Trong xử lý nền đất yếu, mục tiêu cốt lõi của mọi giải pháp đều xoay quanh một vấn đề: làm thế nào để tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng nhanh và hiệu quả nhất nhằm gia tăng ứng suất hữu hiệu, từ đó giảm lún và rút ngắn thời gian chờ cố kết. Trong số các phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay, bấc thấm kết hợp gia tải và bấc thấm kết hợp hút chân không là hai giải pháp thường xuyên được đem ra so sánh khi lựa chọn phương án kỹ thuật cho các công trình nền đất yếu quy mô lớn.
Phương pháp bấc thấm kết hợp hút chân không đã được trình bày chi tiết về nguyên lý làm việc, cơ chế truyền áp suất âm và hiệu quả tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng trong bài viết 👉 Bấc thấm hút chân không – nguyên lý và ứng dụng trong xử lý đất yếu. Tuy nhiên, trên thực tế thiết kế và thi công, nhiều chủ đầu tư và kỹ sư vẫn đặt ra câu hỏi: so với phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải truyền thống, hút chân không có gì khác biệt, ưu nhược điểm ra sao và nên áp dụng trong điều kiện nào?
Bài viết này sẽ tập trung so sánh trực tiếp hai phương pháp bấc thấm kết hợp hút chân không và bấc thấm kết hợp gia tải, dựa trên các tiêu chí kỹ thuật như cơ chế tác động, hiệu quả cố kết, mức độ ổn định nền, yêu cầu thi công và điều kiện áp dụng thực tế, nhằm giúp người đọc lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu phù hợp và tối ưu cho từng loại công trình.
Cả hai phương pháp đều dựa trên cùng một nguyên lý nền tảng của cơ học đất:
🔹Ứng suất hiệu quả = ứng suất tổng - áp lực nước lỗ rỗng: σ′ = σ − u
Trong đó:
🔹σ′: ứng suất hữu hiệu (quyết định độ cố kết, sức kháng cắt),
🔹σ: tổng ứng suất,
🔹u: áp lực nước lỗ rỗng.
👉 Khác biệt giữa hai phương pháp không nằm ở công thức, mà nằm ở cách làm cho σ′ tăng lên.
Khi đắp gia tải:
🔹Tổng ứng suất σ tăng ngay lập tức do tải trọng đắp
🔹Do đất chưa kịp thoát nước, áp lực nước lỗ rỗng u cũng tăng theo,
🔹Do cả u và σ đều tăng dẫn đến ứng suất hữu hiệu σ′ = σ - u chưa tăng nhiều ở thời điểm đầu.
Theo thời gian:
🔹Nước lỗ rỗng thoát ra theo phương ngang nhờ bấc thấm ,
🔹u giảm dần về giá trị ban đầu khi chưa có tải,
Khi đó:
🔹σ' tăng dần
👉 Bản chất: Gia tải không làm tăng σ′ trực tiếp, mà:
🔹Tạo áp lực nước lỗ rỗng dư,
🔹Chờ quá trình cố kết để gảm u về giá trị ban đầu, nhờ đó làm tăng σ′.
🔹σ: tăng trước dưới tác dụng của tải đắp
🔹u: tăng trước do nước lỗ rỗng chưa thoát ra dưới tác dụng tải đắp → giảm sau khi nước lỗ rỗng được thoát ra dần theo bấc thấm.
🔹σ′: tăng chậm, phụ thuộc hoàn toàn vào quá trình tiêu tán u
👉 Gia tải là phương pháp: “Tăng tổng ứng suất trước, rồi chờ đất tự chuyển hóa thành ứng suất hữu hiệu thông qua thoát nước lỗ rỗng.”
Khi hút chân không:
🔹Không đắp tải hoặc đắp rất ít,
🔹Tổng ứng suất σ gần như không đổi
🔹Áp lực nước lỗ rỗng u giảm trực tiếp do:
🔸Áp suất trong bấc và hệ thống giảm,
🔸Tạo chênh áp giữa đất và bấc.
Do đó: σ′ = σ − u ⇒ σ′ tăng ngay khi có áp chân không
👉 Không cần chờ cố kết hoàn toàn mới thấy hiệu quả.
🔹σ: giữ nguyên
🔹u: giảm ngay từ đầu
🔹σ′: tăng tức thời
👉 Hút chân không là phương pháp: “Giảm áp lực nước lỗ rỗng để làm tăng ứng suất hữu hiệu.”
| Đặc điểm | Gia tải | Hút chân không |
|---|---|---|
| Ứng suất tổng σ |
Tăng mạnh do áp lực nền đắp |
Gần như không đổi |
| Áp lực nước lỗ rỗng u | Tăng rồi giảm | Giảm ngay |
| Ứng suất hữu hiệu lúc ban đầu σ′ | Tăng ít | Tăng nhiều |
| Ứng suất hữu hiệu về lâu dài σ′ | Rất lớn (nếu đắp được) | Bị giới hạn |
Còn tiếp...