Ảnh hưởng điều kiện địa chất An Giang và Đồng Tháp đến cường độ cọc đất ximăng hiện trường

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 35 ẢNH HƯỞNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT AN GIANG VÀ ĐỒNG THÁP ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỌC ĐẤT XIMĂNG HIỆN TRƯỜNG TRƢƠNG ĐẮC CHÂU*, TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG**, MAI ANH PHƢƠNG*, VÀ NGUYỄN BÌNH TIẾN* Effects of geological properties of An Giang and Dong Thap’s soils on field soilcrete unconfined compressive strength Abstract: Unconfined compressive strength of field soilcrete specimens is affected by several field conditions and cement contents such as soil types, pH, organic content, mixing conditions, and so on. This paper investigated how geological properties of Dong Thap and An Giang soils influence unconfined compressive strength of field soilcrete created using the NSV system. Analyses of unconfined compressive strength tests on field soilcrete core samples taken at the research sites aim at guidelines for massive practical applications of the NSV technology in the Mekong Delta. The results indicate that field soilcrete is uniform and appropriate strength for earth levees’ reinforcement. Soilcrete strength increases with increasing in sand particle content. In other words, cement contents can reduce to have the same required strength. If water contents of the in-situ soils are lower than the liquid limit, field soilcrete strength increases with increasing in additional water contents. pH influences minimally on field soilcrete strength in Dong Thap and An Giang provinces. Keywords: Soilcrete, DMM, NSV, unconfined compressive strength, reinforcement. I. GIỚI THIỆU CHUNG * Những tổn thất về ngƣời và thiệt hại về cơ sở hạ tầng do vỡ đê hàng năm cho thấy sự hạn chế của các biện pháp gia cố đê hiện nay. Đê đƣợc xây dựng dọc sông ngăn lũ, chống ngập cho các vùng sản xuất, nuôi trồng, và cụm dân cƣ. Đê đặt trên nền đất yếu và đƣợc đắp bằng đất nạo vét từ đáy kênh nên khả năng chịu lực kém. Khi lũ về, mực nƣớc dâng cao (từ 3÷4 m so với mặt ruộng) là nguyên nhân chính gây vỡ đê. Theo Ban chỉ đạo Phòng chống lụt bão * Học viên cao học, Khoa KTXD, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM. ** Tiến sĩ, giảng viên, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM, Email: tnhhung@hcmut.edu.vn Trung ƣơng, tính đến ngày 24/10/2011, lũ tại đồng bằng sông Cửu Long làm ngập 89.813 căn nhà, 23.172 ha lúa, 1.370 km đê bao bị sạt lở và 57 ngƣời chết, tổng thiệt hại do lũ gây ra gần 1.480 tỷ đồng . Đê vỡ và sạt lở do các giải pháp gia cố mang tính tạm bợ và hạn chế về mặt kỹ thuật. Đê bao đƣợc gia cố chủ yếu bằng cừ tràm, đắp bao tải cát, rọ đá hoặc đắp thoải kết hợp lát tấm bêtông chỉ phù hợp với chiều cao đắp thấp và tải trọng tác dụng lên đê nhỏ. Đối với những đê bao chống lũ, chiều cao đắp lớn (3÷5 m) và đƣợc dùng làm đƣờng giao thông nông thôn (GTNT) nên đê chịu tác động của triều cƣờng và tải trọng xe. Khi nƣớc sông dâng cao và thấm vào thân đê làm giảm sức chống cắt của khối đất gây ra xói lở và trƣợt sâu. Tƣờng chắn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 36 bêtông cốt thép (BTCT), cọc ván BTCT có thể khắc phục nhƣng các giải pháp này có chi phí xây dựng lớn. Công nghệ cọc đất ximăng phù hợp với việc gia cố đƣờng đê nhờ khả năng tăng ổn định, giảm dòng thấm qua thân đê và tăng khả năng chịu tải cho đê kết hợp GTNT. Công nghệ cọc đất ximăng bằng cánh trộn kim loại đƣợc nghiên cứu và phát triển từ năm 1950, ứng dụng hiệu quả trong gia cố các công trình giao thông, thủy lợi, v.v., với mục đích chống lún, sạt lở và chống thấm. Ở Việt Nam, công nghệ này đƣợc ứng dụng từ năm 2000, chủ yếu đƣợc ứng dụng trong gia cố nền móng công trình (nhƣ cầu đƣờng, cảng biển, dân dụng, hố đào, v.v.) nhƣng ứng dụng nhằm chống sạt lở và chống thấm cho đê còn hạn chế do các thiết bị thi công cọc đất ximăng thƣờng có kích thƣớc và trọng lƣợng lớn so với kích thƣớc đê bao kết hợp đƣờng GTNT (nhƣ bề rộng mặt đê khoảng 3 m). Công nghệ thi công cọc đất ximăng theo phƣơng pháp trộn sâu và trộn ƣớt bằng cánh trộn kim loại của tập đoàn Something - Nhật Bản (công nghệ NSV) với ƣu điểm thiết bị thi công nhỏ gọn, trọng lƣợng nhẹ, và linh hoạt có thể thi công trên những đƣờng đê có kích thƣớc nhỏ, nhƣng chƣa đƣợc ứng dụng trong gia cố đê ở Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu trong phòng cho thấy địa chất An Giang và Đồng Tháp phù hợp với công nghệ cọc đất ximăng nhƣng công tác chế tạo mẫu trong phòng và điều kiện thi công ngoài hiện trƣờng là hoàn toàn khác nhau nên việc xác định ảnh hƣởng địa chất đến chất lƣợng cọc thi công hiện trƣờng là cần thiết. Bài báo này tập trung vào việc phân tích và đánh giá các nhân tố địa chất ảnh hƣởng đến cƣờng độ cọc đất ximăng tạo ra từ công nghệ NSV. II. PHƢƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM Phƣơng pháp nghiên cứu là thực nghiệm hiện trƣờng. Trình tự thực hiện nhƣ sau: - Thi công thử nghiệm gia cố hai đoạn đê dài 60 m (ở An Giang) và 30 m (ở Đồng Tháp). - Khoan lấy lõi đánh giá sơ bộ lõi, khả năng hình thành cọc, và thí nghiệm nén nở hông tự do. - Phân tích và xác định mối quan hệ giữa chất lƣợng cọc đất ximăng với tính chất cơ lý hóa của đất nguyên dạng. Vị trí thử nghiệm Vị trí thi công thử nghiệm đƣợc chọn tại đoạn kênh Mƣời Cai, xã Vĩnh Trạch, huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang (chiều dài gia cố 60 m) và đoạn kênh 2/9, xã An Hoà, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp (chiều dài gia cố 30 m) (Hình 1). Đê đƣợc dùng để ngăn lũ bảo vệ hoa màu và kết hợp đƣờng GTNT. Hai đoạn đê mang đặc trƣng của đê bao ĐBSCL là đƣợc đắp bằng đất nạo vét từ dƣới kênh, mặt đê rộng 3.5 đến 4.5 m, chiều cao đắp 2.5 đến 3 m so với mặt ruộng. a) Vị trí thi công thử nghiệm (Google Map) và hiện trạng đoạn đê gia cố ở An Giang ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 37 b) Vị trí thi công thử nghiệm (Google Map) và hiện trạng đoạn đê gia cố ở Đồng Tháp Hình 1:Vị trí thi công thử nghiệm hiện trường 2.2. Điều kiện địa chất vị trí thử nghiệm Năm và bốn lớp đất đƣợc khảo sát dọc theo chiều sâu hố khoan 25 m tại vị trí nghiên cứu ở An Giang và Đồng Tháp. Kết quả thí nghiện hiện trƣờng và trong phòng của hai vị trí nghiên cứu trong phạm vi gia cố đƣợc cho trong Bảng 1. Bảng 3: Chỉ tiêu cơ lý hoá các lớp đất tại hai vị trí thử nghiệm STT Vị trí thi công / Tên đất An Giang Đồng Tháp Sét pha dẻo mềm (4.1 m) Bùn sét (6.4 m) Sét pha dẻo cứng (4.6 m) Bùn sét kẹp cát bụi (2.9 m) Sét pha dẻo cứng (7 m) 1 Dung trọng tự nhiên, w (kN/m3) 17.95 15.64 19.36 16.03 20.26 2 Hàm lƣợng sét (< 0,005 mm, %) 57.7 52.93 47.27 42.59 42.86 3 Hàm lƣợng cát (0.05 ÷ 2 mm, %) 13.15 20.81 16.16 20.38 80.4 0.05 ÷ 0.10 mm (%) 11.1 16.62 12.51 16.26 42.86 0.10 ÷ 0.25 mm (%) 0.8 3.14 2.03 2.85 29.54 0.25 ÷ 0.50 mm (%) 0.47 0.44 1.02 0.56 5.73 0.50 ÷ 1.00 mm (%) 0.36 0.23 0.5 0.71 1.71 1.00 ÷ 2.00 mm (%) 0.42 0.38 0.09 0 0.57 4 Độ ẩm, W (%) 37.7 65.6 27.6 61.5 22 5 Giới hạn dẻo, WP (%) 23.2 26.7 21.2 26.3 17.2 6 Giới hạn nhão, WL (%) 51.2 53.1 35.9 53.8 30.2 7 Chỉ số dẻo, PI (%) 28 26.4 14.7 27.5 13 8 Độ sệt, B 0.52 > 1 0.44 > 1 0.37 9 Độ pH 7.81 7.71 7.79 7.43 7.64 10 Hàm lƣợng hữu cơ (%) 6.43 5.86 5.3 4.73 2.58 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 38 a) Trạm trộn vữa ximăng b) Máy bơm c) Thiết bị NSV Hình 2: Quy trình thi công cọc đất ximăng 2.3 Hệ thống thiết bị thi công cọc đất ximăng theo phƣơng pháp trộn sâu – trộn ƣớt (NSV) Thiết bị NSV là thiết bị thi công cọc đất ximăng theo phƣơng pháp trộn sâu - trộn ƣớt bằng cánh trộn kim loại của Tập đoàn Something (Hình 4). Qui trình công nghệ NSV đƣợc Trung tâm kiến trúc Nhật Bản chứng nhận số BCJ–149. Thiết bị NSV có kích thƣớc (2.5 x 2 x 8.38) m, nặng 7.8 tấn, áp lực tiếp đất 65.2 kN/m2 và linh hoạt nên hoạt động dễ dàng trên đƣờng đê có bề rộng hẹp (B < 4 m) và sức chịu tải thấp. Công cụ trộn có đƣờng kính danh định 600 mm, lỗ phun vữa bên dƣới cánh trộn, moment xoắn lớn nhất 4 kN.m, áp lực khoan lớn nhất 29 kN, tốc độ nâng hạ cần 0 ÷ 5 m/phút, tốc độ quay của cánh trộn 0 ÷ 80 vòng/phút. Chiều dài trục trộn tối đa 12 m, đƣợc lắp ghép bởi các đoạn có chiều dài 2 m. Thiết bị NSV thích hợp với đất cát, đất sét, và đất bùn. 2.4. Vật liệu thử nghiệm Ximăng sử dụng là ximăng PCB40 theo TCVN 6260:2009. Vữa ximăng có tỷ lệ nƣớc: ximăng là 0.7:1 theo kết quả thí nghiệm trong phòng của đất An Giang và Đồng Tháp gia cố ximăng. Nƣớc trộn vữa đƣợc lấy trực tiếp từ dƣới kênh và thông qua lƣới lọc. Kết quả thử nghiệm hoá nƣớc có độ pH = 7.98 (An Giang) và pH = 7.8 (Đồng Tháp), theo TCVN 3994 -85 nƣớc có tính ăn mòn yếu đối với bêtông và kim loại. 2.5. Trình tự thi công thử nghiệm Chi tiết gia cố hai đoạn đƣờng đê ở An Giang và Đồng Tháp đƣợc thể hiện ở Hình 5. Trình tự thi công thử nghiệm nhƣ sau: - Vận hành kiểm tra sơ bộ thiết bị với nƣớc. - Định vị tim cọc và di chuyển máy đến vị trí thi công. - Thi công tạo cọc ximăng đất theo qui trình đề xuất (gồm hai giai đoạn: (1) Giai đoạn xuyên xuống: khoan, phun vữa, và trộn đất với ximăng đến chiều sâu cọc thiết kế; (2) Giai đoạn rút lên: tiếp tục trộn đất với vữa ximăng khi rút công cụ trộn lên). - Tiếp tục trình tự nhƣ trên đối với các cọc còn lại. Trong quá trình thi công, vận tốc xuống/lên và tốc độ quay cánh trộn đƣợc điều khiển theo lập trình, áp lực phun vữa tự động điều chỉnh theo vận tốc xuống nhằm phun đủ lƣợng vữa theo chiều dài cọc. Để cọc đạt độ đồng nhất phải đảm bảo số lần trộn xuyên xuống > 240 lần/m, số lần trộn khi rút lên > 360 lần/m và số lần trộn ở mũi cọc (0.5 m gia cố dƣới cùng) > 600 lần/m. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 39 (a) Mặt bằng bố trí cọc đất ximăng và vị trí khoan lấy lõi ở An Giang (b) Mặt bằng bố trí cọc đất ximăng và vị trí khoan lấy lõi ở Đồng Tháp Hình 3: Mặt bằng bố trí cọc đất ximăng và vị trí khoan lấy lõi a) Đào lộ đầu cọc b) Khoan lấy lõi lấy mẫu Hình 4: Thí nghiệm hiện trường ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 40 2.6. Đánh giá chất lƣợng cọc thử nghiệm Chất lƣợng cọc thử nghiệm đƣợc đánh giá bằng cách đào lộ đầu cọc, khoan lấy lõi và thí nghiệm nén nở hông tự do (UCS). - Đào lộ đầu cọc với chiều sâu đào 1 m nhằm kiểm tra kích thƣớc và hình dạng đầu cọc (Hình 6a) - Khoan lấy lõi cọc nhằm kiểm tra tính liên tục và đồng nhất của cọc. Các vị trí khoan lấy lõi gồm tại tim cọc, D/4, vị trí chồng nối giữa hai cọc và ba cọc. Quá trình khoan lấy lõi đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn 22TCN 259 - 2000 “Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình” bằng thiết bị XY-100 - Thí nghiệm UCS nhằm xác định cƣờng độ nén nở hông tự do (qu) của mẫu đất ximăng theo tiêu chuẩn ASTM D2166, ASTM D1633 và TCVN 9403:2012. Mẫu đƣợc gia công có tỉ số chiều dài và đƣờng kính (L/D) từ 2 đến 2.5. Trong trƣờng hợp L/D < 2 thì giá trị qu, đƣợc qui đổi theo tiêu chuẩn ASTM C42. Thiết bị TSZ30-2.0 (thiết bị dùng cho thí nghiệm nén 3 trục) dùng cho UCS của công ty Nanjing T-Bota Scietech Instruments & Equipment (Hình 5). Mẫu đƣợc nén với tốc độ gia tải không quá 1 mm/phút. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả nghiên cứu dựa vào số liệu thí nghiệm, phân tích với 56 mẫu đất ximăng đƣợc khoan lấy lõi tại 8 vị trí ở công trình thử nghiệm ở An Giang và 61 mẫu đất ximăng đƣợc khoan lấy lõi tại 6 vị trí ở công trình thử nghiệm ở Đồng Tháp (Hình 5). Các mẫu đƣợc đánh giá sơ bộ tại hiện trƣờng, bảo quản và gia công trƣớc khi thí nghiệm xác định cƣờng độ UCS ở độ tuổi > 240 ngày. (a) Thiết bị nén mẫu TSZ30-2.0 (b) Thí nghiệm nén mẫu Hình 5: Hình ảnh thí nghiệm nén mẫu soilcrete hiện trường 3.1. Ảnh hƣởng loại đất Cƣờng độ cọc đất ximăng, qu có giá trị khác nhau qua các lớp đất khác nhau ở Đồng Tháp (ĐT) và An Giang (AG) với cùng điều kiện thử nghiệm (cùng hàm lƣợng ximăng, năng lƣợng trộn và điều kiện bảo dƣỡng). Cƣờng độ, qu cọc đất ximăng ở Đồng Tháp cao hơn An Giang. Thí nghiệm UCS các lõi cọc đất ximăng qua năm lớp đất khác nhau (hai lớp ở An Giang và ba lớp ở Đồng Tháp) cho thấy lớp sét pha (Đồng Tháp) có qu lớn nhất, thấp hơn là lớp bùn sét (An Giang, Đồng Tháp) và thấp nhất là lớp sét dẻo (An Giang) dù các cọc đƣợc thi công với thiết bị, thông số vận hành và hàm lƣợng ximăng giống nhau (Hình 6). Nguyên nhân do mỗi loại đất có các tính chất cơ lý hoá riêng sẽ ảnh hƣởng khác nhau đến các phản ứng hoá học giữa đất và ximăng nên sự hình thành cƣờng độ của các lớp đất cũng khác nhau. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 41 Hình 6: Ảnh hưởng loại đất đến cường độ cọc đất ximăng 3.2. Ảnh hƣởng của sự phân bố thành phần hạt đến cƣờng độ nén nở hông tự do, qu Cƣờng độ của đất ximăng bị ảnh hƣởng bởi thành phần cấp phối của đất nguyên dạng. Đất có tỷ lệ thành phần hạt cát càng lớn thì cƣờng độ đất ximăng càng cao và tỷ lệ hạt sét càng lớn thì cƣờng độ đất ximăng càng thấp. 3.2.1. Ảnh hƣởng hàm lƣợng sét Với cùng điều kiện thử nghiệm, đất có hàm lƣợng sét lớn thì cƣờng độ đất ximăng thấp [13, 14, 17]. Cƣờng độ cọc đất ximăng ở An Giang thấp hơn ở Đồng Tháp do hàm lƣợng sét trong đất ở An Giang (52.93÷57.7%) lớn hơn đất ở Đồng Tháp (42.59÷47.27%) (Hình ). Kết quả tƣơng tự với cọc thử nghiệm ở An Giang, qu cọc đất ximăng ở lớp bùn sét (lớp 2) cao hơn lớp sét dẻo mềm (lớp 1) do hàm lƣợng sét lớp bùn sét (52.93%) nhỏ hơn lớp sét dẻo mềm (57.7%) Diện tích bề mặt của phân tử sét lớn nên hàm lƣợng sét cao làm tăng diện tích bề mặt của hạt đất. Do đó, đất có hàm lƣợng sét lớn cần năng lƣợng trộn và hàm lƣợng ximăng cao hơn nhằm trộn đều, tăng khả năng tiếp xúc giữa đất và ximăng. Kết quả thí nghiệm nén các mẫu đất ximăng ở Đồng Tháp thì cho kết quả ngƣợc lại, dù lớp sét pha (lớp 1) có hàm lƣợng sét (47.27%) lớn hơn bùn sét (42.59%) nhƣng qu của mẫu đất ximăng ở lớp sét pha (lớp 1) vẫn cao hơn do ảnh hƣởng của thành phần hạt cát (đƣợc phân tích ở mục 3.2.2). Hình 7: Ảnh hưởng hàm lượng sét đến cường độ cọc đất ximăng 3.2.2. Ảnh hƣởng hàm lƣợng cát Đất có hàm lƣợng cát lớn (đặc biệt các cỡ hạt 0.5÷2 mm) thì cƣờng độ đất ximăng cao, nghiên cứu này phù hợp với kết quả cƣờng độ mẫu đất ximăng tăng khi hàm lƣợng cát tăng dần đến 60% và sau đó giảm dần hoặc có hàm lƣợng hạt thô lớn. Thí nghiệm UCS các mẫu đất ximăng ở An Giang cho thấy qu của cọc đất ximăng ở lớp ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 42 bùn sét (lớp 2) cao hơn lớp sét dẻo (lớp 1) do hàm lƣợng cát lớp bùn sét (20.81%) lớn hơn lớp sét dẻo (13.15%). Ở Đồng Tháp, qu của cọc đất ximăng ở lớp sét pha (lớp 1) cao hơn lớp bùn sét (lớp 2) (Hình 8) dù hàm lƣợng cát lớp sét pha (16.16%) nhỏ hơn lớp bùn sét (20.38%) nguyên nhân thành phần hạt có kích thƣớc từ 0.25÷2 mm đạt 1.62% (so với lớp bùn sét 1.27%) và hạt có kích thƣớc từ 1÷2 mm đạt 0.09% (so với lớp bùn sét 0%), thể hiện ở Bảng 3 và Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu ứng xử trong phòng của đất Đồng Tháp trộn với xi măng của. Tỷ lệ phù hợp của hàm lƣợng cát sẽ giúp cho hỗn hợp đạt đƣợc độ chặt lớn nhất, hạt cát sẽ chèn lấp khoảng trống giữa các hạt cốt liệu lớn, giảm lỗ rỗng cho hỗn hợp đồng thời kết hợp với ximăng tạo thành bộ khung vững chắc cho hỗn hợp. Hình 8: Ảnh hưởng của hàm lượng cát đến cường độ cọc đất ximăng 3.3. Ảnh hƣởng của độ ẩm tự nhiên Đất ximăng đạt cƣờng độ cao khi độ ẩm tự nhiên đất nguyên dạng (W) lân cận giới hạn nhão (WL) và chỉ số dẻo (IP) thấp. Cƣờng độ lớp đất bùn sét (An Giang và Đồng Tháp) cao do có độ ẩm tự nhiên (61.5÷65.6%) lớn hơn giới hạn nhão (WL, 53.1 ÷ 53.8%) và qu lớp sét pha (Đồng Tháp) cao vì trƣớc khi thi công cọc đất ximăng đƣợc khoan làm mềm và tơi đất với nƣớc nên độ ẩm tự nhiên thực tế của đất lớn hơn so với độ ẩm tự nhiên nguyên dạng. Lớp đất sét dẻo (An Giang) có độ ẩm nhỏ hơn giới hạn nhão nên cƣờng độ đạt đƣợc thấp (thể hiện ở hình 9). Nguyên nhân có thể do đất ở trạng thái nhão thì lƣợng nƣớc trong đất vừa đủ cho phản ứng hoá học giữa đất – ximăng, nếu độ ẩm tự nhiên trong đất nhỏ thì không đủ lƣợng nƣớc để phản ứng thuỷ hoá xảy ra hoàn toàn, nếu độ ẩm quá lớn trong đất lớn thì lƣợng nƣớc dƣ sẽ làm giảm cƣờng độ của đất ximăng và đất ở trạng thái nhão cũng giúp việc trộn đều đất với ximăng dễ hơn. Ngoài ra, chỉ số dẻo cao của lớp Sét pha (An Giang) và Bùn sét (Đồng Tháp) lần lƣợt là 28 và 27.5 cũng làm giảm hiệu quả cải thiện. Hình 9: Đường cong tích lũy thành phần hạ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 43 Hình 10. Ảnh hưởng của độ ẩm tự nhiên đến cường độ cọc đất ximăng 3.4. Ảnh hƣởng độ pH Không có sự ảnh hƣởng rõ ràng của độ pH đến cƣờng độ cọc đất ximăng. Hai khu vực thử nghiệm có môi trƣờng trung tính, độ pH của đất dao động không lớn (độ pH ở An Giang từ 7.71÷7.81 và Đồng Tháp từ 7.43÷7.79) nên sự ảnh hƣởng của độ pH đến các phản ứng hoá học giữa đất và ximăng không lớn, biểu đồ hình 11 cho thấy cƣờng độ không có sự thay đổi lớn ở những vị trí có độ pH khác nhau. Nƣớc có độ pH cao thúc đẩy phản ứng pozzolanic tạo ra các sản phẩm dạng keo liên kết các hạt đất lại với nhau, nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy cƣờng độ đất ximăng trong môi trƣờng acid cao hơn trong môi trƣờng kiềm, đất có độ pH < 5 thì mức độ gia tăng cƣờng độ thấp hơn pH > 5. Hình 11: Ảnh hưởng độ pH đến cường độ đất ximăng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 44 3.5. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng hữu cơ Đất có hàm lƣợng hữu cơ cao thì cƣờng độ đất ximăng thấp. Cƣờng độ cọc đất ximăng ở An Giang nhìn chung thấp hơn so với Đồng Tháp do hàm lƣợng hữu cơ đất An Giang (5.86÷6.43%) lớn hơn Đồng Tháp (4.73÷5.3%) (Hình 12). Trong phạm vi thử nghiệm ở An Giang, lớp Sét dẻo có cƣờng độ thấp hơn do hàm lƣợng hữu cơ cao hơn so với lớp Bùn sét. Thành phần hữu cơ trong đất có chứa các chất làm chậm quá trình phản ứng nhƣ mùn và axit hữu cơ. Axit hữu cơ làm giảm độ pH của nƣớc trong đất khiến phản ứng pozzolanic xảy ra chậm. Mặt khác, axit hữu cơ tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra chất không tan bao quanh các hạt đất cản trở sự tiếp xúc giữa hạt đất và ximăng và lƣợng tạp chất hữu cơ không tham gia vào phản ứng hoá học là nguyên nhân giảm cƣờng độ [16]. Hình 12: Ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ đến cường độ đất ximăng IV. KẾT LUẬN Ảnh hƣởng địa chất hiện trƣờng đến chất lƣợng cọc đất ximăng đƣợc đánh giá dựa trên các cọc thử nghiệm gia cố hai đoạn đƣờng đê ở An Giang và Đồng Tháp. Quá trình thử nghiệm gồm 3 nội dung: Thi công cọc đất ximăng, khoan lấy lõi và thí nghiệm nén nở hông tự do ở 240 ngày tuổi. Việc phân tích dựa trên sự khác biệt về các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất. Các mẫu đƣợc đánh giá với cùng điều kiện về hàm lƣợng ximăng, năng lƣợng trộn và bảo dƣỡng. Địa chất An Giang và Đồng Tháp phù hợp với công nghệ cọc đất ximăng thi công bằng thiết bị NSV theo phƣơng pháp trộn ƣớt – trộn sâu, cọc tạo ra có tính đồng nhất và liên tục. Địa chất ở Đồng Tháp tạo cọc đất ximăng có cƣờng độ cao hơn địa chất ở An Giang. Cƣờng độ cọc đất ximăng trong lớp đất sét pha (Đồng Tháp) đạt giá trị cao nhất, lớp sét dẻo (An Giang) thấp nhất. Thành phần cấp phối của đất nguyên dạng ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ đất ximăng. Đất có thành phần hạt thô càng lớn thì cƣờng độ càng cao và đất có hàm lƣợng sét lớn thì cƣờng độ thấp. Đất có độ ẩm tự nhiên lân cận giới hạn nhão và chỉ số dẻo thấp sẽ cho cọc có cƣờng độ cao. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 45 Độ pH của nƣớc ở An Giang và Đồng Tháp từ 7.4÷7.8 không ảnh hƣởng rõ ràng đến cƣờng độ cọc đất ximăng. Hàm lƣợng hữu cơ lớn cho cọc đất ximăng có cƣờng độ thấp. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Xuân Việt và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu chống sạt lở tại km 88 + 937 trên quốc lộ 91, Bình Mỹ, An Giang,” Tạp chí Giao Thông Vận Tải, số 6/2011, trang 17-20, 2011. M. Kitazume and M.Terashi. The Deep Mixing Method. CRC Press, Balkema Book, UK, 2013, 405 pp. 2. Lê Phi Long, Lê Khắc Bảo, Trần Nguyễn Hoàng Hùng, và Quách Hồng Chƣơng. “Phân tích chất lƣợng cọc xi măng - đất hiện trƣờng từ công nghệ trộn sâu - ƣớt để gia cố đƣờng đê ven sông ở Đồng Tháp”, Tạp chí Xây dựng, số 1/2015, trang 21-28, 2015. 3. Lê Khắc Bảo, Lê Phi Long, Đỗ Thị Mỹ Chinh, và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu ứng xử của đất Đồng Tháp trộn xi măng, trộn ƣớt - sâu ứng dụng gia cố đê bao chống lũ ở Đồng Tháp”, Tạp chí Xây dựng, số 6/2014, trang 77-83, 2014. Mai Anh Phƣơng, Nguyễn Bình Tiến, Trƣơng Đắc Châu, và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu ứng xử của đất ở An Giang trộn xi măng bằng công nghệ trộn ƣớt và trộn sâu”, Tạp chí Địa kỹ thuật, số 2/2014, trang 34- 43, 2014. C.Q. Cai, X. Li, J. Zhang, and Q.S. Guo. “Study on influence factors of cement - stabilized soil compressive strength.” Global Geology. No. [15], pp. 130-134, 2012. 4. H. M. Kwon, A. T. Le, and N. T. Nguyen, “Influence of Soil Grading on Properties of Compressed Cement-soil”, KSCE Journal of Civil Engineering, vol. 14, pp. 845-853, 2010. Người phản biện: PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƢỜNG