Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp đệm cát và phạm vi ứng dụng của đệm cát trong công tác xử lý nền đất yếu.
Cùng Xaydungnenmong.com tìm hiểu về phương pháp này nhé.
Tóm tắt:
Sử dụng đệm cát khi nào?
Phương pháp đệm cát thực chất là biện pháp thay hoàn toàn lớp đất yếu sát với mặt nền bằng lớp cát sỏi được đầm chặt. Phương pháp này chỉ được áp dụng cho các nền đất yếu có độ dày dưới 3m để đảm bảo tính an toàn cho công trình về lâu dài. Đây là một phương pháp xử lý nền đất yếu đơn giản, kinh tế và có hiệu quả kĩ thuật cao.
Công dụng của lớp đệm cát
– Lớp đệm cát có vai trò truyền tải trọng công trình xuống lớp đất bên dưới, gia tăng sức chịu tải cho đất
– Giảm độ lún của móng
– Tiết kiệm chi phí xây móng do khối lượng vật liệu xây dựng giảm đáng kể nhờ chiều sâu móng giảm
– Tăng khả năng thoát nước cho nền móng
Một số trường hợp nên tránh dùng đệm cát
+ Lớp đất yếu dưới chân móng có bề dày trên 3m. Những nền đất yếu có chiều dày lớn hơn 3m thì khối lượng cát để thay thế sẽ lớn hơn, dẫn đến chi phí tốn kém hơn. Trong trường hợp này, Xaydungnenmong.com khuyên khách hàng nên chuyển sang dùng phương pháp xử lý nền khác có hiệu quả tương đương nhưng giá thành rẻ hơn như phương pháp xử lý nền bằng cọc cát.
+ Phạm vi xây dựng móng có mực nước ngầm cao, không ổn định mà biến động theo mùa. Vì khi có nước ngầm, độ chặt đệm cát sẽ giảm và lớp đệm cát lúc này có nguy cơ bị xói mòn do nước chảy, gây ra lún sụt cục bộ ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết cấu và độ bền vững của móng. Với nền đất có mực nước ngầm cao, chúng ta có thể tiến hành hạ mực nước ngầm bằng giếng khoan; tuy nhiên việc hạ nước sẽ gia tăng chi phí xây dựng.
Ưu điểm của phương pháp đệm cát
– Phương pháp thi công đơn giản
– Giá thành vật liệu rẻ
Nhược điểm của phương pháp đệm cát
– Phải đào và vận chuyển khối lượng đất lớn đến vị trí khác nên chi phí vận chuyển cao hơn đối với các công trình có lớp đất nền dày
– Các công trình có chiều dày nền đất yếu lớn hơn 3m thì chi phí thi công sẽ cao hơn do chi phí đào lấp tăng, chi phí mua nguyên liệu tăng.
– Đối với các nền đất có mực nước ngầm cao và biến động theo mùa, cần tiến hành hạ mực nước ngầm dẫn đến chi phí tăng đáng kể. Nếu không hạ mực nước ngầm, cấu trúc đệm cát sẽ bị phá hủy dẫn đến tình trạng lún, sụt móng công trình gây mất mỹ quan cũng như nguy hiểm cho người sử dụng.
Phạm vi ứng dụng đệm cát
– Công trình phải có lớp đất yếu sát mặt
– Công trình có tải trọng nhỏ
– Các công trình có chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 3m
– Các lớp đất yếu như cát pha, than bùn, đất sét nhão, bùn,…
– Những nơi không có nước ngầm hoặc có nhưng mực nước luôn ổn định và không dao động theo mùa
Nguyên vật liệu sử dụng đệm cát
Nguyên liệu sử dụng cho phương pháp đệm cát chủ yếu là cát, đôi khi có thể thay thế bằng đá sỏi tùy vào tình trạng đất. Cát vàng và cát đen đều có thể sử dụng làm đệm cát. Tuy nhiên, cát vàng lại được ưa chuộng hơn do có kết cấu ổn định hơn mặc dù giá thành cao hơn cát đen từ 40-60%. Giá thành cát đen rẻ hơn nhưng dễ di động dưới tác động của nước ngầm và có độ chặt yếu hơn. Vì đặc trưng này nên cát đen thường chỉ được sử dụng cho các công trình có trọng tải nhỏ hoặc vừa.
Cát có kích thước to và trung bình là phù hợp nhất để làm đệm cát. Vì sau khi đầm chặt, cát có thể chịu được trọng tải lớn và khó bị di chuyển dưới tác động của nước ngầm hơn các loại cát kích thước khác.
Cát sử dụng làm đệm cát cần đảm bảo các yêu cầu sau:
– Cát vàng:
+ Hàm lượng SiO2 ≥ 70%
+ Hàm lượng hữu cơ ≤ 5%
+ Hàm lượng mica <1.5%
– Cát đen:
+ Hàm lượng SiO2 ≥ 80%
+ Hàm lượng hữu cơ ≤ 2%
+ Hàm lượng mica <2%
+ Hàm lượng sét <2%
Để tiết kiệm chi phí nguyên liệu, có thể trộn cát đen với cát vàng (theo tỉ lệ: 70% cát vàng + 30% cát đen) hoặc trộn cát vàng với sỏi có kích thước 20mm-30mm (tỉ lệ: 70% cát vàng + 30% sỏi).
Quý khách lưu ý việc sử dụng cát thuần hay cát trộn cần được sự tư vấn của kĩ sư xây dựng, không nên tự ý sử dụng sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng nếu sử dụng loại cát không phù hợp với tính chất cũng như quy mô trọng tải của công trình.
Các bước thi công đệm cát xử lý nền đất yếu
Xác định kích thước đệm cát
Việc xác định kích thước lớp đệm cát một cách chính xác là một bài toán phức tạp vì tính chất của đệm cát và lớp đất yếu hoàn toàn khác nhau. Để tính toán, ta xem đệm cát như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyến tính.
Kiểm tra ổn định và áp lực tại mặt tiếp xúc giữa đệm cát và lớp đất yếu.
Để đảm bảo cho đệm cát ổn định và biến dạng trong giới hạn cho phép thì phải đảm bảo điều kiện sau:
σ1 + σ2 ≤ R
Trong đó:
σ1: Ứng suất do trọng lượng bản thân đất trên cốt đáy móng và của đệm cát trên mặt tiếp xúc giữa đệm cát và lớp đất yếu.
σ2: Ứng suất do tải trọng công trình gây ra, truyền lên mặt lớp đất yếu dưới tầng đệm cát.
Xác định chiều rộng của đệm cát
Chiều rộng của đệm cát được xác định dựa theo công thức dưới đây:
bd = b + 2hđ.tg α
với α là góc truyền lực, thường lấy bằng góc nội ma sát của cát hoặc có thể lấy trong giới hạn 30-45°.
Kiểm tra độ lún của đệm cát và nền
Sau khi xác định kích thước đệm, cần phải kiểm tra lại điều kiện và kiểm tra độ lún toàn bộ của nền S:
S = S1 + S2 với S1 là độ lún của đệm cát, S2 là độ lún của đất yếu dưới tầng đệm cát.
