Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng SBD thay lớp đệm cát

SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
MỤC LỤC
1.1 Khái niệm về đất yếu: 3
1.2 Một số đặc điểm của đất yếu : 4
1.3 Các dạng đất yếu thường gặp trong thực tế: 4
1.4 Nguồn gốc của đất yếu: 5
1.5 Các giải pháp cải tạo đất yếu : 5
1.5.1 Mục đích của việc cải tạo và xử lý đất yếu : 5
1.5.2 Các giải pháp cải tạo đất yếu : 6
1.5.3 Các biện pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền: 7
1.5.4 Các phương pháp xử lý nền bằng hóa lý : 7
1.5.5 Các phương pháp làm tăng độ chặt của nền đất yếu : 8
1.5.6 Kết luận: 9
1.6 Phương Pháp Dùng SBD Thay Lớp Đệm Cát : 10
2.1 Tổng quan lý thuyết: 10
2.1.1 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm: 10
2.1.2 Cơ sở lý thuyết xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm: 10
2.1.3 Khái quát về bấc thấm ngang: 11
2.1.4 Đặc tính của bấc thấm ngang : 13
2.1.5 Phạm vi ứng dụng của bấc thấm ngang : 14
2.2 Tính toán và thiết kế bấc thấm : 15
2.2.1: Các thông số cần thiết để thiết kế bấc thấm : 15
2.2.2 Năng lực thoát nước của vật liệu SBD trên 1m dài: 16
2.2.3 Các bước thiết kế bấc thấm : 17
2.2.4.Thiết kế bấc thấm : 17
20
1
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
2.2.5 So sánh với những vật liệu thoát nước khác : 20
2.2.6 Đánh giá so sánh tương quan với tầng đệm cát (GBD) : 21
2.2.7 Tính toán thiết kế: 24

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây với những tiến bộ của các ngành khoa học, môn cơ
học đất và nền móng đã có những bước tiến nhanh chóng. Các công trình ngày một ổn
định hơn. Tuy nhiên những công trình bị hư hại nặng vẫn thường xuyên xảy ra mà
nguyên nhân chính là chưa quan tâm đúng mức đến vai trò của nền đất bên dưới công
2
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
trình. Đối với nước ta là nước đang phát triển, quá trình công nghiệp hóa và hiện đại
hóa diễn ra ngày càng mạnh mẽ đòi hỏi các nhà khoa học phải đương đầu với hàng loạt
các vấn đề xây dựng các công trình lớn, các nhà máy công nghiệp nặng trên nền đất
yếu, khắc phục các sự cố công trình do nền đất bên dưới công trình gây ra,….Tất cả
những vấn đề đấy là động lực thúc đẩy sự nghiên cứu và phát triển của kỹ thuật gia cố
đất xử lý nền nhằm gia tăng sức chịu tải của nền đất yếu dưới móng công trình .
Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng SBD thay lớp đệm cát cũng là một trong
những phương pháp đã được đưa vào sử dụng thay thế gần đây,do nhu cầu về cát ngày
một khan hiếm và do nhu cầu về môi trường ,đảm bảo lợi ích về kinh tế cũng như tính
hiệu quả cao của bấc thấm so với đệm cát .
Do hạn chế về thời gian nên trong cuốn đồ án này chỉ dừng lại ở mức độ nghiên
cứu lý thuyết và một số ứng dụng cụ thể mà không đi sâu tính toán các thông số có
trong công thức.
Vì là lần đầu tiên thực hiện một đề tài mang ý nghĩa nghiên cứu và ứng dụng nên
không thể tránh khỏi những sai sót em rất mong nhận được sự chỉ dạy tận tình của các
thầy cô.
Em chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn địa kỹ thuật đặc biệt là thầy Ngô
Tấn Phong đã giúp đỡ em thực hiện cuốn đồ án này.
Sinh viên :Nguyễn Mạnh Cường

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT YẾU
1.1 Khái niệm về đất yếu:

Đất yếu là đất có sức chịu tải nhỏ và có tính nén lún lớn, hầu như đất yếu bảo hòa
nước, có hệ số rỗng lớn, hệ số nén lún lớn, trị số sức chống cắt không đang kể.
3
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Đất yếu gồm các loại đất sét mềm có nguồn gốc ở nước, thuộc các giai đoạn đầu
của quá trình hình hành đá sét, các loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn và các trầm
tích bị mùn hóa, than bùn hóa, v.v.
1.2 Một số đặc điểm của đất yếu :
- Dung trọng tự nhiên:
3
/7,1 cmg≤
γ
- Hệ số rỗng tự nhiên của đất:
1
≥
e
- Độ ẩm tự nhiên của đất:
%40
≥
w
- Độ bão hòa của đất:
8,0
≥
r
S
- Các đặc trưng cơ học:
- Modul biến dạng:
2
/50 cmkgE ≤
- Lực dính của đất:

2
/1,0 cmkgC ≤
- Góc ma sát trong của đất:
0
10≤
ϕ
1.3 Các dạng đất yếu thường gặp trong thực tế:
- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa
nước, có cường độ thấp;
- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn
(<200µm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;
- Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả
phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%);
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha
loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi
là cát chảy.
- Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé,
4
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.
- Đất hoàng thổ và các dạng đất hoàng thổ có hệ số rỗng lớn, khi ở trạng thái khô
có khả năng chịu lực lớn,nhưng khi ngậm nước gây biến dạng lớn.
1.4 Nguồn gốc của đất yếu:
- Có thể được tạo thành trong điều kiện lục địa, vũng vịnh hoặc biển.
- Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), lũ tích (proluvi),
lở tích (koluvi), do gió, do lầy, do băng và do con người (đất đắp).
- Nguồn gốc vũng vịnh có thể là cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh biển.
- Nguồn gốc biển có thể được thành tạo ở khu vực nước không sâu quá 200m,
thềm lục địa (200-3000m) hoặc biển sâu hơn 3000m.
- Do vậy khi xây dựng công trình trên nền đất yếu cần phải áp dụng các phương

pháp xử lý nền hợp lý nhằm cải thiện tích chất cơ lý của đất nền theo chiều hướng tăng
độ chặt, tính liền khối, độ bền, độ ổn định, giảm độ biến dạng và độ thấm nước.
1.5 Các giải pháp cải tạo đất yếu :
1.5.1 Mục đích của việc cải tạo và xử lý đất yếu :
- Tăng sức chịu tải
- Kiểm soát biến dạng và đẩy nhanh cố kết.
- Ổn định theo phương ngang
- Cắt đường viền thấm
- Tăng khả năng chống hoá lỏng.
Những chức năng này có thể đạt được bằng nhiều cách,trong đó có hoặc không sử
dụng tới vật liệu ngoài việc sử lý đất trên bề mặt thường là dễ và ít tốn kém .Tuy
nhiên ,ở độ sâu lớn việc sử lý trở nên khó khăn hơn ,đòi hỏi phân tích kỹ lưỡng và cần
các thiết bị chuyên dụng,quy trình thi công phức tạp .
5
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Khi xây dựng công trình trên đất yếu chúng ta gặp phải rất nhiều khó khăn.Xây
dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc
vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng
phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ
lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây
dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá
chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt
chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và
hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề
hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh
nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây
dựng trên nền đất yếu.
1.5.2 Các giải pháp cải tạo đất yếu :
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều

kiện như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất,đặc điểm điều kiện địa chất
thủy văn .v.v. Với từng điều kiện cụ thể mà ngưởi thiết kế đưa ra biện pháp hợp lý để
sử lý.
Có thể phân loại các biện pháp xử lý thành 6 nhóm:
- Làm chặt đất
- Cố kết cưỡng bức
- Tạo cốt cho đất
- ổn định bằng hoá học
- ổn định bằng nhiệt
- ổn định bằng sinh học
6
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Một số phương pháp xử lý nền chỉ thích hợp với một loại đất nhất định nào đó
trong khi các phương pháp khác lại thích hợp với nhiều loại đất.
Các biện pháp xử lý nền thông thường:
+ Các biện pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm
chấn động, phương pháp làm chặt bằng các loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc balat, cọc
vôi…), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước…
+ Các biện phap vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương
pháp dùng giếng cát, bấc thấm, điện thấm…
+ Các biện pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa
xi măng, phương pháp silicat hóa, phương pháp điện hóa…
1.5.3 Các biện pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền:
Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn (3m) nằm trực tiếp dưới móng công trình
thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý nhân tạo như đệm cát, đệm đá, đệm đất hoặc bệ
phản áp… để gia cố đất nền.
Các biện pháp kể trên được áp dụng nhằm tăng khả năng chịu lực và hạn chế mức
độ biến dạng của đất nền dưới tác dụng của tải trọng công trình. Đối với nền đường,
nền đất đắp nằm trên vùng bùn lầy thì việc áp dụng bệ phản áp để khống chế khả năng
phát triển của vùng biến dạng dẻo do lớp đất yếu gây ra là một trong những biện pháp

xử lý hiệu quả nhất
1.5.4 Các phương pháp xử lý nền bằng hóa lý :
Những phương pháp gia cường bằng hóa lý hiện nay được ứng dụng trên thế giới
bao gồm: phụt vữa xi măng, silicat hóa, trộn vật liệu (bitum, vôi, ximăng, nhựa tổng
hợp), điện hóa, điện thấm, nhiệt…
Áp dụng các phương pháp trên có những tác dụng thực tế sau đây:
- Làm tăng khả năng chịu lực của nền, đảm bảo nền được ổn định về phương
diện cường độ do khi công trình có tải trọng ngang lớn.
7
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
- Tạo màng chống thấm dưới nền công trình đặc biệt là đối với các công trình
thủy lợi, để làm giảm khả năng thấm và áp lực đẩy lên của nước ngầm tác dụng vào
móng công trình.
- Gia cường mặt tiếp giáp giữa nền và móng để chống thấm và chống trượt.
Tùy theo đặc điểm địa chất và tính chất của công trình mà quyết định lựa chọn
phương pháp gia cố thích hợp.
Trong tất cả những phương pháp xử lý nền đã nêu ở trên tùy vào từng trường hợp
mà chúng ta sẽ có những biện pháp sử lý nền móng công trình một cách hiệu quả và
kinh tế nhất.Các phương pháp cải tạo đất khác nhau được giới thiệu ,qua thử nghiệm đã
có tác dụng làm tăng độ bền của đất ,giảm độ lún tổng cộng và chênh lệch lún ,rút ngắn
thời gian thi công ,giảm chi phí xây dựng và các hiệu quả khác.
Nếu xét tới các yếu tố như :ý nghĩa công trình ,tải trọng tác dụng ,điều kiện hiện
trường ,thời gian xây dựng ,…thì việc lựa chọn phương pháp thích hợp cho loại đất
riêng biệt trở nên rất quan trọng.Đối với đất yếu và đất dính trong vùng dễ lún ,việc cải
tạo đất bằng gia cố (cọc cát đầm chặt ),bằng vật liệu chộn( phương pháp trộn sâu ) và
bằng thoát nước (tiêu nước thẳng đứng ) là thích hợp .Với công trình đắp việc cải tạo
đất bao gồm cho cả nền đất lẫn khối đất đắp.
1.5.5 Các phương pháp làm tăng độ chặt của nền đất yếu :
Đối với đất có độ rỗng lớn ở trạng thái rời, bão hòa nước, tính nén lớn hoặc đất có
kết cấu dễ bị phá hoại và kém ổn định dưới tác dụng của tải trọng (đất cát rời, đất dính

ở trạng thái chảy, đất bùn, than bùn…) thì móng công trình không thể đặt trực tiếp trên
nền thiên nhiên được mà cần có biện pháp gia cố.
Đặc điểm của các loại đất này là sức chịu tài nhỏ, độ lún lớn và có khả năng gây
biến dạng không đồng điều dưới đế móng công trình. Do vậy, để xây dựng các công
trình chịu tải lớn trên nền đất có tính chất như trên người ta thường dùng các biện pháp
như: cọc cát, cọc đất, giếng cát, nổ mìn, nén trước bằng tải trọng tĩnh… nhằm làm tăng
độ chặt của nền đất, tạo điều kiện cho nền đất đủ khả năng chịu tải.
8
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
1.5.6 Kết luận:
Tùy theo đặc điểm địa chất và tính chất của công trình mà quyết định lựa chọn
phương pháp gia cố thích hợp.
Trong tất cả những phương pháp xử lý nền đã nêu ở trên tùy vào từng trường hợp
mà chúng ta sẽ có những biện pháp sử lý nền móng công trình một cách hiệu quả và
kinh tế nhất.Các phương pháp cải tạo đất khác nhau được giới thiệu ,qua thử nghiệm đã
có tác dụng làm tăng độ bền của đất ,giảm độ lún tổng cộng và chênh lệch lún ,rút ngắn
thời gian thi công ,giảm chi phí xây dựng và các hiệu quả khác.
Nếu xét tới các yếu tố như :ý nghĩa công trình ,tải trọng tác dụng ,điều kiện hiện
trường ,thời gian xây dựng ,…thì việc lựa chọn phương pháp thích hợp cho loại đất
riêng biệt trở nên rất quan trọng.Đối với đất yếu và đất dính trong vùng dễ lún ,việc cải
tạo đất bằng gia cố (cọc cát đầm chặt ),bằng vật liệu chộn( phương pháp trộn sâu ) và
bằng thoát nước (tiêu nước thẳng đứng ) là thích hợp .Với công trình đắp việc cải tạo
đất bao gồm cho cả nền đất lẫn khối đất đắp.
Để rút ngắn thời gian cố kết,nâng cao sự ổn định của công trình người ta thường
sử dụng thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với gia tải trước bằng các khối đất đắp
tạm thời.Thiết bị tiêu nước thẳng đứng gồm nhiều loại với các đặc trưng cơ lý khác
nhau nhằm tạo ra đường thoát nước nhân tạo cho đất.
Phương pháp PVD cũng là một phương pháp như vậy,dùng kết hợp PVD và lớp
đệm cát bên trên kết hợp với gia tải trước cũng là một phương pháp khá khả quan. Như
đã biết từ trước tới nay chúng ta vẫn quen với việc cải tạo đất yếu bằng bấc thấm PVD

kết hợp với lớp đệm cát,ngày nay với điều kiện ngày một khan hiếm nguồn cát ,việc tìm
kiếm vật liệu cát có cở hạt lớn,độ sạch cao,hệ số thấm lớn…làm lớp cát đệm trong công
tác xử lý nền đất yếu và với điều kiện giá thành quá cao,quản lý chất lượng gặp rất
nhiều khó khăn,có thể dẫn tới việc chậm tiến độ thi công công trình ,đôi khi có một số
công trình có thể dừng thi công,để điều chỉnh lại dự toán hay giá vật liệu…ảnh hưởng
chung tới tiến độ của dự án ,làm cho hiệu quả kinh tế bị hạn chế .Việc sử dụng vật liệu
9
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
thấm ngang (super Board Drain – SBD )mở ra hướng đi mới để giải quyết các vấn đề
khó khăn nêu trên về nhược điểm về chỉ số kinh tế mà vẫn đảm bảo tốt các tiêu chuẩn
quy định và kỹ thuật xây dựng công trình,đặc biệt là thoát nước nhanh
1.6 Phương Pháp Dùng SBD Thay Lớp Đệm Cát :
Trước đây, việc sử dụng phương pháp bấc thấm đứng PVD kết hợp gia tải trước,
và lớp đệm cát dùng làm lớp thoát nước ngang cho bấc thấm đứng đã được áp dụng
khá phổ biến ở Việt Nam đem lại hiệu quả tốt cho việc xử lý đất yếu
Đây là một loại vật liệu mới đáp ứng được nhu cầu và số lượng ,và môi trường
,yêu cầu về kỹ thuật ,thi công đơn giản và gọn nhẹ .Ngoài ra còn mang tính kinh tế hơn
nhiều so với vật liệu truyền thống là cát hạt trung .Thực tế ở
n
ước
ta,
việc
ứng dụng vật
liệu mới này
đang
còn trong giai đoạn vừa thí nghiệm vừa ứng dụng như các công
trình đường vào cầu Cần Thơ và dự án Đại Lộ Đông Tây,tại Tp.Nên việc nghiên cứu
thay thế tầng đệm cát bằng vật liệu mới là hết sức cần thiết và mang tính thực tiễn
cao,góp phần giảm chi phí đầu tư và tạo thêm một nghành sản xuất vật liệu mới mang
lại hiệu quả kinh tế cao.Vì vậy đặt vấn đề nghiên cứu cứu sử dụng vật liệu SBD thay

cho tầng đệm cát khi xây dựng công trình trên nền đất yếu này là hết sức cần thiết.
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BẤC THẤM SBD THAY LỚP ĐỆM CÁT
2.1 Tổng quan lý thuyết:
2.1.1 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm:
2.1.2 Cơ sở lý thuyết xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm:
Lún do cố kết của nền đất yếu tạo ra nhiều sự cố cho nền móng công trình .Cần
10
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
nhiều thời gian để hoàn thành cố kết sơ cấp do tính thấm của đất nhỏ.Để rút ngắn thời
gian cố kết này thường dùng thiết bị tiêu nước thẳng đứng,kết hợp với nén trước bằng
khối đất đắp tạm thời hay áp lực chân không.
Việc đặt các thiết bị tiêu nước thẳng đứng trong trong đất sét sẽ làm giảm chiều
dài đường thấm của nước lỗ rỗng và dẫn đến giảm thời gian hoàn thành quá trình cố
kết nhờ vậy tốc độ thoát nước theo phương ngang của đất sét sẽ khá hơn.
Bấc thấm đứng PVD kết hợp với gia tải trước được xem là biện pháp sử lý đất
yếu mang tính khả thi cao cho các công trình xét về chiều sâu sử lý,chi phí ,thời gian để
gia tải và các yếu tố khác.Mục đích của việc sử dụng bấc thấm đứng kết hợp với biện
pháp gia tải trước nhằm đẩy nhanh tốc độ cố kết và hạn chế độ lún trong tương lai của
khu vực sử lý dưới tải trọng tĩnh và tải trọng động.
Trước rất nhiểu thực tế khó khăn đã nêu phần trên, một biện pháp mới mang tính
khả thi hơn đã được đưa vào thay thế,giải pháp mới thay thế lớp đệm cát tự nhiên bằng
lớp bấc thấm ngang tên gọi “Super Board Drain “ (SBD) do công ty Thai Miltec
International Co., Ltd. sản xuất. Mặc dù giải pháp sử dụng bấc thấm ngang chưa được
phổ biến tại Việt Nam, nhưng công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi ở nước ngoài từ
những năm 90 của thế kỷ trước, nhất là tại Nhật Bản và đã thu được kết quả tốt.
2.1.3 Khái quát về bấc thấm ngang:
Bấc thấm ngang là loại vật liệu dạng bản được dùng để thoát nước ngang. Kết cấu
vật liệu bao gồm lõi nhựa làm bằng Polyvinyl Chloride và được bao bọc bên ngoài
bằng loại vải polyester không dệt. Bản thân lõi và lớp vỏ bọc có kết cấu mềm dẻo và

tách biệt nhau. Lõi này chịu được áp lực cao và khả năng kháng nén đủ để chịu được
tải trọng vật liệu đắp và quá trình thi công do cấu tạo bởi các lỗ dập nổi đặc biệt trên lõi
và cấu tạo này cho phép thoát nước cao. Hơn nữa lớp vải Polyester không dệt này có
độ bền cao không bị suy giảm trong môi trường ẩm ướt.
11
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Hình 2 : Cấu Tạo Bấc Thấm Ngang
Nước lỗ rỗng xung quanh bấc ngang sẽ thấm vào bên trong bấc thông qua lớp vỏ
bọc và chảy dọc theo lõi của bấc, sau đó thoát ra ống hoặc kênh thoát.
Ngay cả khi có tải trọng nặng bên trên tác động lên bấc ngang thì mặt cắt thoát
nước của bấc vẫn không suy giảm. Sự cố gây ra nghẽn tắc bên trong bấc thang do các
hạt đất sẽ không xảy ra. Vì vậy, nước lỗ rỗng có thể thoát đi một cách nhanh chóng.
Bấc ngang hiện có 3 loại:
- Loại T - 200 bản rộng 20 cm
- Loại T - 300 bản rộng 30 cm
- Loại T - 600 bản rộng 60 cm với bề dày 0,8 cm
12
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Các mục Đơn Vị T – 200 T – 300 T – 600
Loại vật
liệu
Lõi kết cấu Polyvinyl Chloride
Lớp lọc polyester
Kích
thước
Chiều dày mm 8.0 ±1.5
Rộng mm 200 ± 10 300 ± 10 600 ± 10
Chiều dài cuộn m 50
Đường kính
cuộn

m ~ 0.8
Đặc tính
cơ lý
Khả năng chịu
nén
KN/m
2
 250
Lưu lượng
thoát
m
3
/Ngày 24 36 72
Khả
năng
chứa
Container
20feet
m ~ 10000 ~ 7000 ~ 3500
Container
40feet
m ~ 24000 ~ 16000 ~ 8000
Bảng 1 : Tiêu chuẩn kỹ thuật của Bấc thấm ngang (SBD)
2.1.4 Đặc tính của bấc thấm ngang :
- Nước lỗ rỗng được hấp thụ qua lớp vải lọc vào bản thoát nước và chảy vào trong
lõi bấc mọt cách êm thuận. Do đặc tính này nên ngay cả khi bấc ngang được mở rộng
thì khả năng thoát nước vẫn được duy trì.
- Hệ số thấm của lớp vải lọc được thiết kế thấp nên kiểm soát được tốc độ chảy
bên trong của bản thoát nước vì thế làm giảm sự dịch chuyển của các hạt xung quang
bản thoát nước từ đó hạn chế được sự hình thành lớp màng sét trên bề mặt lớp vải lọc.

13
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Hình 3: Khi nền đắp bị lún thì bấc thấm ngang vẫn duy trì tốt khả năng thoát nước
theo phương ngang ra hai biên nhờ tính dẻo và khả năng kéo dãn cao
- Đây là loại vật liệu có cường độ chịu kéo và độ dãn dài cao trong khi cố định tốc
độ dịch chuyển tự do của lõi và lớp vải lọc. Do đó nó có thể biến dạng theo sự thay đổi
của địa hình do lún cố kết.
- Bản thoát nước không chỉ nhẹ và dễ vận chuyển mà cũng không cần một vật liệu
liên kết đặc biệt nào.
2.1.5 Phạm vi ứng dụng của bấc thấm ngang :
- Loại đất: Áp dụng cho đất sét, đất cát mịn
14
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
- Tải trọng: Chịu tải trọng trên 250 kN/m
2
tương đương

với chiều cao đắp 14 m
- Ứng dụng:
+ Vùng đắp: Thay thế cho lớp đệm cát và lớp cát lọc
+ Khu thể thao: sân golf, bề mặt sân thể thao
+ Các ứng dụng khác thay thế khối đắp, ngăn ngừa thấm
2.2 Tính toán và thiết kế bấc thấm :
2.2.1: Các thông số cần thiết để thiết kế bấc thấm :
Đường kính của bấc thấm thì bằng với đường kính của thiết bị tiêu nước hình
tròn có hiệu suất tiêu nước hướng tâm lý thuyết bằng bấc thấm .Hansbo(1979) đề
nghị dùng biểu thức sau cho thiết kế :
d
W
= 2(a + b)  

Trong đó : - a : chiều rộng mặt cắt ngang của bấc thấm
- b : bề dày mặt cắt ngang của bấc thấm
Sau đó bằng phương pháp phần tử hữu hạn để sử dụng cho thực tế
,Rixner(1986) đưa ra cách tính đường kính tương đương sau và đã được
Hansbo(1987) xác minh.
d
W
= (a + b)/2
Tỉ số giữa độ thấm ngang và độ thấm đứng k
n
/k
v
được xác định theo phương pháp
căn bậc hai của thời gian đối với áp lực có hiệu thẳng đứng. Tùy theo điều kiện đất
nền ở khu vực mà ta chọn hệ số k
n
/k
v
cho phụ hợp với bài toán thiết kế.
Hệ số cố kết hướng tâm ,có thể đánh giá bằng giá trị C
v
tính theo quan hệ gần
đúng sau :
C
h
= (k
h
/k
v
)C

v
Ở đây : C
v
là hệ số cô kết thẳng đứng
15
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
2.2.2 Năng lực thoát nước của vật liệu SBD trên 1m dài:
Lưu lượng thoát nước của vật liệu bấc thấm ngang được thực hiện dễ dàng dựa
vào công thức thông thường tính toán đối với tầng đệm cát GBD như sau :
Q =

k
s
.
I
.A.
F
s
(m
3
/s
).
Trong đó : :
- A:Diện tích của GDB (m
2
)
- F
s
: Hệ số an toàn
- I : gradient thủy lực

Việc xác định các thông số phục vụ cho tính toán năng lực thoát nước ngang của
vật liệu bấc thấm ngang được thực hiện dễ dàng thông qua các biểu chỉ tiêu do nhà sản
xuất cung cấp .Từ các thông số đó ta có thể nhanh chóng xác định được lưu lượng thoát
nước của vật liệu bấc thấm ngang.
Tiến hành tính toán lưu lượng thoát nước ngang giữa vật liệu bấc thấm ngang cho
các loại SB-D.Với các bản bề rộng khác nhau như sau : 0.2m(SB-Drain T-200) ,
0.3m(SB-Drain T-300),0.6m( SB-Drain T-600) .
Tiến hành tính toán lưu lượng thoát nước ngang giữa vật liệu bấc thấm ngang cho
các loại SB-D.Với các bản bề rộng khác nhau như sau : 0.2m(SB-Drain T-200) ,
0.3m(SB-Drain T-300),0.6m( SB-Drain T-600) .
16
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
2.2.3 Các bước thiết kế bấc thấm :
- Xác định kích thước khu vực cần sử lý bằng bấc thấm.
- Xác định chiều sâu ảnh hưởng và chiều cao phòng lún của công trình.
- Chọn bấc thấm theo yêu cầu kỹ thuật.
- Xác định các chỉ tiêu cần thiết để tính toán cho bấc thấm .
- Tính toán khoảng cách giữa các bấc thấm sao cho mức độ cố kết của nền đất là
tương đối ổn định trong một khoảng thời gian cần thiết .
- Tính toán các bước gia tải trước gồm : cách thức gia tải từng cấp ,thời gian gia
tải.
2.2.4.Thiết kế bấc thấm :
Trong hệ thống bấc PVD ,bấc thấm SBD được thiết kế gắn kết vào hệ thống PVD
,nó được nối vào hệ thông PVD bằng cát đè lên hoặc là dùng đinh ghim nối SBD
17
Chiều ngang của lớp SB-D(m) 0.6 0.3 0.2
Chiều dày của lớp SB-D(m) 0.01 0.01 0.008
Diện tích của lớp SB-D: A(m
2
) 0.006 0.003 0.0016

Hệ số thấm k
s
(m/s) 0.1 0.1 0.1
Gradient thủy lực: I 0.1 0.1 0.1
Hệ số an toàn (hệ số dư) :F
s
1.6 1.6 1.6
Q =

k
s
.
I
. A .
F
s
(m
3
/s
).
9.6×10
-5
4.8×10
-5
2.56×10
-5
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
và bấc đứng PVD lại với nhau tại những điểm nối.Thiết kế rất đơn giản ,hình
sau :
- Dùng cát nối SBD và PVD :

- Dùng đinh ghim nối SBD và PVD :
18
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
- Sau khi kết nối PVD và SBD ta thực hiện quá trình đắp gia tải cho công trình :
- Tạo đường thoát nước cho hệ thống bấc thấm :
19
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong


2.2.5 So sánh với những vật liệu thoát nước khác :
SB-D còn có thể sử dụng trong nhiều trưởng hợp thay thế khác : ta có thể thay
thế lớp đệm cát trong hệ thống PVD như đã trình bày,thay thế ỗng thoát nước đục lỗ
trong hệ thống PVD ,thay thế vật liệu thoát nước ngầm (thoát nước trong tường chắn
,công viên,vườn,nền đường sắt …).
Ta có thể so sánh về mục tiêu thoát nước ,về khả năng thoát nước và công dụng
sử dụng của SB-D so với các loại vật liệu thoát nước khác trong các hệ thống thoát
nước lỗ rỗng và gia cố nền cũng như mái của công trình như … như sau :
So sánh về các loại vật liệu thoát nước cố kết khác so với bấc thấm SB-D :
- So sánh SB-D và cát ( SB-Drain – versus Sand ) & SB-D và ống đục lỗ :
20
SB-Drain :
- k = 15cm/s
- A =0.0016 m
2

Clean Sand ( cát sạch ):
- D
10
= 0.1 mm - A = 2.4
m

2

- k = 0.01 cm/s
- Area ratio = 1500
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
2.2.6 Đánh giá so sánh tương quan với tầng đệm cát (GBD) :
- Để tiến hành đánh giá ,so sánh mối tương quan và năng lực thoát nước ngang
giữa vật liệu SB-D với tầng đệm cát ,ta tính đổi từ lưu lượng thoát nước của các loại
SDB với bề rộng là 0.3m ,0.2m ,0.6m và chiều ngang tương ứng của tầng GBD theo
bảng sau:
21
Silty Sand : - D
10
= 0.075 mm
( cát bẩn ) - k = 0.006 cm/s
- A = 4 m
2

SB-D versus Perforated Pipe :
(SB-Drain và ống đục lỗ )
- SB-Drain : - Perforated
+ Width = 20 cm + D = 4.5 cm
+ k = 15 cm/s + A = 0.0016 m
2

+ A = 0.0016 m
2
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Q =

k
s
.
I
. A .
F
s
(m
3
/s
).
9.6×10
-5
4.8×10
-5
2.56×10
-5
Hệ số an toàn (hệ số dư) :F
s
1.6 1.6 1.6
Hệ số thấm k
s
(m/s) 0.0001 0.0001 0.0001
Gradient thủy lực: I 0.1 0.1 0.1
Chiều dày của tầng GDB thông thường
(m)
0.7 0.7 0.7
Diện tích của tầng GDB:A (m
2
) 6.0 1.855 1.015

Chiều ngang tương ứng của tầng GDB
(m)
8.57 2.65 1.45
So sánh theo bề rộng thoát nước
SBD/GDB
14.28 8.83 7.25
Bảng 3: So sánh tương quan so với tầng đệm cát (GBD)
Dựa vào kết quả tính toán ở trên cho thấy khả năng thoát nước của SB-D cao gấp
> 7.25 lần so với tầng cát thoát nước thông thường (0.7m),được sử dụng cho các công
trình đã thi công thực tế ( Dự án Đại Lộ Đông Tây – Đường dẫn vào cầu cần thơ ) hiện
nay .
22
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
23
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
Tóm tắt kết quả so sánh và mặt kỹ thuật của tầng đệm cát thoát nước
ngang(GBD) và sử dụng bấc thấm thoát nước ngang (SB-D) .
Bảng 4 : Đặc tính kỹ thuật,ưu khuyết điểm của SBD & GBD
Từ bảng so sánh trên ta có thể dễ dàng nhận thấy ưu thế của việc sử dụng
SBD so với GBD .
2.2.7 Tính toán thiết kế:
24
Mục lục Tầng đệm cát thoát nước
ngang(GBD)
Sử dụng bấc thấm (SBD)
Chiều dày 70cm Khoảng 1cm
Khả năng di chuyển của
thiết bị thi công
Tốt Cần có lớp cát thông thường
(khả năng chịu tải >250KN)

Hệ số thấm 1.0×10
-2
cm/s Với khoảng cách thoát nước
tương đương (1.0×10
-1
cm/s
đối với vật liệu gốc.
Ưu điểm về mặt kỹ
thuật
Độ dày của tầng đệm cát
thoát nước ngang là 70cm,
vì vậy khả năng tắc mạch
thoát nước của cả tầng là
rất nhỏ .
Không cần vật liệu đặc biệt
công nghệ hiện đại ,tay nghề
cao hay máy móc thiết bị
chuyên dùng .
Khuyết điểm về mặt kỹ
thuật
Rất khó đảm bảo chất
lượng (khả năng thấm của
vật liệu cát ).
Nếu sử dụng bấc thấm ngang
trên nền đất bùn ,có khả năng
tắc mạch thoát nước vì bùn.
Khả năng mua vật liệu Khó (kích thước hạt
thường không đáp ứng
được theo yêu cầu )
Dễ (Nguồn cung cấp từ Thái

Lan,Singapore ,Nhật ,Etc )
Sai số và chất lượng Lớn Rất nhỏ
SVTH : Nguyễn Mạnh Cường CBHD : Th.S Ngô Tấn Phong
VD: ta xác lập kết quả tính toán cho mặt cắt của cát tương ứng với khả năng thoát
nước trên một vật liệu bấc thấm ngang có chiều rộng là W = 30cm=0.3m ,dày là
0.8cm=0.008m,hệ số thấm k=15cm/s = 0.15m/s
Dựa vào công thức:
Q =

k
s
.
I
.A.
F
s
(m
3
/s
).
Ta có bảng tính toán sau: Q = 0.15×(0.008×0.3)×1.6×0.1 = 5.76 ×10
-
5(m
3
/s)
Chiều dầy của GBD thông thường ta chọn là 0.7m.
Bảng 5 : Tính toán và so dánh kết quả tương quan SBD-GBD
KẾT LUẬN CHUNG :
Sử dụng SBD đảm bảo tính môi trường và đảm bảo thởi gian thi công công
trình,không gây gián đoạn quá trình công ,đảm bảo lợi ích về kinh tế và thời gian thi

công. Chúng ta thấy rằng vấn đề sử dụng SBD là một vấn đề nên làm và được áp dụng
đại trà
25
Q =

k
s
.
I
. A .
F
s
(m
3
/s
).
Hệ số thấm
của cát k
(m/s)
Mặt cắt của
cát tương
ứng(m
2
)
Bề ngang vật liệu cát (m)
Nếu chọn
chiều dày
=0.7m
Nếu chọn chiều
dày = 0.008m

5.76 ×10
-
5 8.9×10
-7
4.05 6.43 505.62
5.76 ×10
-
5 2.2×10
-4
1.636 2.34 204.55
5.76 ×10
-
5 4.5×10
-4
0.8 1.14 100
5.76 ×10
-
5 7.5×10
-4
0.48 0.7 60