinh phí thực hiện đề tài: ―Nghiên cứu ứng dụng giải pháp kết cấu móng cọc đất gia cố bằng chất kết dính thu nhỏ chân PF (Point Foundation) để xây dựng công trình trên nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long‖. Mã số đề tài:T2020-CT-019. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] AASHTO LRFD: 2012 (2012). Bridge design specificantions, 6 th Ed, US. [2] Anh Ngoc Nguyen, Tien Dung Nguyen, Chul Soon Yim, Seok Lee (2020). Point Foundation (PF) Method for Foundations and Embankments, Geotechnics for Sustainable Infrastructure Development, Lecture Notes in Civil Engineering 62, Springer Nature Singapore Pte Ltd. P. Duc Long and N. T. Dung (eds.) et al., pp. 571- 578, https://doi.org/10.1007/978-981-15- 2184-3_73. [3] Báo cáo khảo sát địa chất công trình ―Dự án nƣớc sạch tại các tỉnh khu vực phía nam: Trà Vinh, Cà Mau, Kiên Giang‖. Công ty Cổ phần tƣ vấn đầu tƣ và Phát triển hạ tầng Thăng Long thực hiện. [4] Choi Hyeong kwon, Woo Joong hwan, Moon Jae sung (2017). “A Case Study on the Point Foundation Method of Reinforced Soft Ground (PF Method),‖ Journal of the Korean Society for Construction Recycling and Resources, Vol. 12, No. 2, pp.61-67. [5] Tien Dung Nguyen, Duy Phuong Hoang, Quynh Giao Tran, Sung Gyo Chung (2020). Aanalytical and Numerical Analyses on Stiffness Enhancement of Ground Improved by Head- Enlarged CDM Columns, Geotechnics for Sustainable Infrastructure Development, Lecture Notes in Civil Engineering 62, Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2020, P. Duc Long and N. T. Dung (eds.) et al., https://doi.org/10.1007/978-981-15-2184-3_74, pp. 579 – 586. [6] ETX (2018). Point Foundation method- Sri Lanka. Proposal No.EXT-2018-08-PF. [7] ETX – Boock (2015, 2016-1, 2017-1, 2018-1, 2019). The Soil - Basic and ground specialized company SE EXT. ( all.com/se_books/) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 54 [8] Jo Myeong Su, Park Chan Wook (2018). Example of loading test for point foundation method (PF method) for reinforcing soft ground - Load Test of Point Foundation Method. Journal of the Korean Geotechnical Society. Vol.17, No.2. pp.11-16. [9] Jung-Seok Bang, Tae-Ho Kim (2015). An Application of Point Foundation Method for Jin-woo-ri Logistics Center. Journal of the Korean Institute of Composite Materials and Materials, pp.42-49. [10] Nguyễn Đức Mạnh, Vũ Tiến Thành (2016). Lựa chọn mô hình hợp lý dự báo sức chịu tải cọc đất xi măng phức hợp sử dụng làm móng công trình trong vùng đất yếu ở Việt Nam. Kỷ yếu hội thảo khoa học Quốc gia ―Hạ tầng giao thông với phát triển bền vững‖, ISBN:978- 604-82-1809-6, tr. 409-415. [11] Murakami, H., Ito, D. & Mizoguchi, E. (2008). An application example of ATT Column construction method. The Foundation Engineering & Equipment, monthly, Vol. 36(10), pp 72-75. [12] Nguyễn Thị Nụ (2014). Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất loại sét yếu amQ2 2-3 phân bố ở các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long phục vụ xử lý nền đường. Luận án tiến sỹ địa chất, Hà Nội. [13] Shamsher Prakash, Harid.Sharma (1999). Móng cọc trong thực tế xây dựng (bản dịch), Nxb XD, Hà Nội. [14] Sowa. V.A.(1970). Pulling Capacity of Concrete Cast tin Situ Piles. Can. Geotech. J., Vol.17, pp. 482-493. [15] Tamai, T., Ito, D. & Mizoguchi, E.( 2009). Study on the in-situ pile loading test and bearing capacity characteristics of steel pipe piles with wings installed in soil cement column, JGS Journal, Vol. 4(4), pp 273-287. [16] TCVN 9393-2012 (2012). Phƣơng pháp thử nghiệm tại hiện trƣờng bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục. [17] Zeyad H. Elsherbiny and M. Hesham El Naggar (2013). Axial compressive capacity of helical piles from field tests and numerical study Can. Geotech. J. 50: 1191–1203 dx.doi.org/10.1139/cgj-2012-0487. [18] ZHANG, D.(1999). Predicting capacity of helical screw piles in Alberta soils. M.Sc. thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta. Người phản biện: PGS,TS. TRẦN THƢƠNG BÌNH