Cọc xi măng đất (CXMĐ) là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi, đặc biệt là trong điều kiện đất yếu quá dày, mực nước ngầm cao hoặc nền ngập nước và hiện trường thi công chật hẹp. Hiện nay, vấn đề tính sức chịu tải của nền đất gia cố bằng CXMĐ vẫn còn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu phát triển. Bài báo tập trung tìm hiểu tổng quan về phương pháp CXMĐ và các phương pháp tính toán CXMĐ.
CXMĐ là cọc hình trụ được tạo ra bằng phương pháp trộn sâu, là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt).
CXMĐ là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu. CXMĐ được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thủy lợi, sân bay, bến cảng… như: Làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn..., cũng như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng của đất và cải tạo các vùng đất nhiễm độc …
Việc tính toán thiết kế của nền đất gia cố bằng phương pháp trộn sâu dựa theo nhiều phương pháp khác nhau, điều đó còn tùy vào quan điểm đối với việc ứng dụng nó trong quá trình gia cố. Có ba quan điểm chủ yếu sau:
- Quan điểm xem CĐXM và nền đất tự nhiên chưa được gia cố cùng làm việc đồng thời như một nền tương đương. Tính toán và thiết kế như đối với nền thông thường (có cùng chung các tính chất cơ lý).
- Quan điểm CĐXM làm việc như một cọc đơn chịu lực. Tính toán thiết kế như móng cọc.
- Quan điểm hỗn hợp: tính sức chịu tải của nền như là tính với móng cột, còn tính biến dạng thì tính toán theo nền tương đương.
Tuy nhiên các quan điểm này phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ thi công cũng như điều kiện làm việc của cột, điều kiện địa chất, tính chất cơ lý… của nền được gia cố, việc tính toán thiết kế cần đề cập đến các hệ số kinh nghiệm.
Hiện nay đã có TIÊU CHUẨN QUỐC GIA - TCVN 9403:2012 - GIA CÓ ĐẤT NỀN YẾU - PHƯƠNG PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Tiêu chuẩn dựa theo các chỉ dẫn thiết kế của Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc nhưng các hướng dẫn thiết kế đều mang tính chất tham khảo
CXMĐ là cọc hình trụ được tạo ra bằng phương pháp trộn sâu, là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt).
CXMĐ là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu. CXMĐ được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thủy lợi, sân bay, bến cảng… như: Làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn..., cũng như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng của đất và cải tạo các vùng đất nhiễm độc …
Việc tính toán thiết kế của nền đất gia cố bằng phương pháp trộn sâu dựa theo nhiều phương pháp khác nhau, điều đó còn tùy vào quan điểm đối với việc ứng dụng nó trong quá trình gia cố. Có ba quan điểm chủ yếu sau:
- Quan điểm xem CĐXM và nền đất tự nhiên chưa được gia cố cùng làm việc đồng thời như một nền tương đương. Tính toán và thiết kế như đối với nền thông thường (có cùng chung các tính chất cơ lý).
- Quan điểm CĐXM làm việc như một cọc đơn chịu lực. Tính toán thiết kế như móng cọc.
- Quan điểm hỗn hợp: tính sức chịu tải của nền như là tính với móng cột, còn tính biến dạng thì tính toán theo nền tương đương.
Tuy nhiên các quan điểm này phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ thi công cũng như điều kiện làm việc của cột, điều kiện địa chất, tính chất cơ lý… của nền được gia cố, việc tính toán thiết kế cần đề cập đến các hệ số kinh nghiệm.
Hiện nay đã có TIÊU CHUẨN QUỐC GIA - TCVN 9403:2012 - GIA CÓ ĐẤT NỀN YẾU - PHƯƠNG PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG
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 số 127/2007/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.
Tiêu chuẩn dựa theo các chỉ dẫn thiết kế của Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc nhưng các hướng dẫn thiết kế đều mang tính chất tham khảo