Các cách gia cố nền đất yếu phổ biến nhất

Có lẽ nỗi băn khoăn lớn nhất của các gia chủ khi xây biệt thự hay nhà dân dụng nói chung là gặp phải nền đất yếu. Mặc dù đây là kiến thức trong kết cấu xây dựng nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp tới túi tiền của mỗi gia chủ. Bởi vì, gia cố nền đất yếu tốn chi phí hơn nhiều so với xây trên nền đất ổn định.

Để giúp quý vị phần nào mường tượng nhà mình cần áp dụng phương pháp gia cố nào phù hợp, Kiến trúc VietAS chia sẻ một số kiến thức cơ bản về các cách gia cố nền đất yếu phổ biến nhất hiện nay như sau.

1. Vì sao phải gia cố nền đất yếu?

Tìm hiểu nền móng là gì và các loại nền móng ta đã biết: Khi đất nền tự nhiên có khả năng chịu tải trọng yếu, không đủ tính ổn định và tính kiên cố thì phải gia cố. Mục đích là để nâng cao cường độ và sự ổn định của nền, đảm bảo yêu cầu chịu được tải trọng truyền từ móng xuống.

2. Các loại nền đất yếu và tiêu chuẩn để đánh giá

Thi công móng băng cho biệt thự vườn 1 tầng bên hồ ở Nam Định

Các loại nền đất yếu thường gặp gồm: Đất bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái dẻo nhão…

Các thông số chứng tỏ nền đất yếu

• Có độ sệt lớn (IL > 1),
• Có hệ số rỗng lớn (e > 1),
• Có góc ma sát trong nhỏ (j < 10°),
• Có lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C < 15 kPa,
• Có lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường Cu < 35 kPa,
• Có sức chống mũi xuyên tĩnh qc < 0,1 MPa,
• Có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N <5

3. Các phương pháp gia cố nền đất yếu

Tùy vào cơ cấu địa chất, điều kiện địa chất thủy văn và yêu cầu tải trọng của từng loại công trình mà áp dụng các biện pháp gia cố nền đất yếu khác nhau.

Dưới đây là một số cách gia cố nền đất yếu cơ bản, thông dụng nhất.

3.1. Phương pháp 1: Nén chặt đất

Đậm nện để nén chặt đất (Ảnh: canberradiamondblade.com.au)

3.1.1. Sử dụng đầm nện

Là phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cách dùng các loại đầm hoặc tấm nặng đầm chặt đất ở hố móng. Có thể trải thêm đá sỏi, đá dăm để tăng cường khả năng chịu lực cho đất nền.

Có thể đầm nén hơi, dùng những tấm nặng 2-3 tấn cho rơi từ độ cao 1-4m hoặc dùng xe lu hạng nặng làm chặt một vùng đất có diện tích lớn.

Đối với đất cát hoặc bụi, nên dùng đầm rung sẽ nhanh hơn. Ngược lại, với đất sét thì không nên dùng phương pháp chấn động để làm chặt vì hiệu quả rất thấp.

3.1.2. Sử dụng cọc

Là phương pháp gia cố nền đất yếu sử dụng cọc đất hoặc cọc cát nén chặt. Để nén chặt, sử dụng cọc đất hoặc cọc cát bằng cách đóng lỗ.

Người ta tạo ra quanh lỗ vùng nén chặt rồi nhồi đất, cát … vào lỗ và đầm chặt sau đó rút cọc ra.

Ngoài gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc đất; người ta còn gia cố nền đất yếu bằng cọc tre, cọc gỗ, cọc bê tông cốt thép hoặc cọc thép…

Cấu tạo cọc bê tông cốt thép

Cách đóng cọc xuống đất như sau:

Muốn đóng cọc xuống đất, dùng ống thép đường kính 400-500mm nhấn xuống độ sâu cần đạt tới. Sau đó nhồi cát hoặc đất vào ống thép, vừa nhồi vừa rút ống ra.

Để nhấn chìm ống thép xuống và rút ống thép lên thường dùng biện pháp rung.

3.1.3. Hạ mực nước ngầm

Khoan hạ mực nước ngầm (Ảnh: maykhoangieng.com)

Để nén chặt đất người ta còn dùng bơm hút nước từ một hệ thống giếng thu nước hoặc từ hệ thống ống tiêu nước có cấu tạo đặc biệt được gọi là “ống châm kim”.

Đất trong phạm vi của mực nước ngầm sẽ được nén chặt lại do áp lực nén tăng lên một cách tương đối, đồng thời sẽ được chặt thêm do áp lực của thuỷ động theo hướng đi xuống.

Xem thêm: Biệt thự đẹp 2018 - Biệt thự 2 tầng đẹp mộng mơ bên hồ - BT17047

3.2. Phương pháp 2: Thay đất

Đổ thêm đất vào móng (Ảnh: 9houz.com)

Một trong những cách gia cố nền đất yếu (gia cố nền móng nhân tạo) nữa là bốc dời lớp đất yếu đi rồi thay bằng một lớp đất khác như sỏi, cát hạt vủa hoặc lớn...

Phạm vi áp dụng: Áp dụng cho lớp đất yếu trong phạm vi không quá lớn với độ sâu nhỏ.

3.3. Phương pháp 3: Dùng hoá chất

Phương pháp dùng hóa chất để gia cố nền đất yếu áp dụng đối với tầng đất có khả năng thẩm thấu nhất định.

Người ta dùng các vật liệu liên kết bơm phụt vào trong đất để nâng cao khả năng chịu lực và làm cho đất không thấm nước.

Phương pháp này có 2 loại:

Phương pháp xi măng hoá, sét hoá và bitum hoá

Là gia cố nền móng bằng phương pháp phụt vữa xi măng vào đất để gia cố đất nền cát, đất cuội sỏi, đất nền nứt nẻ, đất cát hạt to; đồng thời để xây dựng các màn chống thấm.

• Để quá trình đông kết hoá cứng của dung dịch xi măng nhanh hơn, người ta dùng thuỷ tinh lỏng và clorua canxi.
• Để tăng cường tính ổn định cho dung dịch, dùng be tô nít.
• Ngoài ra, khi tốc độ chảy của nước dưới đất lớn, các kỹ sư còn cho bơm bitum nóng phụ trợ để lấp nhét các khe nứt lớn trong đá cứng. Phương pháp này giúp ngăn chặn sự rửa của các dung dịch xi măng và sét.

Phương pháp silicat hoá và nhựa hoá

Phương pháp này áp dụng để gia cố và tạo các màn chống thấm trong các loại đất nền có cát, đất hoàng thổ và đất lún ướt.

Để thực hiện, người ta thường dùng hai dung dịch gồm silicat natri và clorua canxi cho loại đất có hệ số thấm cao và dùng dung dịch silicat natri cho loại đất có hệ số thấm thấp.

3.4. Phương pháp 4: Đóng cọc

Tre để làm cọc móng (Ảnh: coctrehanoi.com)

Phương pháp quen thuộc để gia cố nền đất yếu là dùng cọc gỗ tre, thép hoặc bê tông cốt thép. Có khi dùng cọc cát để đóng xuống đất nền làm cho đất nén chặt hoặc do ma sát giữa cọc và đất làm cho mức chịu tải của đất nền tăng thêm.

Xem thêm: Tư vấn: Cách xử lý bê tông bị rỗ tổ ong do lỗi thi công sai kết cấu

Phương pháp này có 2 loại

Đóng cọc tre xuống móng (Ảnh: 9houz.com)

3.4.1. Cọc chống:

Cọc chống là loại cọc được đóng xuyên qua lớp đất mềm bên trên và trực tiếp truyền tải trọng lên lớp đất cứng ở phía dưới.

3.4.2. Cọc ma sát:

Cọc ma sát là loại cọc được đóng đến vị trí lưng chừng trong lớp đát mềm. Nó có tác dụng chủ yếu là lực ma sát giữa thân cọc và đất để chống đỡ công trình hoặc làm chặt đất.

Ở Việt Nam trước đây, để đảm bảo kết cấu nhà dân dụng được vững chắc, người ta thường gia cố nền đất yếu bằng cọc tre, cọc tràm... Mật độ trung bình khoảng 25 cọc/1m2, đường kính cọc từ 80 – 100 mm.

• Cọc tre có chiều dài 2.5m.
• Cọc tràm có chiều dài 4-5m.

Đóng cho tới khi nào cọc không thể xuống được nữa thì thôi.

3.5. Phương pháp 5: Điện và nhiệt

Đây là phương pháp ứng dụng hiện tượng điện thấm để tập trung nước bơm hút cho thoát làm khô đất. Cùng với đó, đưa dung dịch hoá chất vào để làm chắc đất.

Cách này cũng có 2 loại

3.5.1. Hạ mực nước ngầm:

Nhờ lực điện thấm xuất hiện khi cho qua một dòng điện 1 chiều trong đất nền khó thấm. Nó có hệ số 0,05m/ngày đêm như đất chứa nhiều hàm lượng sét hoặc đất cát bồi ích. Nuớc ngầm sẽ được bơm rút cho thoát từ hệ thống giếng hoặc ống châm kim.

3.5.2. Điện thấm hoá silicat:

Phương pháp điện thấm hóa silacat áp dụng cho những loại đất có tính thấm nhỏ như đất dính bùn.

Dưới tác dụng của áp lực bơm phụt và hiện tượng điện thấm, dung dịch silicat natri được thấm vào đất nên dễ dàng thực hiện.

4. Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm

Cấu tạo cách xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm

Ngoài các phương pháp đã nêu trên, gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm có khá nhiều ưu điểm.

4.1. Bấc thấm là gì?

Bấc thấm là một loại ống được xếp dẹp để thuận lợi khi thi công. Nó gồm 2 lớp:

• Lớp ngoài là ống vải địa kỹ thuật có độ bền kéo tốt dai và khó đứt.
• Lớp trong nhựa PP.

Khi xếp dẹp, bấc thấm rộng khoảng 100mm, tương đương ống có chu vi ngoài 200mm; dày từ 4 - 7mm và cuốn thành cuộn có tổng chiều dài hàng trăm mét.

Bấc thấm có chức năng thoát nước lỗ rỗng từ các túi bùn nước của nền đất yếu lên tầng đệm cát mỏng (khoảng 50 ÷ 60 cm) để thoát ra ngoài. Nhờ vậy sẽ làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu.

Bấc thấm đứng xử lý nền đất yếu (Ảnh: vaidiakythuatart.com.vn)

4.2. Ưu điểm của gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm

• Giảm tối đa sự xáo trộn các lớp đất.
• Lõi cũng như vỏ bấc thấm tương thích cao với nhiều loại đất.
• Dễ dàng thi công, hiệu suất đạt tới 8.000m/ngày.
• Không cần cấp nước khi thi công.
• Có thể đóng xuống độ sâu > 40m.
• Trong thời gian ngắn có thể đạt tới 95% độ ổn định dài hạn, tạo khởi động cho quá trình ổn định tự nhiên ở giai đoạn sau.
• Tiết kiệm khối lượng đào đắp.
• Rút ngắn thời gian thi công.
• Giảm chi phí vận chuyển, chi phí thi công.

Để tìm hiểu sâu hơn về các tiêu chuẩn kỹ thuật và cách triển khai phương pháp này, bạn có thể xem “Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9355:2012 về gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước”.

Kiến trúc VietAS

(Tham khảo sách của GS.TS Nguyễn Đức Thiềm, GS.TS Nguyễn Mạnh Thu, PGS.TS Trần Bút; Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9355:2012 về gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước và một số tài liệu khác)