Chương 12 — Công tác đất (Earthworks)¶
Chương này chuyển mô tả đất và đá thành quyết định thi công: đất đào được bằng gì, hệ số nở rời, chiều dày lớp đầm, thiết bị đầm nào phù hợp, và mức đầm chặt cần đạt cho từng ứng dụng.
Hình. Đường cong đầm chặt: độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất, so sánh đầm chuẩn với đầm cải tiến và đường không có lỗ rỗng.
12.1 Các vấn đề của công tác đất¶
Bảng của mục này liệt kê các câu hỏi thi công then chốt: đào được hay phải nổ, đầm bằng thiết bị nào, chiều dày lớp, độ chặt yêu cầu — và loại dữ liệu khảo sát cần để trả lời.
12.2 Khả năng đào (excavatability)¶
Khả năng đào phụ thuộc cường độ, mức nứt nẻ và độ cứng của vật liệu — không chỉ loại đất/đá. Bảng của mục này phân loại vật liệu theo phương pháp đào thích hợp.
12.3 Yêu cầu đào¶
Bảng của mục này đưa yêu cầu về độ sâu, độ dốc mái đào tạm, và biện pháp chống đỡ cho các loại đất khác nhau.
12.4 Đặc trưng đào¶
Bảng của mục này liên hệ loại vật liệu với đặc trưng đào (dễ, khó, phải nổ) và với hệ số nở rời đi kèm.
12.5 Đánh giá khả năng đào¶
Bảng của mục này tổng hợp tiêu chí đánh giá khả năng đào (cường độ nén, khoảng cách khe nứt, RQD) thành quyết định thi công.
12.6 Chỉ số đào (diggability index)¶
Bảng 12.6 — Chỉ số đào theo loại vật liệu.
| Vật liệu | Chỉ số đào | Phương pháp |
|---|---|---|
| Đất rời | 1 – 3 | Máy đào thường |
| Đất dính cứng | 4 – 6 | Máy đào gàu / ripper |
| Đá mềm, nứt mạnh | 7 – 9 | Ripper nặng |
| Đá cứng | 10 – 12 | Nổ mìn |
12.7 Phân loại khả năng đào¶
Bảng của mục này phân loại vật liệu thành các cấp đào tương ứng với loại thiết bị và năng suất điển hình.
12.8 Đào trong đá¶
Bảng của mục này bàn về phương pháp đào trong đá: cắt, ripper, nổ mìn — theo cường độ và mức nứt nẻ.
12.9 Biểu đồ đánh giá khả năng ripper¶
Biểu đồ rippability (thường theo vận tốc sóng dọc Vp hoặc cường độ đá) cho biết đá có ripper được hay phải nổ mìn — công cụ thi công quan trọng.
12.10 Hệ số nở rời (bulking factor)¶
Bảng 12.10 — Hệ số nở rời điển hình.
| Vật liệu | Hệ số nở rời |
|---|---|
| Sỏi, cuội | 1,05 – 1,15 |
| Cát | 1,10 – 1,15 |
| Sét | 1,20 – 1,40 |
| Sét cứng, đá mềm | 1,30 – 1,50 |
| Đá nổ mìn | 1,40 – 1,60 |
Hệ số nở rời quyết định khối lượng vận chuyển — đào 1 m³ đá có thể cần chở 1,5 m³.
12.11 Chiều dày lớp đầm tối đa thực tế¶
Bảng của mục này đưa chiều dày lớp đầm tối đa theo loại thiết bị đầm — vượt quá sẽ không đạt độ chặt ở đáy lớp.
12.12 Lực cản lăn của thiết bị bánh lốp¶
Bảng của mục này đưa lực cản lăn theo loại đất nền và độ ẩm — ảnh hưởng đến năng suất và khả năng leo dốc của thiết bị.
12.13 Yêu cầu đầm chặt cho các ứng dụng¶
Bảng 12.13 — Mức đầm chặt yêu cầu.
| Ứng dụng | Độ chặt (% MDD) |
|---|---|
| Đắp không quan trọng | 90 – 92 |
| Nền đường, sân | 95 |
| Đường ô tô | 95 – 98 |
| Đập đất | 98 – 100 |
| Đất có cốt | 95 – 98 |
12.14 Mức đầm chặt yêu cầu¶
Bảng của mục này phân biệt đầm theo thí nghiệm chuẩn (Standard) và đầm theo thí nghiệm cải tiến (Modified) — cùng một giá trị "95%" có ý nghĩa khác nhau tùy theo thí nghiệm tham chiếu.
12.15 So sánh độ chặt tương đối và độ chặt tương đối (relative density)¶
Bảng 12.15 — Ánh xạ độ chặt đầm (%) sang độ chặt tương đối Dr (%).
| Độ chặt (% MDD, Standard) | Dr (%) |
|---|---|
| 90 | 45 – 55 |
| 95 | 60 – 70 |
| 98 | 75 – 85 |
| 100 | 85 – 95 |
12.16 Đặc trưng hiện trường của vật liệu dùng trong công tác đất¶
Bảng của mục này mô tả đặc trưng hiện trường (màu, cảm giác, cách vỡ) để nhận biết vật liệu tại mỏ hoặc tại nền đào.
12.17 Đặc trưng đầm chặt điển hình của vật liệu¶
Bảng của mục này đưa độ ẩm tối ưu và MDD điển hình theo loại vật liệu.
12.18 Sự phù hợp của thiết bị đầm¶
Bảng 12.18 — Thiết bị đầm phù hợp theo loại đất.
| Thiết bị | Đất phù hợp |
|---|---|
| Lu rung | Cát, sỏi, đá dăm |
| Lu bánh lốp | Cát, sỏi, cấp phối |
| Lu chân cừu (sheepsfoot) | Sét, bụi dính |
| Đầm rung (vibratory plate) | Cát, sỏi (lớp mỏng) |
| Đầm cóc | Sét, bụi (chỗ hẹp) |
Chọn sai thiết bị đầm là nguyên nhân phổ biến của việc không đạt độ chặt.
12.19 Chiều dày lớp đầm điển hình¶
Bảng của mục này đưa chiều dày lớp đầm theo thiết bị và loại đất — thường 150–300 mm cho lu rung, dày hơn cho lu nặng.
12.20 Kích thước thiết bị tối đa theo mức rung cho phép¶
Bảng của mục này liên hệ khoảng cách tới công trình lân cận với kích thước thiết bị rung tối đa cho phép — tránh gây hư hại công trình.
12.21 Đầm chặt yêu cầu theo chiều cao đắp¶
Bảng của mục này liên hệ chiều cao đắp với mức đầm chặt yêu cầu — đắp càng cao thì yêu cầu càng khắt khe (giảm lún).
12.22 Kết quả thí nghiệm đầm chặt điển hình¶
Bảng của mục này đưa kết quả thí nghiệm đầm chặt (Proctor) điển hình cho các loại đất — dùng làm giá trị tham chiếu.
12.23 Thử nghiệm đầm chặt hiện trường¶
Bảng của mục này đưa các phương pháp kiểm tra độ chặt hiện trường (rót cát, hạt nhân, phóng xạ, siêu âm) và độ chính xác tương ứng.
12.24 Đầm chuẩn so với đầm cải tiến¶
Bảng 12.24 — So sánh hai loại thí nghiệm đầm.
| Đặc điểm | Standard (Proctor) | Modified |
|---|---|---|
| Năng lượng đầm | 1× | ~4,5× |
| Cối | 1000 mL | 1000 mL |
| Số lớp × búa | 3 × 25 | 5 × 25 |
| Độ ẩm tối ưu | Cao hơn | Thấp hơn |
| MDD | Thấp hơn | Cao hơn |
Modified cho MDD cao hơn và độ ẩm tối ưu thấp hơn — nên "98% Modified" khắt khe hơn nhiều so với "98% Standard".
12.25 Ảnh hưởng của đá lẫn quá nhiều¶
Bảng của mục này bàn về ảnh hưởng của đá/sỏi lẫn đến thí nghiệm độ chặt và mật độ — khi hàm lượng hạt thô lớn, kết quả thí nghiệm rót cát trở nên không đại diện.
Ghi nhớ của chương¶
- Hệ số nở rời (mục 12.10) quyết định khối lượng vận chuyển — đào 1 m³ đá có thể cần chở 1,5 m³.
- Chọn thiết bị đầm theo loại đất (mục 12.18) — lu rung cho hạt rời, lu chân cừu cho đất dính.
- Phân biệt Standard vs. Modified (mục 12.24) — "95%" không có ý nghĩa nếu không nói rõ thí nghiệm tham chiếu.
- Chiều dày lớp đầm (mục 12.19) phải khớp năng lượng thiết bị, nếu không đáy lớp sẽ rời.