Vật liệu địa kỹ thuật là gì?
Vật liệu địa kỹ thuật (geosynthetics) là nhóm vật liệu tổng hợp (polymer) hoặc tự nhiên được sử dụng trong kỹ thuật nền móng, đường bộ, để đáp, ta luy và các công trình địa kỹ thuật khác. Mức tiêu chính: giá cường (reinforcement), ngăn cách (separation), loc nước (filtration), thoát nước (drainage) và chống thấm (containment).
Ở Việt Nam, vật liệu địa kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi từ các năm 2000 trợ lại dày, đặc biệt trong các đủ an ha tầng giao thông trên nền Đất yếu đồng bằng sống Cứu Long và đồng bằng Bac Bộ.
Loại I — Vài địa kỹ thuật (Geotextile)
Vài địa kỹ thuật là lớp vài polymer (polypropylene PP hoặc polyester PET) đất trong nền đất. Hai phương pháp sản xuất chính:
- Vài det (woven geotextile): det từ soi ngang-doc; độ bam cao, độ keo cao (tensile strength 30–200 kN/m); chủ yếu dùng giá cường, ngăn cách và bảo vệ dưới đã rap lớn.
- Vài không det (non-woven geotextile): soi vu tạo (needle-punched hoặc heat-bonded); độ thoát nước phẳng (in-plane drainage) tốt; chủ yếu dùng loc nước, thoát nước và ngăn cách lớp linh tính.
Ứng dụng: ngăn cách lớp nền đường và đất nền yêu; boc goi vật liệu loc (wrap drainage pipe); giá cường ta luy (geotextile wrapped slope).
Chuan tiêu chuẩn áp dụng: ASTM D4632 (độ keo), ASTM D4491 (cho phép nước quá), TCVN 8222:2009.
Loại II — Lưới địa kỹ thuật (Geogrid)
Lưới địa kỹ thuật là lưới polymer cung (HDPE hoặc polyester) có khau độ lớn (50–100mm), phân phối tại theo phương ngang. Cơ chế làm việc: hat đất chui quá khau độ lưới và bị lưới “giu lại” (interlocking), tạo ra tầng nền cường hóa.
- Geogrid HDPE đơn trực (uniaxial): cường độ cao theo 1 phương; dùng giá cường ta luy, để đáp chịu kéo theo 1 phương chính.
- Geogrid HDPE 2 trực (biaxial): cường độ ca 2 phương; dùng giá cường nền đường, bản thạch (working platform) trên Đất yếu.
- Geogrid polyester boc PVC (triaxial/3D): phân phối tại theo 3 phương, hiệu quả hơn cho nền đá vôi đã bam lớn.
Ứng dụng: nền đường đáp trên Đất yếu (tầng số độ tải trọng lên nền đặt tự nhiên); bản thạch thi công trên bun đất sut nền có thể tram mấy hạng năng.
Loại III — Geocomposite
Geocomposite là sản phẩm kết hợp 2+ loại vật liệu địa kỹ thuật trong 1 lớp: vi đủ vài det + lưới HDPE, hoặc vài không det + loi thoát nước (drainage core) + vài không det.
- Prefabricated Vertical Drain (PVD / bac thau nước): loi nhựa gai những thoát nước (core) boc vài không det loc; ham xuong Đất yếu tấn 15–30m, but tắt quá trình cố kết đặt từ 10–20 năm xuong còn 3–12 thang (phụ thuộc khoảng cách các bac).
- Geocomposite thoát nước ngang (sheet drain): loi đáp nhân + 2 lớp vài loc; đất sau mặt tường tầng hầm để thoát nước ngầm vào hệ thống thứ nước.
Loại IV — Màng địa kỹ thuật (Geomembrane)
Màng địa kỹ thuật là lớp màng polymer mỏ (HDPE, LLDPE hoặc PVC) dày 0.5–3mm, chống thấm.
- HDPE 1.5–2.0mm: chống thấm ho chứa bung lang/nước thải, bai rác, khó bai ở nhiem; độ bền hóa học cao.
- LLDPE (Linear Low Density PE): linh hoạt hơn HDPE, phù hợp bộ mặt phức tạp.
- Ứng dụng: ho chứa nước, đáp đáp bao mặt, dày ao nuoi trong thủy sàn, ho bởi.
- Tiêu chuẩn: ASTM D7176 (HDPE geomembrane), GRI GM13.
Loại V — Geofoam (EPS nhẹ)
Geofoam là khỏi xop EPS (Expanded Polystyrene) khối lượng riêng rất thấp (12–40 kg/m³ số với đất đắp 1,600–1,800 kg/m³); dùng để dan áp lực lên nền yêu.
- Ứng dụng: đáp nền đường quá Đất yếu (giảm áp lực xuong nền); đáp sau mái vòng (abutment) cau/ham để giảm tải trọng; đáp tại tường chắn đất để giảm áp lực ngang.
- Lưu y: EPS bị xang đầu và dùng mới hạn; cần bảo vệ bảng lớp bê tông bảo vệ.
Loại VI — Coc Xi măng Đất (CDM / Soil Cement Column)
Coc xi măng đất (CDM — Cement Deep Mixing) không hoàn toàn là “vật liệu địa kỹ thuật” những thường gồm vào nhóm giá cường nền Đất yếu. Xi măng được bom và tron với đất mem tại chỗ, hóa cung theo thời gian.
- Phương pháp: máy khoan mu nhất (auger) quay và cat đất, bom xi măng (hoặc với-xi măng-nước) thành phần pha tron; đường kính coc tiêu bieu 0.5–0.8m; chiều sau 10–30m.
- Cường độ CDM sau cũ nền: có thể đất suc chịu nén đơn trực (qu) > 200 kPa, tầng SC Đất yếu từ 10–20 kPa lên 200–500 kPa.
- Ứng dụng: nền đường đáp cao trên Đất yếu, đáp để bao/để biển, giá cường nền nha thấp tầng trên đất sut nền manh.
- Tiêu chuẩn: TCVN 9403:2012 (giá cường nền Đất yếu bảng coc đất-xi măng).
Bảng So sánh 6 loại vật liệu địa kỹ thuật
| Loại | Vật liệu | Chức năng chính | Ứng dụng tiêu bieu | Tiêu chuẩn |
|---|---|---|---|---|
| Vài det (woven) | PP/PET | Giá cường, ngăn cách | Nền đường, ta luy | TCVN 8222 |
| Vài không det | PP/PET | Loc, thoát nước, ngăn cách | Boc ống loc, màng lớp nền | ASTM D4491 |
| Lưới HDPE 2 trực | HDPE | Giá cường ngang | Bản thạch, nền đường Đất yếu | GRI GG1 |
| Bac thau nước (PVD) | Composite | Dày nhanh cố kết | Đất yếu cố kết trước | ASTM D6240 |
| Màng HDPE | HDPE | Chống thấm | Ho chứa, bai rác | ASTM D7176 |
| Geofoam EPS | EPS | Giảm tải trọng | Đáp Đất yếu, sau abutment | ASTM D6817 |
| Coc xi măng đất CDM | Xi măng + đất | Tầng SC nền | Nền đường đáp cao, để bao | TCVN 9403 |
FAQ
- Bac thau nước PVD hoạt động thế nào?
- Bac thau nước tạo ra đường thoát nước theo phương thang dùng giữa Đất yếu; nước lo cat ra khỏi khe đất đi vào bac và thoat lên mặt quá lớp cat dem và hệ thống thoát nước ngang. Kết hợp với tải trọng (đáp có nền) trên mặt, bac rut ngăn thời gian cố kết đặt từ nhiều năm xuong còn vài thang.
- Chọn vài det hay vài không det cho nền đường trên Đất yếu?
- Nền dùng ca hai: lưới geogrid biaxial cho giá cường ngang + vài không det cho ngăn cách và loc nước phía dưới. Neu chỉ dùng 1 lớp, vài det có cường độ giá cường tốt hơn những kém loc hơn; vài không det loc tốt hơn những độ bam thấp hơn.