cac qua trinh thi cong nen dat yeu va lap dat thiet bi quan trac

/33

CÁC QUÁ TRÌNH THI CÔNG NỀN ĐẤT YẾU VÀ

LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC

Hoàng Trung Hậu

Kỹ sư địa kỹ thuật

Japan Port Consultant -Nippon Koei Joint venture

1. ĐẶT VẤN ĐỀ:

Một trong những phần quan trọng nhất trong thi công nền đường hay nền Cảng là thi công trên

nền đất yếu. Việc nắm bắt được trình tự thi công và các phương pháp quan trắc là điều quan trọng đảm

bảo sự ổn định nền cũng như lường trước những khó khăn trong quá trình thi công.

Bài này trình bày các bước thi công nền đất yếu bằng PVD kết hợp gia tải với các hình ảnh và

phân tích, cụ thể:

· Thi công lớp tạo mặt bằng.

· Đóng bấc thấm.

· Rải bấc thấm ngang.

· Thi công các rãnh thu nước, giếng bơm nước.

· Rải vải địa.

· Lắp đặt bàn đo lún, bàn đo chiều dày cát.

· Trình tự và nguyên tắc lắp đặt các thiết bị quan trắc: thiết bị đo lún sâu (extensometer),

đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer), quan trắc mực nước tĩnh (ống đo standpile), bàn đo

ứng suất tổng (Earth pressure Cell), thiết bị quan trắc chuyển vị ngang (inclinometer).

· Đắp đất chờ lún.

· Quan trắc độ lún.

· Các thí nghiệm trước khi dỡ tải.

· Kết thúc quá trình dỡ tải.

· Thử nghiệm độ lún mặt đường bằng quan trắc gia tải tương ứng với tải mặt đường.

2. TRÌNH TỰ THI CÔNG:2.1. Thi công lớp tạo mặt bằng

Trước khi tiến hành các công việc xử lý thì công việc đầu tiên là công tác tạo mặt bằng thi công

cho máy móc (thường gọi công tác này là reclaimation) bao gồm rải lớp vải địa kỹ thuật ngăn

cách nền yếu với lớp nền đắp, bơm cát. Trình tự chi tiết như sau:

Phát quang cây cối, dọn dẹp các rễ cây và vét lớp bùn hữu cơ trên bề mặt.

Rải vải địa kỹ thuật ngăn cách giữa lớp bùn và lớp nền đắp.

Lắp đặt các ống bơm cát PVC đến vị trí xác định.

Tiến hành bơm cát và san ủi, đầm lu tạo mặt bằng.

Kiểm tra độ chặt từng lớp của cát trên mực nước hiện tại bằng phương pháp FDT (Field

Density Testing-Kiểm tra độ chặt tại hiện trường)

Kiểm tra độ chặt của nền trong nước bằng phương pháp xuyên côn động từ trên mặt

đến tầng đất yếu (phương pháp DCP-Dynamic Cone Penetration).

/33

Hình 1. Bơm cát Hình 2. Lớp tạo mặt bằng hoàn chỉnh

Hình 3. Thiết bị DCP Hình 4. Tiến hành đóng DCP

2.2. Đóng bấc thấm đứng.a. Mục đích:

Bấc thấm đứng được sử dụng để gia cố nền đất yếu, làm tăng thời gian lún, tăng nhanh sức

chống cắt trong một thời gian ngắn do nền cố kết.

b. Cấu tạo:

Bấc thấm đứng được cấu tạo từ hai lớp: lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không dệt, sợi liên tục

PP hoặc PET 100%, không thêm bất cứ chất kết dính nào và lớp lõi thoát nước được đùn bằng

nhựa PP.

Hình . Cấu tạo bấc thấm đứng

c. Thi công:

Các bước chi tiết như sau:

Định vị các vị trí cắm bấc bằng các sợi ni lông được ghim vào lớp tạo mặt bằng.

/33

Lắp đặt cuộn bấc vào máy đóng.

Lắp đặt tấm thép vào đầu bấc với mục đích bấc được giữ lại khi cắm đến chiều sâu xác

định.

Cắm bấc đến chiều sâu xác định, rút cần xuyên.

Dùng kéo cắt bấc thấm.

Chuyển máy sang vị trí tiếp theo.

(Hết mỗi cuộn bấc, tiến hành lắp đặt cuộn tiếp theo nối với cuộn cũ bằng các ghim bấm).

Dọn dẹp lượng bùn do máy đóng bấc thấm kéo lên.

Hình 1. Đóng bấc thấm Hình 2. Cắt đầu bấc thấm

Hình 3. Mặt bằng hoàn thiện cắm bấc thấm Hình 4. Thu dọn bùn do máy cắm bấc kéo lên

2.3. Rải bấc thấm ngang.a. Mục đích:

Thu nước trong khu vực gia tải và dẫn về rãnh thu nước.

Thay thế cho lớp cát hạt trung, là lớp lọc trong các thiết kế và thi công truyền thống.

b. Cấu tạo:Bấc thấm ngang được cấu tạo từ hai lớp: lớp áo lọc bằng vải địa kỹ thuật không dệt, sợi liên tục

PP hoặc PET 100%, không thêm bất cứ chất kết dính nào và lớp lõi thoát nước được đùn bằng

nhựa PP.

/33

Hình . Cấu tạo bấc thấm ngang

c. Thi công:Các bước chi tiết như sau:

Rải bấc thấm ngang từ vị trí các rãnh thu nước bên này đến rãnh thu nước phía bên kia.

Gập các bấc thấm đứng vào bấc thấm ngang, và liên kết bằng ghim bấm.

Hình 1. Mặt bằng rải bấc ngang Hình 2. Chi tiết mối nối bấc thấm ngang và đứng

Hình 3. Chi tiết vỏ và lõi bấc thấm ngang Hình 4. Chi tiết một đoạn bấc thấm ngang và đứng

2.4. Thi công các rãnh thu nước, giếng bơm nước.a. Mục đích:

/33

Thu nước thoát ra do ảnh hưởng gia tải, nếu quá trình này không thực hiện dẫn đến mực nước

cao, nền không lún do áp lực đẩy nổi.

b. Cấu tạo:

Hình 2. Cấu tạo giếng bơm

Hình 3. Cấu tạo rãnh thu nước

Hình 3. Cấu tạo mối nối của giếng bơm và ống thu nước trong rãnh

/33

c. Thi công:

Các bước chi tiết như sau:

Đào rãnh thu nước về vị trí máy bơm.

Rải vải địa phía dưới rãnh thu nước.

Lắp đặt các ống dẫn nước về vị trí máy bơm.

Rải đá làm lớp lọc.

Phủ vải địa lên phía trên rãnh.

Lắp đặt các ống bơm nước và máy bơm.

Lắp đặt các đường dẫn ống dẫn nước từ máy bơm ra phạm vi gia tải.

Hình 1. Đào rãnh thu nước Hình 2. Lắp đặt vải địa kỹ thuật cho rãnh thu nước

Hình 3. Lắp đặt các ống thu nước và lớp đá lọc Hình 4. Chi tiết liên kết bấc ngang với rãnh thu nước

/33

Hình 5. Phủ vải địa và hoàn thiện Hình 6. Vị trí giếng thu nước

Hình 7. Giếng bơm và bơm chìm Hình 8. Rãnh thu nước từ các giếng bơm

2.5. Rải vải địa.a. Mục đích:

Vải địa dùng trong nền đắp đất yếu chủ yếu có 2 tác dụng chính sau:

· Dùng gia cường chống trượt.

· Phân cách giữa lớp đất yếu và đất đắp hoặc phân cách giữa các lớp đất đắp (giữa nền đắp

và nền thi công).

b. Cấu tạo:

Hiện nay có hai loại vải địa theo phương thức chế tạo là : loại vải dệt (Woven) và loại không dệt

(Non-Woven).

· Vải địa kỹ thuật dệt gồm những sợi dọc và sợi ngang dệt lại giống như vải may mặc. Biến

dạng của nhóm vải dệt thường được thí nghiệm theo 2 hướng chính: hướng dọc máy (MD);

hướng ngang máy (CD). Đại diện cho loại này thường có GSI, KM, MAC.

· Vải địa kỹ thuật không dệt được cấu tạo từ những sợi ngắn (100% polypropylene hoặc

100%polyester), không theo một hướng nhất định nào, được liên kết với nhau bằng phương

pháp (dùng chất dính), hoặc nhiệt (dùng sức nóng) hoặc cơ (dùng kim dùi). Đại diện cho

nhóm vải không dệt gồm TS của Polyfelt của Malaysia, ART, HD của Việt Nam....(theo www.annamphat.com)

c. Thi công:

/33

Trình tự các bước như sau:

Trải vải địa kỹ thuật.

Mối nối vải chồng nhau hoặc bằng khâu.

Hình 1. Mặt bằng rải vải địa Hình 2. Rải vải địa

2.6. Lắp đặt bàn đo lún, bàn đo chiều dày cát.a. Mục đích:

Bàn đo chiều dày cát: dùng để xác định khối lượng cát đắp nền để thanh toán khối lượng và kiểm tra,

khống chế chiều cao đắp theo thiết kế.

Bàn đo lún: dùng để đo chính xác độ lún nền đường.

b. Cấu tạo:

Hình . Cấu tạo bàn đo lún

c. Thi công:

Chế tạo bàn đo chiều dày cát: bàn đo chiều dày cát được nối cứng sẵn đến cao hơn chiều cao

dự kiến của lớp chiều dày cát và lắp đặt trước khi đắp nền.

Chế tạo bàn đo lún: bàn đo lún tương tự như bàn đo cát nhưng lắp từng đốt một (mục đích để đo

lún chính xác khi đặt mia trên đỉnh cần) nhưng có thêm ống bọc PVC ngoài bảo vệ (với mục đích loại

bỏ ma sát do cần và nền cát dẫn đến độ lún không chính xác).

/33

Hình 1. Cấu tạo bàn đo chiều dày cát Hình 2. Bàn đo chiều dày cát được định vị

Hình 3. Lắp đặt hoàn chỉnh bàn đo lún Hình 4. Cấu tạo bên trong bàn đo lún (hỏng do cát bị

rơi vào bên trong)

2.7. Trình tự và nguyên tắc lắp đặt các thiết bị quan trắc:2.7.1. Thiết bị đo lún sâu (extensometer)a. Mục đích:

Dùng để đo độ sâu lún tại một vị trí nhất định cũng như để kiểm tra lại độ chính xác của các bàn

đo lún.

b. Cấu tạo:

/33

Hình. Cấu tạo và lắp đặt Extensometer

Hình . Sơ đồ cấu tạo cố định nhện từ vào vị trí cố định

Hình. Sơ đồ đo tổng quát

c. Đo đạc và kết quả:Nguyên tắc:

/33

Thiết bị đo bao gồm một thước dây có khắc vạch chính xác đến mm và một đầu dò vị trí

của tấm nhện từ và các con nhện từ tại một thời điểm.

Tiến hành đo:

Thả đầu dò vào ống extensometer, thả dần đến lúc nào nghe tiếng “bíp” thì dừng lại (khi

đầu dò đi qua tấm nhện từ và các con nhện từ thì sẽ phát ra tiếng “bíp”). Tiếp tục thả lên thả

xuống vài lần và đọc số chính xác đến mm trên thước dây tại vị trí đỉnh ống. Ghi lại chiều dài.

Tiếp tục đo đến hết chiều sâu. Rút dây đo lên. Dùng máy thủy bình xác định cao độ đỉnh ống.

Tính toán cao độ hiện tại của tấm nhện từ và các con nhện từ.

Độ lún tại một thời điểm chính là cao độ tại thời điểm đo với cao độ thời điểm trước đó.

Hình. Chi tiết một đoạn thước đo

Kết quả:

Tấm nhện từ được lắp gần ở đỉnh nền (chưa đắp gia tải) thể hiện độ lún tổng.

Các con nhện từ lắp trong nền đất chịu nén thể hiện lún từng lớp.

Hình . Mẫu ghi kết quả đo và tính toán độ lún

BIỂU ĐỒ EXTENSOMETER

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

20-Jun-09 20-Jul-09 19-Aug-09 18-Sep-09 18-Oct-09 17-Nov-09 17-Dec-09 16-Jan-10 15-Feb-10 17-Mar-10 16-Apr-10 16-May-10 15-Jun-10 15-Jul-10 14-Aug-10 13-Sep-10

Cao

độ

nền

đắp.

(cm

)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450


Độ

lún

(cm

)

Tấm nhện từ (+4.65mCDL)

Nhện từ 1 (-5.03mCDL)



Hình. Biểu đồ kết quả đo lún tổng và lún từng lớp.

/33

d. Thi công:

Trình tự thi công như sau:

Nối nhện từ vào thân ống đã định sẵn.

Nhện từ được cố định duỗi thẳng.

Nối các sợi dây qua các nhện từ với mục đích sau khi lắp đặt xong sẽ kéo sợi dây này

lên làm bung các chân của nhện từ, các chân này sẽ liên kết chặt vào nền đất tại vị trí đó.

Lắp đặt ống vào vị trí cố định.

Lắp đặt tấm nhện từ trong tầng cát.

Lắp đặt ống PVC bảo vệ ống đo này đến quá chiều cao gia tải dự kiến.

Đo để xác định chính xác cao độ ban đầu của tấm nhện và các con nhện từ.

Hình 1. Cấu tạo ống đo lún Hình 2. Định vị nhện từ trên ống đo

Hình 3. Cấu tạo nhện từ Hình 4. Cấu tạo ống dẫn với mặt cắt lồng nhau

/33

Hình 5. Cấu tạo tấm nhện từ trong thân nền đắp Hình 5. Cấu tạo nắp ống

Hình 6. Lắp đặt ống Hình 7. Liên kết nhện từ với dây kéo

Hình 7. Lắp đặt ống đo và ống bơm bentonit Hình 8. Đổ nước vào ống

/33

Hình 9. Thiết bị đo lún sâu Hình 10. Quá trình đo lún

2.7.2. Đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer)a. Mục đích:

Xác định áp lực nước lỗ rỗng trong nền gia tải nhằm mục đích kiểm tra lại các quá trình phân tích

ngược có phù hợp với kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng hay không. Ngoài ra, xác định áp

lực nước lỗ rỗng còn để xác định độ cố kết của nền sau một thời gian gia tải nhất định.

Xác định áp lực nước lỗ rỗng cần kết hợp với quan trắc mực nước tĩnh (đo trong ống stand pipe)

để xác định áp lực nước lỗ rỗng thặng dư.

Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư (Excess Pore Water Pressure-EPWP) sẽ tăng dần dựa trên chiều

cao gia tải. Sau khi kết thúc gia tải, EPWP sẽ giảm dần tùy theo mức độ cố kết và có xu hướng

giảm về giá trị zero.

Thiết bị này dùng để đo áp lực nước lỗ rỗng tại một vị trí chiều sâu nhất định.

b. Cấu tạo:

Mỗi piezometer được lắp đặt tại mỗi vị trí lỗ khoan riêng. Sau khi lắp đặt piezometer vào lỗ

khoan, tiến hành rót lớp cát lọc vào phủ piezo. Phía trên đầu piezo được bịt kín bằng betonit để

phân cách nước lỗ rỗng ở mũi. Phần còn lại trong lỗ khoan được bơm vữa bentonit để ngăn

dòng nước đi lên.

/33

Hình . Sơ đồ các bước lắp đặt piezometer Hình. Tổng thể lắp đặt

c. Đo đạc và kết quả:

Hiện nay có 2 loại piezometer: loại piezometer bằng hơi (pneumatic piezometer) và loại

piezometer bằng dây rung (vibrating wire piezometer-VW piezometer).

Hình . Piezometer bằng hơi Hình. Piezometer bằng dây rung

Nguyên lý hoạt động của Piezometer bằng hơi:

Sử dụng máy đo, bơm khí vào đầu dò. Đầu dò bao gồm một màng kín và 2 đường ống, một

đường bơm khí và một đường thoát khí. Ban đầu, khi khí chưa bơm vào và bơm chưa đủ áp lực

để thắng áp lực nước thì màng chưa căng ra và lỗ thoát khí vẫn kín. Đến khi áp lực đủ thắng áp

lực nước lỗ rỗng thì màng căng ra, và khí bơm thoát ra ngoài theo đường ống thoát khí. Khi phát

hiện khí thoát ra ở bề mặt thì tiến hành tắt máy bơm khí. Áp lực khí giảm dần cho đến khi màng

/33

kín trở lại vị trí ban đầu. Ở thời điểm này, áp lực khí cân bằng với áp lực nước và ghi lại số đọc

từ máy đo.

B1. Lúc chưa bơm, màng vẫn chưa dịch B2. Màng dịch khi bơm vượt

quá áp lực nước và khí thoát ra

B3. Tắt máy bơm và màng

trở lại vị trí ban đầu.

Nguyên lý hoạt động của Piezometer bằng dây rung:

Loại VW Piezo biến đổi áp lực nước thành một tín hiệu tần số qua một màng chắn, một sợi thép

chịu kéo và một cuộn truyền dẫn từ. Piezo được thiết kế để thay đổi áp lực qua màng gây ra bởi

sự thay đổi của dây thép chịu kéo. Một cuộn truyền dẫn từ được sử dụng để kích thích sợi dây

rung với tần số riêng. Sự rung của dây quanh vùng lân cận của cuộn truyền dẫn sẽ phát sinh một

tín hiệu tần số và truyền đến thiết bị đọc dữ liệu. Thiết bị đọc dữ liệu sẽ ghi lại số đọc Hz. Từ số

đọc này, và thông qua các hệ số cung cấp của nhà SX cho từng thiết bị sẽ chuyển thành giá trị

áp lực nước lỗ rỗng tương ứng.

Hiện nay, loại piezometer bằng dây rung được sử dụng phổ biến ở VN. Nên trong phần tiến hành

đo, kết quả và thi công được thể hiện loại piezo bằng dây rung này.

Tiến hành đo:

Mỗi piezometer có 4 dây với màu khác nhau. Trong đó, có 2 dây dùng để ghi số đọc piezo và 2

dây dùng để ghi số đọc nhiệt độ.

Thiết bị đo gồm có 4 đầu kẹp được kẹp tương ứng với 4 dây của piezo.

Giữ cho kết quả đo của piezo ở trên màn hình được ổn định. Nhấn nút ghi để lưu dữ liệu. Tiếp

tục đo piezo khác.

Hình 1. Bộ đọc và ghi dữ liệu Hình 2. Dây đo piezo và nhiệt độ

/33

Hình 3. Màn hình tổng thể thiết bị Hình 4. Các thông số chi tiết và số đọc

Kết quả:

Giá trị đo được bao gồm số đọc và nhiệt độ môi trường. Công thức tính ứng suất tổng theo nhà

sản xuất thiết bị như sau:

Ứng suất tuyến tính: P = G . (R0 – R1) + K . (T1 – T0) – (S1 –S0)*

Ứng suất theo đa thức: P = A.R12 + BR1 + C + K . (T1 – T0) – (S1 –S0)*

Trong đó:

S1, So – áp suất không khí, khi không có sự chênh lệch về áp suất không khí thì bỏ qua

giá trị này.

Ro, To – số đọc piezo và nhiệt độ ở thời điểm ngay sau khi lắp đặt.

R1, T1 – số đọc piezo và nhiệt độ ở thời điểm đo.

G – hệ số máy đo để tính ứng suất theo tuyến tính.

A, B, C: hệ số máy đo để tính ứng suất theo đa thức.

(Các hệ số này lấy theo chứng chỉ của nhà sản xuất và khác nhau với mỗi loại

piezometer, mỗi piezometer có một số hiệu riêng được ghi trên đầu piezo. Riêng với giá trị C

trong tính toán ứng suất theo đa thức thì phải được đo lại thực tế với giá trị ứng suất được đưa

về zero).

Hình. Chứng chỉ sản xuất của một loại piezometer

/33

Để đơn giản, tính toán nên được sử dụng theo ứng suất tuyến tính.

Hình. Mẫu đo và kết quả tính toán áp lực nước lỗ rỗng cho 3 piezo ở 3 chiều sâu khác nhau

0

100

200

300

400

500

600

700

800


Áp

lực

nướ

c lỗ

rỗng

-PW

P (K

Pa)

P10-1 (-0.5mCDL)

P10-2 (-10mCDL)

P10-3 (-20mCDL)

BIỂU ĐỒ PIEZOMETER

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0


Cao

trìn

h đắ

p (m

)

Hình. Biểu đồ đo piezometer tại các chiều sâu khác nhau

d. Thi công:


Hình 1. Ngâm đầu đo đã được bọc cát và vải địa Hình 2. Thả piezometer vào trong lỗ khoan

/33

Hình 3. . Lắp đặt ống bơm cát lọc và bentonit Hình 4. Đổ lớp cát lọc và chuẩn bị lớp vữa betonit

Hình 5. Thả các viên bentonit Hình 6. Bentonit viên được chuẩn bị sẵn

Hình 7. Quá trình đo Piezometer

2.7.3. Quan trắc mực nước tĩnh (ống đo standpile)a. Mục đích:

Dùng để đo mực nước tĩnh trong suốt quá trình gia tải. Mực nước này được đo để kết hợp với

kết quả đo áp lực nước lỗ rỗng để tính áp lực nước lỗ rỗng thặng dư. Ngoài ra, giá trị này cũng

/33

được đưa vào để phân tích ngược quá trình lún dựa trên số liệu quan trắc độ lún, lịch sử gia tải

và biến đổi mực nước tĩnh.

Kết hợp với thiết bị đo ứng suất tổng EPC để tính ứng suất hiệu quả.

Cần phân biệt rõ mực nước tĩnh và mực nước động. Mực nước tĩnh là mực nước ổn định không

do một tác dụng tức thời như ảnh hưởng của bơm nước và nó đại diện trên một khu vực nhất

định. Mực nước động là mực nước thay đổi liên tục và không đại diện chung trên một khu vực

trong một thời gian nhất định. Việc nhầm lẫn giữa mực nước động và tĩnh khi đưa vào tính toán

sẽ làm kết quả sai khác đi nhiều.

b. Cấu tạo:

Ống PVC được đục lỗ từ đáy ống đến cao trình mặt đất. Tiến hành bọc vải địa không dệt 2 lớp

rồi thả xuống lỗ khoan sẵn. Sau khi đưa xuống đúng chiều sâu, phần rỗng giữa ống và lỗ khoan được

đắp lại bằng cát hạt thô.

Hình. Cấu tạo lắp đặt ống đo mực nước

c. Đo đạc và kết quả:Tiến hành đo:

Với yêu cầu tính lún thì việc đo mực nước không nhất thiết đo chính xác, có thể đo bằng thước

đo cao. Tuy nhiên, với việc đo để tính áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, nhất thiết phải dùng thiết bị

đo chính xác. Thiết bị đo này nhìn bề ngoài gần giống với thiết bị đo lún sâu extensometer.

Thả đầu đo vào ống quan trắc mực nước. Khi chạm nước, thì thiết bị sẽ phát ra tiếng “bíp”. Kéo

lên và thả xuống vài lần, cho đến khi chỉ có một tiếng “bíp” thì đọc chính xác số đo trên thước

đến mm ở cao độ đỉnh ống đo. Dùng máy thủy bình, xác định chính xác cao độ đỉnh ống. Cao độ

mực nước từ đó đơn giản được xác định.

/33

Hình. Chi tiết một đoạn thước đo

Kết quả:

Kết quả đọc được từ giá trị đo là chiều dài từ mực nước đến đỉnh ống. Cao độ mực nước được

xác định chính xác khi xác định được cao độ đỉnh ống.

Hình. Mẫu ghi kết quả đo mực nước trong ống standpipe

d. Thi công:


Chuẩn bị ống PVC, đục lỗ trên ống.

Nối các ống lại, và bọc vải địa.

Dùng dây cứng quấn quanh để đảm bảo vải địa liên kết tốt với ống.

Hạ ống vào lỗ khoan.

Đổ cát hạt thô vào lỗ khoan để cố định ống đo.

Hình 1. Cấu tạo ống đo nguyên thủy Hình 2. Bọc vải địa cho ống đo

/33

Hình 3. Chi tiết một đoạn ống đo bọc vải địa Hình 4. Lắp đặt ống

Hình 5. Định vị ống bằng chèn kín cát thô Hình 6. Thiết bị đo mực nước trong ống

Hình 7. Quá trình đo

2.7.4. Bàn đo ứng suất tổng (Earth pressure Cell-EPC)a. Mục đích:

/33

Dùng để kiểm tra lại tải trọng tác dụng bên ngoài vào nền. Đây là thiết bị đo ứng suất tổng, nên

có thể kiểm tra trọng lượng riêng của nền đắp đảm bảo lớn hơn yêu cầu (gama = P/Hđắp).

Thiết bị này đặc biệt hữu dụng với nền được xử lý bằng phương pháp cố kết chân không, với

thiết bị này có thể kiểm tra được ứng suất tác dụng vào nền do hút chân không.

b. Cấu tạo:

Với công dụng đo ứng suất khác nhau, sẽ có các loại đo ứng suất khác nhau. Trong phần này,

giới thiệu loại đo ứng suất tổng thẳng đứng trong thân nền đắp (một số loại dùng đo ứng suất

tiếp tuyến, hướng tâm trong thi công đường hầm..).

Đặc trưng cho loại này có 2 dạng để đo ứng suất tổng: loại đo ứng suất tổng dạng hơi

(phneumatic pressure) và dạng đo ứng suất tổng bằng dây rung (vibrating wire pressure).

Hình. Cấu tạo các loại EPC

Đặc điểm chung của 2 loại này là bao gồm 2 tấm thép không gỉ được hàn kín lại với nhau. Giữa

2 tấm thép được làm rỗng và chứa đầy chất lỏng không chịu nén.

Bàn đo được lắp đặt ở bề mặt nhạy cảm tiếp xúc trực tiếp với nền đất. Ứng suất tổng tác dụng

đến bề mặt bàn đo rồi truyền đến chất lỏng bên trong bàn đo và được đo bằng bộ truyền dẫn hơi

hoặc dây rung. Giá trị này sẽ được lưu lại trong máy ghi và dựa vào các hệ số của nhà sản xuất

(khác nhau đối với mỗi bàn đo) để chuyển thành giá trị đo ứng suất.


Thiết bị dùng để đo ứng suất tổng cùng loại với thiết bị đo piezometer. Cách thức đo giống hoàn

toàn với đo piezometer. Xem cách thức đo của piezo đã trình bày ở trên để biết thêm chi tiết.

Kết quả:

Công thức tính toán ứng suất tổng hoàn toàn giống công thức tính toán cho thiết bị đo piezo. Các

giá trị hiệu chỉnh sẽ khác nhau tùy vào loại số hiệu của bàn đo.

d. Thi công:


Đào sâu 30cm.

Đặt EPC xuống hố. Tiến hành cân cho bàn thẳng đứng bằng thước thủy.

Lấp đất trong hố lại. Hoàn thiện.

/33

Hình 1. Cấu tạo bàn đo ứng suất tổng Hình 2. Chi tiết đầu dò của bàn đo

Hình 3. Thiết bị đo ứng suất tổng Hình 4. Quá trình đo đạc

Chú ý: Thanh màu xanh trong hình 1 là thước cân bàn đo thẳng đứng (thước thủy).

2.7.5. Thiết bị quan trắc chuyển vị ngang (inclinometer)a. Mục đích:

Dùng để quan trắc chuyển vị ngang tại các vị trí mái dốc (được lắp đặt ở chân mái dốc)

từ đỉnh nền đến đáy lớp đất yếu. Thiết bị này cần phải được lắp đặt kết hợp cùng lúc với bàn đo

quan trắc lún (được lắp đặt ở vai ta luy) để kiểm toán ổn định trong quá trình thi công bằng biểu

đồ Matsuo-Kawamura hoặc Tominaga-Hashimoto.

b. Cấu tạo:

Hệ thống này bao gồm: ống đo, đầu dò đo độ nghiêng, cáp, bộ puli và đầu đọc dữ liệu.

Độ nghiêng trong thân đầu dò được đo bằng hai gia tốc kế cân bằng lực. Một gia tốc kế đo độ

nghiêng trong mặt phẳng của rãnh, một gia tốc kế đo độ nghiêng trong mặt phẳng vuông góc với

rãnh. Đo đạc độ nghiêng được chuyển thành chuyển vị ngang. Sự thay đổi được so sánh giữa

chuyển vị ngang ban đầu và chuyển vị ngang hiện tại.

/33

Hình. Sơ họa tính toán độ nghiêng

Hình. Cấu tạo lắp đặt


Kết nối thiết bị, thả đầu đo cho puli đi vào rãnh theo hướng chuyển vị cần đo. Thả cho

đến khi hết chiều sâu, bắt đầu tiến hành ghi số liệu. Kéo mỗi 0.5m lên (trên dây cáp đã có khấc

cho 0.5m), chờ cho khi số liệu ổn định thì nhấn nút ghi số liệu. Tiếp tục cho đến hết thân ống đo.

Đảo chiều 180 độ, và tiếp tục như trên để lấy số liệu lần 2.

Hình. Màn hình đo đạc.

Trên màn hình thể hiện 2 giá trị theo 2 hướng khác

nhau.

Giá trị A: thể hiện theo hướng đo trong mặt phẳng

chính.

Giá trị B: thể hiện theo hướng đo trong mặt phẳng

phụ (hướng vuông góc với mặt phẳng chính).

/33

Hình. Hướng đo và các giá trị đọc Ao, A180, Bo và B180

Kết quả:

Kết quả ghi lại trên màn hình sau lần đọc thứ nhất là A0 và B0. Sau lần đọc thứ hai (đảo 180 độ)

là A180 và B180.

Độ chuyển vị ngang theo hướng chính tại một vị trí nhất định như sau:

dentaT = ((A0 – A180)1 - (A0 – A180)0) / K

(A0 – A180)0: giá trị đo khi vừa mới lắp đặt ống xong.

(A0 – A180)1: giá trị đo tại thời điểm đo.

K – giá trị được cung cấp cho từng máy đo.

INCLINOMETER DATA Ngày lắp đặt 30-Dec-2009Inclinometer ID : I-08A Cao trình đỉnh ống 5.253Tọa độ: X=1162531.797; Y=419121.334 Ngày đo 23-Jul-2010

A+ A- B+ B- A+ A- B+ B-5.25 -1462 1434 -500 426 -19.75 279 -312 -481 3894.75 -1450 1422 -498 420 -20.25 253 -283 -468 3744.25 -1545 1515 -479 376 -20.75 223 -255 -477 3733.75 -1588 1562 -476 357 -21.25 199 -227 -479 3863.25 -1561 1532 -471 383 -21.75 182 -215 -503 4142.75 -1489 1459 -493 393 -22.25 226 -254 -550 4552.25 -1400 1371 -529 417 -22.75 255 -285 -563 4511.75 -1345 1316 -545 424 -23.25 279 -310 -563 4621.25 -1186 1158 -503 408 -23.75 303 -330 -571 473

KẾT QUẢ QUAN TRẮC INCLINOMETER

Cao độ(m)

Số đọc Cao độ(m)

Số đọc

Hình. Mẫu đo độ nghiêng

/33

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10-100 0 100 200 300 400 500

Displacement (mm)

Elev

atio

n (m

)

18-May-1024-May-1016-July-1021-July-1022-July-1023-July-10

Hình. Biểu đồ chuyển vị ngang

d. Thi công:


Nối các ống lại với nhau thông qua một ống nối.

Quấn băng keo dính đặc biệt quanh mối nối.

Lắp đặt nắp đậy ở đáy ống.

Thả ống vào lỗ khoan, vừa thả vừa đổ nước vào ống để cân bằng áp lực đẩy nổi.

Đổ vữa betonit vào lỗ khoan. Cố định ống.

Chờ một ngày cho ổn định ống rồi tiến hành đo lấy giá trị đầu tiên.

/33

Hình 1. Cấu tạo tổng thể ống quan trắc Hình 2. Chi tiết đầu nối ống

Hình 3. Chi tiết mối nối ống Hình 4. Chi tiết đầu nối

Hình 5. Lắp đặt ống Hình 6. Nối ống

/33

Hình 7. Đổ nước vào ống Hình 8. Thiết bị đo

Hình 9. Toàn bộ thiết bị đo và ghi dữ liệu Hình 10. Quá trình đo

2.8. Đắp đất chờ lún.

Giai đoạn này chờ lún nhưng cần kiểm soát chặt chẽ mức độ lún và chiều cao mực nước ngầm.

Tiến hành bơm nước để hạ mực nước ngầm nhằm tăng lún (có thể xảy ra trường hợp nếu như

không hạ mực nước ngầm thì nền sẽ lún không đáng kể, tuy nhiên sau khi dỡ tải, mực nước ngầm

giảm xuống sẽ kéo theo lún nhiều hơn).

/33

Hình 1. Bơm hút nước trong suốt quá trình gia tải Hình 2. Tổng thể đoạn nền đang chờ lún

2.9. Quan trắc. Một trong những công tác để chuẩn bị cho đánh giá dỡ tải cũng như kiểm soát ổn định là quan

trắc. Một số công tác quan trắc thể hiện như sau:

Hình 1. Quan trắc lún Hình 2. Đo đạc mực nước trong ống stand pipe

Hình 3. Đo đạc lún sâu extensometer Hình 4. Đo đạc piezometer và Earth Pressure Cell

/33

Hình 5. Đo đạc inclinometer

2.10. Các thí nghiệm trước khi dỡ tải.Để kiểm tra lại độ cố kết nền thì ngoài phương pháp quan trắc thường xuyên thì việc kiểm tra

bằng phương pháp khoan nền rất cần thiết. Một số thí nghiệm có thể thấy như sau:

Hình 1. Thí nghiệm khoan lấy mẫu bằng ống lấy

mẫu thành mỏng

Hình 2. Thí nghiệm khoan lấy mẫu bằng ống lấy

mẫu pittong

Hình 3. Cấu tạo ống lấy mẫu thành mỏng Hình 4. Cấu tạo ống lấy mẫu pittong

/33

Hình 5. Thí nghiệm xuyên côn CPTu Hình 6. Thí nghiệm cắt cánh FVT (loại ghi bằng tay)

Hình 7. Cấu tạo mũi côn Hình 8. Cấu tạo cánh cắt và ống bọc

2.11. Kết thúc quá trình dỡ tải.

Hình 1. Dỡ tải

/33

2.12. Thử nghiệm độ lún mặt đường bằng quan trắc gia tải tương ứng với tải mặt đường

Nhằm mục đích kiểm tra độ lún mặt đường sau khi làm để đảm bảo cao độ phù hợp. Giai đoạn

thử nghiệm này là cần thiết. Thử nghiệm được qui đổi từ tải trọng mặt đường thành tải trọng đất đắp.

Hình 1. Gia tải trên nền đã dỡ tải để xác định độ lún

mặt

Hình 2. Các bàn đo lún

3. KẾT LUẬN:

Bài viết trên giới thiệu các trình tự và các thiết bị quan trắc, thí nghiệm hiện đang được thực hiện

ở các dự án trong nước với mục đích thể hiện bằng hình ảnh và các cấu tạo. Chi tiết của các loại

thiết bị thí nghiệm đã được đề cập trong nhiều tài liệu. Tuy nhiên, những tài liệu trên với những

hình ảnh một là đã cũ, hoặc là sử dụng của nước ngoài. Hy vọng với những hình ảnh sinh động

trên và đã áp dụng ở trong nước thì với những dự án ở địa phương hoặc vốn trong nước, các

Chủ đầu tư cũng như các nhà Tư vấn thiết kế áp dụng để có thể đưa đến những kết quả tốt nhất

cũng như ngăn ngừa các rủi ro xảy ra trong quá trình thi công cũng như khai thác.

Đối với các thí nghiệm trong phòng như nén cố kết, nén một trục không nở hông…không đề cập

ở đây bởi đây là những thí nghiệm phổ biến và đã nói nhiều trong hầu hết các tài liệu về đất yếu.

cac qua trinh thi cong nen dat yeu va lap dat thiet bi quan trac

Documents