chuyên đề khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yếu, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp xử lý nền đường đắp trên đất yếu-hot

Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 1




Chuyên đề

Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yếu
Lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất &
các giải pháp xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

KS. Nguyễn Đình Thứ - Tổng công ty TVTK GTVT(TEDI)





Mục lục
Trang
A. Phần chung 2
1. Những khái niệm chung về đất yếu 2
2. khảo sát ĐCCT khu vực có đất yếu 2
3. thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất 8
4. lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong tính toán 11
B. Một số giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu trong quá trình
xây dựng đờng
17

1. tổng quan về các giải pháp xử lý nền 17
2. Một số giải pháp xử lý nền đất yếu phổ biến ở việt nam 19
C. Công tác Quan trắc và đánh giá độ lún của nền đất sau khi xử
lý
40

D. Kết luận 45



Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 2

A. Phần chung

1. Những khái niệm chung về đất yếu
1.1. Định nghĩa đất yếu
Là loại đất không có khả năng chịu đợc tải trọng công trình đặt trên nó. Đất yếu
loại sét có độ sệt B > 0.75 (đất có trạng thái dẻo chảy, chảy), hoặc bùn với độ bền
kháng cắt không thoát nớc theo giá trị cắt cánh Su<0.25 KG/cm
2
, sức kháng xuyên
qu<7 KG/cm
2
, giá trị xuyên động N<4.
1.2. Phân loại đất yếu:

Dựa theo nguồn gốc đất yếu đợc chia thành 2 loại:
- Đất có nguồn gốc khoáng vật: đất thành tạo có nguồn gốc sông, biển.
- Đất có nguồn gốc hữu cơ: thành tạo chủ yếu tại các đầm lầy.
Dựa vào hàm lợng hữu cơ: tên đất sẽ có thêm các tên phụ: lẫn hữu cơ (hàm
lợng hữu cơ <10%), đất than bùn hoá (hàm lợng hữu cơ 10-60%) và than
bùn khi hàm lợng hữu cơ > 60%. Thí dụ sét lẫn hữu cơ
Dựa vào độ sệt (B) trạng thái của đất đợc phân ra: cứng, nửa cứng, dẻo
cứng, dẻo mềm, dẻo chảy và chảy.
Cần lu ý: Để gọi trạng thái của đất dính thì giới hạn chảy phải xác định bằng chuỳ
Vaxiliep. Khi xác định giới hạn chảy theo phơng pháp Cassagrande thì không gọi
trạng thái của đất dính nh trên.
Bùn là loại đất mà độ ẩm thiên nhiên > độ ẩm ở trạng thái chảy, độ sệt B>1,
hệ số rỗng e>0.9 với cát pha, > .0 với sét pha và >1.50 với sét.
Cần lu ý: Bùn vừa là tên vừa là trạng thái của đất. Thí dụ: bùn sét, bùn sét
pha;không gọi: bùn sét trạng thái chảy
2. Công tác khảo sát ĐCCT khu vực có đất yếu
Để có đủ tài liệu về địa tầng, tính chất cơ lý của các lớp đất nền phục vụ cho công
tác thiết kế xử lý ngời kỹ s cần phải khái quát những công tác có liên quan đến
điều tra, thu thập tài liệu, thăm dò địa chất tại hiện trờng. Các loại công tác thăm
dò nh khoan, xuyên tĩnh (CPT), xuyên tiêu chuẩn (SPT), cắt cánh hiện trờng
(VST); công tác thí nghiệm trong phòng: số lợng, chỉ tiêu thí nghiệm (thí nghiệm
9 chỉ tiêu, thí nghiệm cố kết, thí nghiệm nén 1 trục, thí nghiệm nén 3 trục).
2.1. Điều tra và thu thập tài liệu ĐCCT

- Điều tra ĐCCT là công tác rất quan trọng của khảo sát ĐCCT. Dựa vào địa hình,
địa mạo (các loại thực vật), vết lộ tự nhiên (ao, hồ, đầm lầy ), nhân tạo (khu lấy đất,
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 3
ao mới đào, giếng nớc ) để sơ bộ xác định phạm vi và độ sâu phân bố của đất
yếu. Thí dụ: khu vực có cây lăn, lác là khu vực có đất yếu.
- Thu thập tài liệu khảo sát ĐCCT của các công trình trong khu vực đã khảo sát
hoặc lu trữ là công việc cần thiết khi tiến hành điều tra ĐCCT.
- Điều tra, thu thập các tài liệu về các sự cố (nếu có) của các công trình có liên quan
đến xử lý nền đất yếu.
- Thu thập các bản đồ địa chất, ĐCCT, ĐCTV khu vực khảo sát.
2.2. Khoan thăm dò và công tác lấy mẫu thí nghiệm
Khoan thăm đò ĐCCT là một trong những công tác quan trọng của khảo sát ĐCCT,
nhằm xác định địa tầng, lấy mẫu đất, đá để thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và làm các
thí nghiệm trong lỗ khoan (CPT, SPT, VST; nén ngang trong lỗ khoan).
Khi khảo sát khu vực đất yếu phải dùng loại máy thích hợp. Hiện nay khi khoan vào
tầng đất yếu phải dùng dung dịch sét Bentônite hoặc ống chống để giữ thành lỗ
khoan.
Loại công tác thăm dò địa chất: nên bố trí xen kẽ giữa khoan lấy mẫu, khoan xác
định địa tầng với các vị trí thí nghiệm CPT, VST
Khoảng cách các điểm thăm dò tuỳ thuộc vào giai đoạn khảo sát, loại công trình,
tính chất phức tạp của đất nền mà bố trí số lợng thăm dò theo hớng giai đoạn
DAĐT bố trí các lỗ khoan tha hơn giai đoạn TKKT; công trình có qui mô lớn bố trí
nhiều hơn công trình qui mô nhỏ (thí dụ nền đờng 6 làn xe sẽ bố trí không những
các công trình thăm dò theo tim mà có một lợng đáng kể cho trắc ngang); đất
yếu có độ sâu lớn, thay đổi đột ngột, xen kẽ nhiều loại đất sẽ bố trí các điểm thăm
dò dầy hơn khu vực có cấu tạo đồng nhất. Có thể tham khảo số lợng công trình
thăm dò trong các qui trình 22TCN262-2000, 22TCN263-2000, 22TCN320-04,
22TCN355-06 và các tiêu chuẩn trong nớc hoặc nớc ngoài có liên quan.
2.3. Công tác lấy, bảo quản và vận chuyển mẫu thí nghiệm
2.3.1. Lấy mẫu thí nghiệm
Nhằm xác định chính xác địa tầng và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý phục vụ cho phân
chia các đơn nguyên (lớp) ĐCCT và lựa chọn các chỉ tiêu cho công tác thiết kế.

ống lấy mẫu trong tầng đất yếu là những ống mẫu đặc biệt sao cho khi lấy mẫu ít
ảnh hởng nhất đến tính chất nguyên trạng của đất. ống mẫu Piston và ống mẫu
thành mỏng thờng đợc sử dụng khi lấy mẫu trong tầng đất yếu. Tuy nhiên hiện tại
ở Việt Nam ống mẫu thành mỏng đợc dùng phổ biến khi lấy mẫu trong tầng đất
yếu (rất ít khi dùng Piston).
Để mẫu không bị mất tính nguyên trạng và đủ để thí nghiệm các chỉ tiêu đặc biệt thì
kích thớc ống mẫu thành mỏng nh sau:
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 4
Bảng 1
Kích thớc của ống mẫu thành mỏng
Đờng kính ngoài D
o
(mm) 50.80 76.20 127
Bề dầy thành ống mẫu D
i
(mm) 1.24 1.65 3.05
Chiều dài ống mẫu (cm) 91 91 145
Tỷ lệ diện tích (%) A
r
10.52 9.25 10.35
Tỷ diện tích: A
r
= (D
o
2
D

i
2
) / (D
i
2
)x100 <10% (1)
Với chiều dầy ống mẫu thành mỏng nh trên tỷ lệ diện tích của ống loại đờng kính
50.8 và 127mm có tỷ diện tích A
r
>10% nhng không đáng kể nên mẫu lấy đợc coi
nh nguyên trạng.
2.3.2. Bảo quản
Sau khi lấy mẫu lên tháo phần mẫu ra, lau sạch, dán kín, dán phiếu mẫu và xếp vào
hộp đựng mẫu, để vào chỗ râm mát.
Lu ý:
- Không đợc đẩy mẫu ra khỏi ống tại hiện trờng vì không đủ điều kiện thiết bị
cũng nh để tránh làm biến dạng mẫu.
- Không đợc dùng ống khoan hợp kim khoan lấy mẫu và dùng vòi nớc có áp
đẩy mẫu sau đó lấy mẫu coi nh mẫu nguyên trạng.
2.3.3. Vận chuyển
Lót đáy hộp đựng mẫu bằng rơm hay vải vụn, vỏ bào; xếp các mẫu đất vào hộp và
chèn kỹ không cho mẫu xê dịch khi vận chuyển. Để dễ khi vận chuyển và tránh đè
nặng làm mẫu bị biến dạng thì một hộp chỉ nên đựng 6 mẫu và xếp cao nhất là 2
hàng. Dùng xe con, tầu hoả, hoặc xe ca vận chuyển mẫu (không dùng xe tải).
Tham khảo qui trình 22TCN 259-2000, TCVN 2683-1991.
2.4. Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) (theo 20TCN-89 Bộ Xây dựng & 22TCN 320-
04)
2.4.1. Khái niệm
ấn một mũi hình côn vào trong đất để xác định sức kháng của đất với mũi xuyên.
Xuyên tĩnh gồm các loại xuyên cơ học và xuyên điện (có hoặc không đo áp lực nớc

lỗ rỗng).
2.4.2. Kết quả xuyên tĩnh
Với nền đất yếu thì sức kháng xuyên là chỉ tiêu quan trọng khi tính toán sức kháng
cắt không thoát nớc của nền đất.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 5
Sức kháng xuyên ở mũi côn: là sức kháng của đất tác dụng lên mũi côn và đợc xác
định bằng cách chia lực tác dụng thẳng đứng Q
c

(KN) cho tiết diện đáy mũi côn A
o

(cm
2
)
q
c
, =

Q
c
/A
0
(2) (Pa, Kpa, Mpa )
Ma sát thành đơn vị: là sức kháng của đất tác dụng lên bề mặt của măng xông do
ma sát và đợc xác định bằng cách chia lực tác dụng lên bề mặt măng xông (Q

s
)
cho diện tích bề mặt măng xông (A
s
):
fs= Qs/As (3)
Tổng sức kháng xuyên Q
t
là lực cần thiết để ấn cần và đầu xuyên xuống đất (KN).
Tổng ma sát thành Q
st
là lực tác dụng lên thành cần xuyên cho đến độ sâu thí
nghiệm:
Q
st
=Q
t
Q
c
. (4)
2.4.3. Sử dụng kết quả xuyên tĩnh
- Xác định ranh giới các lớp đất, mặt đá, khoanh các dị thờng (lớp kẹp, thấu
kính): dựa vào sự thay đổi sức kháng xuyên có thể phân ra các lớp đất, các
lớp kẹp, mặt đá.
- Xác định độ chặt của đất rời - phân loại đất theo độ chặt (theo 20TCN 174-89).
Bảng 2
Quan hệ giữa sức kháng xuyên và độ chặt của cát

Loại cát q
c

(10
5
Pa) Độ chặt
Chặt
Chặt vừa
Cát hạt thô và trung
q
c
> 150
50< q
c
< 150
q
c
< 50
Rời
Chặt
Chặt vừa
Cát hạt mịn
q
c
> 120
40< q
c
< 120
q
c
< 40
Rời
Chặt

Chặt vừa
Cát lẫn bụi
q
c
> 100
30< q
c
< 100
q
c
< 30
Rời
Chặt
Chặt vừa
Cát bụi bão hoà
q
c
> 70
20< q
c
< 70
q
c
< 20
Rời

- Xác định sức chịu tải của móng cọc theo 20TCN 21-1986 của Bộ Xây dựng.
- Đối chứng với kết quả khoan, thí nghiệm trong phòng để phân chia loại đất và
xác định một số chỉ tiêu cơ lý đặc trng của các lớp đất:
Thí dụ: sức kháng cắt không thoát nớc của đất loại sét: Cu = (q

c
-
0
)/(15 -18 với
mũi côn có áo ma sát; Cu=q
c
-
0
/10 mũi côn đơn giản.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 6
- Môđun đàn hồi của đất nền vùng Hà Nội (Eo = qc.
o
) theo 20TCN 174-89
Bảng 3

Quan hệ giữa sức kháng xuyên và môđun dàn hồi.
Loại đất Giới hạn q
c
(10
5
Pa)
Giá trị
o

Sét, sét pha chặt, cứng
q

c
>15
q
c
<15
5<
o
<8
3<
o
<6
Sét, sét pha dẻo mềm, dẻo
chảy
q
c
>7
q
c
<7
4.5<
o
<7.9
3<
o
<6
Bùn sét
Bùn sét pha
q
c
<6 W (%)<70

W (%) >70
3<
o
<6
2<
o
<4
Cát pha
10<q
c
<35
3<
o
<6

Cát
q
c
> 20
1.5<
o
<3


2.5. Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng (VST) tham khảo qui trình 22TCN 355-06.
2.5.1. Khái niệm:
Đa cánh hình chữ thập đến độ sâu thí nghiệm, quay đến khi đất bị cắt để xác định
sức kháng cắt không thoát nớc nguyên trạng của đất.
2.5.2. Kết quả cắt cánh: Cho phép xác định sức kháng cắt không thoát nớc theo
phơng trình sau:

M
max
=K x S
u
(5)
Trong đó : M
max
Mômen cắt lớn nhất khi đất bị cắt,
K Hệ số phụ thuộc vào hình dạng, kích thớc cánh cắt ;
S
u
Sức kháng cắt nguyên trạng của đất.
Dựa vào kết quả cắt cánh từng điểm vẽ biểu đồ quan hệ giữa độ sâu và sức kháng
cắt không thoát nớc.
2.5.3. Sử dụng kết quả cắt cánh
- Xác định sức kháng cắt không thoát nớc của đất (S
u
) phục vụ cho tính ổn định
của nền đắp.
Sức kháng cắt không thoát nớc từ kết quả cắt cánh cần hiệu chỉnh để có đợc giá
trị phục vụ thiết kế :
S
U
(tk)= S
U
x (6)
= 1.70-0.54.log (PI) (7)
Trong đó : PI chỉ số dẻo của đất, hệ số hiệu chỉnh.
- Xác định môđun tổng biến dạng :
Chuyên đề:

Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 7
Trong đó : ; hệ số phụ thuộc vào H/D ; khi H=D lấy =0.92 ;
: hệ số nở hông
M
o
: mô men xuắn tại thời điểm đặt lực ;
S
u
, S
u
:Sức kháng cắt không thoát nớc nguyên trạng và phá huỷ của
đất ;
D & H : là đờng kính và chiều cao cánh cắt.
l : chiều dài cung tròn tạo bởi cánh cắt.

- Độ bền kiến trúc (độ nhạy): S =Su/Su (9)
- Góc ma sát trong của đất :
tg = 1-C
v
/(1-S)xS
u
(10)
Trong đó : S=S
u
/Su ; C
v
: hệ số cố kết của đất.

2.6. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) TCXD226-1999 Bộ Xây dựng.
2.6.1. Khái niệm
Đóng 1 ống hoặc chuỳ hình côn có kích thớc qui định vào trong đáy lỗ khoan với 3
lần đóng mỗi lần 15cm, tơng ứng số búa N1, N2 & N3. Tổng số búa 2 lần sau
N2+N3 là sức kháng xuyên tiêu chuẩn ký hiệu là N
30
.

2.6.2. Sử dụng kết quả xuyên tiêu chuẩn
- Phần chia địa tầng theo sức kháng xuyên: dựa vào giá trị N
30
;
- Phát hiện lớp kẹp và các thấu kính (dựa vào các giá trị N
30
).
- Đánh giá một số chỉ tiêu của đất nh: độ chặt, góc ma sát trong của đất, độ sệt,
sức kháng xuyên tĩnh của đất.

Bảng 4

Quan hệ N
30
, độ sệt, và độ bền nén nở hông

N
30
Trạng thái q
U
(kg/cm
2

)
< 2 Rất mềm < 0.25
2-4 Mềm 0.25-0.50
4-8 Cứng vừa 0.50-1.0
8-15 Cứng 1.0-2.0
15-30 Rất cứng 2.0-4.0
>30 Rắn >4.0

)8 ( 2
125.0
)33.12(
)1(
2
0
2
DH
D
DHDlSM
E
u
+

=

Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 8
Bảng 5

Quan hệ N
30
, độ chặt tơng đối D
r
; góc ma sát trong

Trạng thái

D
r
N
30

0
Xốp 30 10 25-30
chặt vừa 30-60 10-30 30-32
Chặt 60-80 30-50 32-40
Rất chặt >80 >50 40-45

- Dự báo sức chịu tải của một số loại móng: móng nông, móng cọc.
Trong đó (a) là hệ số: lấy =1.0 khi đất không bão hoà và 2/3 đất bão hoà (cho móng
nông).
- Tính toán sức kháng cắt không thoát nớc: S
U
= N/16.
3. thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất
3.1. Phân loại mẫu
Mẫu đất khi lấy ở lỗ khoan thăm dò gồm 2 loại: mẫu nguyên trạng & mẫu không
nguyên trạng.

- Mẫu nguyên trạng đợc lấy bằng cách đóng ống mẫu vào vị trí lấy mẫu (với tầng
đất tốt), hoặc ép ống mẫu vào trong đất (với tầng đất yếu). Sau khi lấy mẫu lên
phải dán kín, đặt vào hộp đựng mẫu, để vào nơi râm mát để không làm thay đổi
tính chất nguyên trạng của mẫu (không làm thay đổi thành phần, trạng thái của
đất).
Mẫu nguyên trạng đợc lấy chủ yếu trong tầng đất dính (với phân loại theo TCVN),
hoặc đất hạt mịn, đất hạt thô loại cát theo phân loại ASTM, AASHTO.
Tuỳ thuộc vào trạng thái của đất, loại ống, đờng kính ống mẫu và yêu cầu thí
nghiệm mà chiều dài của mẫu nguyên trạng thay đổi từ 0.20m-1.45m. Đờng kính
ống mẫu thờng 10cm với tầng đất tốt, và từ 5.0-7.60cm với tầng đất yếu.

)11.(
10
.
30
N
a=

Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 9

- Mẫu không nguyên trạng đợc lấy trong tầng đất dính hoặc đất rời;
Mẫu không nguyên trạng đợc lấy trong tầng đất dính khi không thể lấy đợc mẫu
nguyên trạng (mẫu bị tụt do ống lấy mẫu không đảm bảo hoặc không có yêu cầu về
các chỉ tiêu nguyên trạng); loại mẫu này phải dán kín mẫu để giữa ẩm.
Mẫu không nguyên trạng đợc lấy trong tầng đất rời từ ống đóng SPT, ống lòng
máng hoặc ống lắp-bê; không cần dán kín mẫu.

3.2. Các loại chỉ tiêu cần thí nghiệm
- Chỉ tiêu cơ lý của đất gồm chỉ tiêu vật lý và chỉ tiêu cơ học:
Chỉ tiêu vật lý:
Thành phần hạt, độ ẩm thiên nhiên, dung trọng thiên nhiên, tỷ trọng (khối lợng
riêng), giới hạn chảy, giới hạn dẻo, và các chỉ tiêu dẫn suất: chỉ số dẻo, độ sệt, dung
trọng khô,
Chỉ tiêu cơ học:
Góc ma sát trong, lực dính kết, hệ số nén lún, hệ số thấm, hệ số cố kết (áp lực tiền
cố kết, hệ số ép nén, hệ số nén lại), sức kháng cắt không thoát nớc, môđun đàn
hồi trơng nở và các chỉ tiêu dẫn suất: hệ số rỗng, tỷ lệ kẽ hở,
Chỉ tiêu thí nghiệm là các giá trị có đợc khi thí nghiệm trên các mẫu đất;
Chỉ tiêu dẫn suất là các chỉ tiêu tính toán từ các chỉ tiêu thí nghiệm thông qua các
công thức tơng quan;
Các chỉ tiêu cần thí nghiệm tuỳ thuộc và mục đích nghiên cứu và đánh giá đất đợc
chia thành 2 loại: là chỉ tiêu thông thờng và các chỉ tiêu đặc biệt.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 10
Chỉ tiêu thông thuờng: có thể hiểu đơn giản là thí nghiệm 9 chỉ tiêu: thành phần hạt,
độ ẩm thiên nhiên, dung trọng thiên nhiên, tỷ trọng, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, góc
ma sát trong, lực dính kết, hệ số nén lún và 1 số chỉ tiêu khác nh hàm lợng hữu
cơ, hệ số thấm, độ cô ngót Các loại chỉ tiêu này phục vụ phân loại đất và tính
toán cho các công trình không phải xử lý đặc biệt.
Chỉ tiêu đặc biệt là các chỉ tiêu phục vụ nghiên cứu tìm hiểu bản chất đất, thiết kế xử
lý đặc biệt. Đó là Hệ số cố kết (áp lực tiền cố kết, thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ UU,
CU, nén 1 trục )
Nh vậy khi thiết kế xử lý nền đắp trên đất yếu ngời kỹ s phải biết viết yêu cầu
các chỉ tiêu cần thí nghiệm phục vụ cho tính toán xử lý.

Trong các chỉ tiêu đặc biệt thì thí nghiệm cố kết và 3 trục là bắt buộc.
Khi viết yêu cầu thí nghiệm nén cố kết ngời kỹ s phải lựa chọn sao cho thí nghiệm
này phân bố suốt chiều sâu đất yếu để có thể vẽ đợc quan hệ giữa áp lực tiền cố
kết và áp lực bản thân có hiệu theo chiều sâu và từ đó đánh giá tính chất cố kết ban
đầu của đất nền khu vực cần xử lý.
Giáo s Tezaghi, và Peck 1967 đã chứng minh:
Với mẫu đất nguyên trạng thì đờng cong cố kết là đờng 1;
Với mẫu đất ít nguyên trạng thì đờng cong cố kết là đờng 2;
Với mẫu đất không nguyên trạng thì đờng cong cố kết là đờng 3;
Cả 3 đờng này cắt nhau tại một điểm có tung độ bằng 0.40eo.
Để có thể có điểm giao cắt này thí nghiệm cố kết phải có cấp cuối cùng từ 8-16
kG/cm
2
.
Thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ UU mô phỏng giai đoạn bắt đầu đắp khi đó cha có
quá trình cố kết và nớc cha thoát ra khỏi đất. Trong điều kiện này đất hoàn toàn
bão hoà nớc, do tính chất không chụi nén mà nớc chịu hoàn toàn áp lực ngoài.
Chính vì vậy kết quả thí nghiệm UU có giá trị lực dính gần với giá trị lực dính thật của
đất và góc ma sát trong bằng không (0) hoặc có giá trị rất nhỏ.
Thí nghiệm 3 trục sơ đồ CU mô phỏng quá trình nền đang đắp, đất bắt đầu cố kết và
nớc lỗ rỗng thoát ra và khi đất đã cố kết hoàn toàn tơng ứng với cuối giai đoạn
chờ. Lúc này áp lực nền đất vừa tác dụng lên nớc lỗ rỗng vừa tác dụng lên hạt đất.
Kết qủa thí nghiệm sơ đồ CU cho lực dính < lực dính khi thí nghiệm sơ đồ UU nhng
góc ma sát đã tăng lên đáng kể. Góc ma sát này sẽ dùng để tính tăng sức chống cắt
khi đắp đất.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 11

4. Lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong tính toán
4.1. Các chỉ tiêu cơ lý của đất
Chỉ tiêu cơ lý của đất gồm chỉ tiêu vật lý và chỉ tiêu cơ học: độ ẩm thiên nhiên, dung
trọng thiên nhiên, tỷ trọng (khối lợng riêng), giới hạn chảy, giới hạn dẻo, góc ma sát
trong , lực dính kết, hệ số nén lún, hệ số thấm, hệ số cố kết, sức kháng cắt không
thoát nớc và các chỉ tiêu dẫn xuất (dung trọng khô, hệ số rỗng, tỷ lệ kẽ hở, chỉ số
dẻo, độ sệt)
4.2. Lựa chọn chỉ tiêu cơ lý
- Để có đợc chỉ tiêu cơ lý phục vụ cho tính toán thiết kế cần tập hợp, phân tích,
thống kê các mẫu đất.
- Đơn vị cơ bản để tập hợp số liệu, chỉnh lý, thống kê: là đơn nguyên ĐCCT (lớp).
- Công tác chỉnh lý và thống kê các chỉ tiêu cơ lý của đất tuân theo 20TCN 74-87
Đất xây dựng - phơng pháp chỉnh lý thống kê xác định các kết quả đặc trng
của chúng.
4.3. Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất
4.3.1. Chỉ tiêu vật lý
- Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trng của đất là các gía trị trung bình số học
các kết quả xác định riêng biệt, có loại trừ sai số.


0.4 e
eo
2
3
1
L
ự

c nén P k
g
/cm2
Po=Pc
Hệ
số
rỗ
ng
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 12

- Trị tính toán các đặc trng vật lý của đất đợc sử dụng trong tính toán nền và
móng và đợc lấy bằng trị tiêu chuẩn.
4.3.2. Chỉ tiêu cơ học
Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trng của đất là các gía trị trung bình số học các
kết quả xác định riêng biệt, có loại trừ sai số (nh các chỉ tiêu vật lý) - trừ góc ma sát
và lực dính kết.
Trị tiêu chuẩn của lực dính kết và góc nội ma sát đợc xác định theo phơng pháp
bình phơng nhỏ nhất.
4.3.3. Các chỉ tiêu cơ lý đặc biệt
- áp lực tiền cố kết, chỉ số nén lún, chỉ số nở, đợc xác định dựa trên chùm họ
đờng cong nén cố kết (consolidation test).
- Xác định mức độ cố kết của đất nền thông qua quan hệ áp lực tiền cố kết và
ứng suất bản thân có hiệu theo độ sâu địa tầng.
- Sức kháng cắt không thoát nớc của các lớp đất đợc xác định bằng kết quả thí
nghiệm cắt cánh hiện trờng và đợc vẽ trên biểu đồ quan hệ giữa độ sâu và
sức kháng cắt của các lớp đất (có thể tính giá trị sức kháng cắt bằng thí nghiệm

CPT, SPT hoặc nén 1 trục).
- Giá trị tăng sức chống cắt trong quá trình xử lý (hệ số m) đợc lấy bằng tang của
góc ma sát của đất trong thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ CU (có thể tính giá trị tăng
sức kháng cắt bằng các công thức kinh nghiệm - xem mục 3.5).
4.4. Lựa chọn chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán
4.4.1. Chỉ tiêu vật lý
Trị tính toán với các chỉ tiêu vật lý là trị tiêu chuẩn các giá trị của chúng.
4.4.2. Chỉ tiêu cơ học
Tuỳ theo yêu cầu tính toán nền: theo trạng thái giới hạn thứ nhất (sức chịu tải), hoặc
thứ 2 (biến dạng) mà sử dụng xác suất tin cậy khác nhau.
4.4.3. Tính nền theo sức chịu tải: giới hạn thứ nhất

)12(
1
1

=
=
i
i
A
n
A
)13 ()(
1
1
2

=
i
AA
n

Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 13
- Các chỉ tiêu góc nội ma sát, lực dính kết, dung trọng thiên nhiên đợc tính với
xác suất tin cậy
= 0.95-0.98;
4.4.4. Tính nền theo khả năng biến dạng: giới hạn thứ 2
- Các chỉ tiêu góc nội ma sát, lực dính kết, dung trọng thiên nhiên đợc tính với
xác suất tin cậy
= 0.85-0.90
4.4.5. Các chỉ tiêu đặc biệt
- áp lực tiền cố kết, chỉ số nén lún, chỉ số nở, hệ số cố kết đợc xác định dựa trên
chùm họ đờng cong nén cố kết (consolidation test) - xem các hình vẽ dới.









Hình 1: Biểu đồ quan hệ e & P Hình 2: Biểu đồ quan hệ Cv & P

Biểu đồ hệ số rỗn
g
e và áp l
ự
c P
1.
0

1.4
1.8
2.
2

2.
6

0.10 1.0
0
10.0
0
P
e
Biểu đồ hệ số cố kết Cv*10E-3
và áp lực P
0.1
1.0
10.
0
0.01
0

.1
0
1.00 10.0
0
P
Cv*10E-
3
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 14
0
5
10
15
20
25
30
-1122
Cc
Cc=-0.016+1.062

Hình 3: Biểu đồ quan hệ Pc và Po với độ sâu Hình 4: Biểu đồ Cc với độ sâu

- Sức kháng cắt không thoát nớc của đất yếu bão hoà nớc dùng trong tính toán
đợc lấy theo kết quả thí nghiệm cắt cánh (S
U
) sau khi đã hiệu chỉnh theo chỉ số
dẻo (hiệu chỉnh Bjerrum). Cũng có thể xác định sức chống cắt không thoát nớc

theo giá trị SPT (theo Tezaghi): Su=N
30
/16); hoặc theo giá trị sức kháng xuyên
tĩnh: Su = qc

0
/10 mũi côn đơn giản và Su = qc
0
/15-18 mũi côn có áo bọc
(theo 20TCN-174-89).
- Tính hệ số tăng sức kháng cắt không thoát nớc của nền đất đợc cố kết dới
tải trọng nền đờng (m):
Dới tác dụng của tải trọng do nền đắp làm cho đất nền đợc cố kết. Tính tăng sức
chống cắt của nền đất yếu dới nền đắp theo công thức sau:

=
c
.m.U (14)
Trong đó:
c : độ gia tăng sức chống cắt của đất yếu dới tác dụng của tải trọng
nền đắp (kG/cm
2
), ; m: hệ số tăng sức chống cắt (không thứ nguyên), U: độ cố
kết của nền đất yếu tại thời điểm tính toán (%).
Hiện nay việc tính hệ số tăng của sức chống cắt (m) có nhiều phơng pháp tính
khác nhau và kết quả cũng khác nhau. Cách tính dựa theo các kết quả nghiên cứu
0
5
10
15

20
25
30
- 2 4
6
8 10 12 14 1
6
18
20
Po
(
áp l
ự
c bản thân hữu hiệu
)

Pc
(
áp l
ự
c tiền cố kết
)
Pc vs. depth Po vs depth
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 15
của Skempton và Ladd đã đa đợc đầy đủ, rõ ràng các nhân tố ảnh hởng trực tiếp
đến cờng độ kháng cắt không thoát nớc của đất vào trong công thức.

Về bản chất, cờng độ kháng cắt không thoát nớc của đất (C
U
) phụ thuộc vào bản
thân cốt liệu đất - chỉ số dẻo (PI), ứng suất tác dụng lên hạt đất (ứng suất có hiệu,

0
'), ứng suất lớn nhất tồn tại trong lịch sử (áp lực tiền cố kết, 'c). Bản thân cốt liệu
đất sẽ quyết định hệ số tăng C
U
, hệ số m, cụ thể:
m = 0.11+0.0037(PI). (15)
Đối với đất ở điều kiện cố kết thông thờng hoặc cha cố kết (
0
'>='c) thì
C
U
= m.
0
' (*). (16)
Đối với đất ở điều kiện quá cố kết (
0
'<'c):
C
U
=m.
0
'.('
c
/
0

')
0.8
(**). (17)
Việc ứng dụng đối với thiết kế cụ thể nh sau:
Lựa chọn hệ số (m) từ 3 kết quả của 3 phơng pháp tính nh sau:
Dựa vào chỉ số dẻo của đất
m = 0.11+0.0037.(PI) (18)
Dựa vào thí nghiệm cắt cánh hiện trờng hoặc thí nghiệm nén ba trục sơ đồ
UU hay thí nghiệm nén 1 trục nở hông, cùng với các thông số về áp lực địa
tầng có hiệu (
o), và áp lực tiền cố kết (c).
m = C
U
/o với
0
>= 'c (19)
m = C
U
/
0
/ ('c/
0
)
0.8
, với
0
< 'c (20)
Dựa vào thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ CU.
m = tg

U
(21)
Để tiện lợi cho quá trình tính toán, sau khi lựa chọn đợc các chỉ tiêu cơ lý của các
lớp đất cần lập bảng (bảng 7).
4.5. Một số công thức kinh nghiệm
Trong quá trình thiết kế đôi khi vì một lý do nào đó mà ta không có đủ các số liệu
phục vụ tính toán, hoặc kết quả thí nghiệm không đảm bảo do mẫu không giữ đợc
tính chất nguyên trạng, cần thiết phải biết và sử dụng các công thức kinh nghiệm
(bảng 6).
Một số công thức kinh nghiệm xác định hệ số ép nén & sức kháng cắt không thoát
nớc của đất yếu loại sét
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 16
Bảng 6
Phơng trình Tác giả Phạm vi ứng dụng
C
c
= 0.007 (LL-7) skempton (1994) Đất loại sét không nguyên trạng
C
c
= 1.15 (e
0
-0.27) Nishida (1956) Tất cả các loại sét
C
c
= 0.30 (e
0

-0.27) Hough (1957) Đất hữu cơ, than bùn, bụi hữu cơ, đất sét
C
c
= 0.115 W Đất hữu cơ, than bùn, bụi hữu cơ, đất sét
C
c
= 0.156e
0
+0.017 Đất loại sét
Su= N
30
/

16

Tezaghi Đất loại sét
Su=q
c
/2 Đất loại sét
Su= q
c
-
0
/10
20TCN-174-89 Đất loại sét
Su= q
c
-
0
/15-18

20TCN-174-89 Đất loại sét

Bảng 7: Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của lớp dùng trong tính toán
STT
chỉ tiêu tính toán Ký HIệU ĐƠN Vị chuỗi thí nghiệm
MA T1 T3 T4 MB

1 Bề dày lớp m 15.7 17 19.6 17.9 19
19.00
2
Dung trọng tự nhiên


w
T/m
3
1.634 1.593 1.594 1.55 1.58
1.59
3

Đ
ộ ẩm W % 57.45 65.35 61.16 64.12 67.55
63.13
4
Tỷ trọng

2.66 2.63 2.64 2.63 2.64
2.64
5
Hệ số rỗng

e
o
1.56 1.752 1.67 1.784 1.802
1.71
6

Đ
ộ rỗng n % 62.1 63.24 62.88 64.04 64.29
63.31
7
áp lực tiền cố kết Pi
T/m
2
5.1 5.3 4.7 5.58 4.88
5.11
8

Đ
ộ sệt B 1.13 0.75 1.18 1.36 1.49
1.18
9
Chỉ số dẻo
I
p
31 28.4 32.92 31.65 26.15
30.02
10
Góc nội ma sát

R 3.23 2.66 3.25 2.83 2.49 2.89

11
Lực dính C
T/m
2
0.6 0.57 0.61 0.58 0.54
0.58
12
Hệ số nén cố kết
- Cv
cm
2
/
s
0.000191 0.000294 0.000193 0.000218
0.000222
0.00022
- C
r
0.28 0.245 0.327 0.237 0.292
0.276
- Cc
0.4 0.4 0.565 0.387 0.45 0.440
13
Hệ số nén lún
a
1-2
cm
2
/
kG

0.164 0.144 0.191 0.181

0.170
14

Cắt cánh (Su)
T/m
2
1.50
UU
T/m
2
0.14
CU
Cu (t/m2)
0.08


đ
ộ
14
15

Thí nghiệm 3 trục
trị số
tính toán
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 17

B. Một số giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu
trong quá trình xây dựng đờng


1. Tổng quan về các giải pháp xử lý nền
Trong 3 thập kỷ gần đây các kỹ thuật gia cố nền mới đã đợc phát triển với tốc độ
rất mạnh mẽ. Nhiều giải pháp xử lý nền đất đợc hoàn thiện và phát triển. Có thể
chia các giải pháp xử lý nền đất yếu thành 3 nhóm giải pháp sau:
Các kỹ thuật gia cố đất tạm thời ;
Các kỹ thuật gia cố nền mà không cần bổ sung bất kỳ vật liệu nào ;
Các kỹ thuật gia cố nền đất yếu với các thành phần phụ.
1.1. Các kỹ thuạt gia cố nền đất tạm thời
Hạ thấp mực nuớc ngầm
Đóng băng nền đất
1.2. Các kỹ thuật gia cố nền mà không cần bổ sung bất kỳ vật liệu nào
Đầm bề mặt : sử dụng có hiệu quả nếu đất đầm theo từng lớp với các thiết bị
máy đầm bánh trơn, bàn rung;
Nổ mìn:
- Là giải pháp đầm đất thích hợp với các loại đất rời có độ chặt thấp và bão hoà
nớc: chi phí thấp so với các phơng pháp khác nh đầm động, bơm phụt, thay
đất; có thể thực hiện đến độ sâu trên 40m; có thể thực hiện khi trong đất lẫn đá
tảng; thời gian thực hiện nhanh; khi đợc kiểm soát tốt phơng pháp nổ ít ảnh
hởng đến các công trình lân cận; rất hiệu quả trong nhng nơi có thể phát sinh
tải trọng động hoặc tải trọng lặp; gây nổ trong đất làm tăng mạnh mẽ áp lực
nuớc lỗ rỗng làm xáo động đất nền; cùng với sự tiêu tán nớc lỗ rỗng, các hạt
đợc sắp xếp lại trong trạng thái chặt hơn.
- Trong trờng hợp đất yếu làm tăng đáng kể tốc độ cố kết so với các phơng
pháp khác nh nh PVD hay trụ thoát nớc.

Đầm bằng quả nặng: Đầm bằng va đập bao gồm việc tạo ra các nhát đập
mạnh vào dất trong quãng thời gian ngắn, với quả nặng từ 400-1000KN và
các nhát đập đợc gây ra bằng cách cho quả nặng rơi từ độ cao từ 10-40m.
Phơng pháp này kém hiệu quả với đất loại sét. Việc kiểm tra chất lợng
đợc thực hiện bằng thí nghiệm CPT, SPT, nén ngang, bàn nén. Độ sâu ảnh
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 18
hởng và mức độ cải thiện tính chất đất đá phụ thuộc và loại đất, chế độ nớc
ngầm và năng lợng va đập; có thể xác định theo công thức
D= K x (W.H)
1/2

Trong đó : D độ sâu ảnh hởng tối đa;
W trọng lợng quả năng, tấn ;
H độ cao rơi của quả nặng ;
K : hệ số chiết giảm phụ thuộc vào hàm lợng hạt sét, độ ẩm và sự không
đồng nhất của đất.
Gia cố bằng nhiệt: gia nhiệt đất hạt mịn đến nhiệt độ thích hợp có thể làm
giảm độ nhạy với nớc, tính trơng nở, tính nén lún và tăng cờng độ của đất
nền. Phơng pháp bao gồm việc phun hỗn hợp khí rất nóng vào đất qua một
ống dẫn có khoan các lỗ nhỏ. Với nhiệt độ >1000
o
c gây ra sự xi măng hoá
nhân tạo của các hạt cát cùng với sự tăng sức kháng cắt. Kỹ thuật này đòi hỏi
tiêu tốn nhiều năng lợng. Gia nhiệt đất để xử lý đất ô nhiễm cho phép đào
thải các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.
Điện thấm : 2 điện cực đợc đa vào đất và khi nối với nguồn điện 1 chiều thì

nớc lỗ rỗng từ cực dơng tới cực âm. Do hiệu ứng vật lý này, khu vực ở gần
cực dơng có áp lực nớc lỗ rỗng sẽ mở rộng dần theo thời gian và độ bền
của đất sẽ tăng do hệ quả của sự cố kết còn độ nén lún của đất thì giảm.


Đầm chặt sâu bằng rung động: Một thanh thép đợc đa đến độ sâu qui định
và một máy rung tạo ra dao động theo phơng ngang và phơng đứng làm
cho đất nền đợc đầm chặt trong khi thanh thép đợc rút dần lên.
A
K
Dòng chảy
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 19

1.3. Các kỹ thuật gia cố nền đất yếu với thành phần phụ
Sử dụng vật liệu nhẹ: vật liệu nhẹ đợc sử dụng trong xây dựng đờng ở
những năm gần đây. Các vật liệu nhẹ có các tính chất sau :
- Khối lợng nhẹ ;
- Tính chất cơ học tốt, bền hoá học và làm lạnh đất;
- Không có phản ứng với BT và BTCT ;
- Dễ thi công lắp đặt ;
- Không gây ô nhiễm nớc dới đất.
Việc phát triển POLYSTYRENE là công nghệ có tính hiện thực cho đất yếu đã áp
dụng thành công ở NA-UY (Frydenlund and Aaboe, 1994).
Phơng pháp thiết kế gồm:
Dự tính chiều dầy lớp POLYSTYRENE; chọn vị trí đặt lớp POLYSTYRENE trong nền
đắp.

Xử lý hoá học : ;
Giếng cát (SD), Cọc cát đầm chặt (SPC) và cọc đá ;
Bấc thấm (PVD) ;
Bơm phụt vữa để làm chặt đất ;
Vải địa kỹ thuật ;
Đất có cốt;
Cọc tiết diện nhỏ;
Neo ép;
Neo đất;
Công nghệ sinh học để gia cố đất.
2. Một số giải pháp xử lý nền đất yếu sử dụng phổ biến ở việt nam
2.1. Đắp trực tiếp trên nền đất yếu - không xử lý nền
2.1.1. Khái niệm: Đắp đất mà không phải sử dụng các giải pháp xử lý nền.
2.1.2. Điều kiện sử dụng
- Phía trên lớp đất yếu có lớp vỏ sét, hoặc chiều đầy đất yếu mỏng hoặc chiều cao
đắp thấp (thờng <2.0m);
- Khi tính toán ổn định và độ lún d đạt các yêu cầu của qui trình hoặc hớng dẫn
kĩ thuật.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 20

2.1.3. Những lu ý trong khi thiết kế, thi công
- Phải tính chiều cao đắp giới hạn. (Hgh)
- Khi tính toán ổn định và độ lún d phải đạt các yêu cầu của qui trình hoặc hớng
dẫn kĩ thuật (Sr; hệ số ổn định F
s
).

- Phải có tầng đệm thoát nớc (đệm cát dầy 0.50m, bấc thấm ngang).
2.1.4. Sự cố khi đắp trực tiếp trên nền đất yếu - nền đờng sắt cầu Hm Rồng
km169+215 - km170+200 (năm 1962).
- Địa tầng: Lớp vỏ sét dẻo cứng dầy 0.50-1.50m (phân bố không liên tục); tiếp là
bùn sét lẫn hữu cơ, dầy 8.50-13.50m (góc ma sát trong 5
0
30, lực dính C = 0.06
Kg/cm
2
); dới cùng là sét, sét pha màu nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng.
- Quá trình thi công: Đắp liên tục đến độ cao 3.50-4.50m (trên nền đờng cũ);
- Sự cố: khi đắp đến cao độ thiết kế thì 5 đoạn nền đờng bị trợt trồi, nền đắp bị
đánh tụt xuống, một số ao và nhà gần đờng bị đẩy lên cao hơn 1.0m.
- Nguyên nhân: Không tính chiều cao đắp giới hạn, tốc độ đắp, do vậy khi đắp đến
chiều cao 3.50m-4.50m, nền đất phía dới không đủ khả năng chịu tải nền đắp,
dẫn đến nền đờng bị đẩy trồi
.
2.2. Vét bỏ một phần (hoặc toàn bộ) lớp đất yếu
2.2.1. Khái niệm
Vét bỏ một phần hoặc toàn bộ tầng đất yếu sẽ thay bằng đất tốt (cát hoặc đá) có
lợi về mặt ổn định và giảm độ lún. Dùng cọc tre, cọc cừ tràm coi nh thay 1 phần đất
yếu.
2.2.2. Điều kiện ứng dụng
- Nền đất phía trên không có lớp vỏ sét (hoặc lớp vỏ quá mỏng thờng <1.0m).
- Đất yếu có bề dầy nhỏ (thờng <5.0m)
- Chiều sâu thay đất thờng < 3.0m (có khi 4.0m hoặc lớn hơn).
2.2.3. Những lu ý trong khi thiết kế thi công

- Tính ổn định và chiều cao đắp giới hạn (Hgh).
- Tạo mặt bằng để sau khi đào đến đâu thay đất đến đó.

- Có thể đắp gia tải để giảm thời gian chờ nền đất lún.
2.3. Phơng pháp gia tải, có hoặc không có bệ phản áp
2.3.1. Khái niệm
- Dùng tải trọng đất đắp lớn hơn tải trọng thiết kế để làm giảm hoặc loại trừ độ lún
d dới tải trọng thiết kế.
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 21
- Thờng dùng gia tải kết hợp với các giải pháp xử lý nền khác nh: thoát nớc
thẳng đứng (PVD, SD, SCP).
2.3.2. Điều kiện sử dụng
- Chiều dầy tầng đất yếu mỏng.
- Thời gian gia tải đủ dài (1.5-2.0 năm); nếu thời gian < 1 năm sẽ ít tác dụng.
- Tầng đất có hệ số cố kết lớn (đất cát pha hoặc đất cát bụi lẫn sét); với đất yếu
loại sét thì giải pháp này ít tác dụng.
2.3.3. Những lu ý trong khi thiết kế v thi công
- Phải tính ổn định và chiều cao đắp giới hạn (F, Hgh).
- Phải có lớp đệm cát thoát nớc dầy > 50cm.
- Hạn chế dùng lu rung.
2.3.4. Sự cố trợt nền đất khi gia tải tại Km121+325 -Km121+450, Quốc lộ 1A
đoạn H Nội - Lạng Sơn.



- Chiều cao nền đắp: 2.0m+2.50m gia tải
- Địa tầng: Lớp vỏ sét dẻo cứng dầy 0.50-0.80m; nằm ngay dới là lớp bùn sét lẫn
hữu cơ, dầy 8.70m , (S
u

=0.12-0.15 Kg/cm
2
); dới cùng là sét nâu, trạng thái dẻo
cứng đến nửa cứng (SPT=24)
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 22
- Giải pháp xử lý: Đắp liên tục đến độ cao thiết kế và gia tải, không xử lý nền.
- Sự cố: Tháng 17/3/1999, khi đắp đến cao (4.25m) thì 1 đoạn nền đờng từ
km121+325-km121+450 bị xé làm đôi, với vết nứt sâu tới 2.80m và rộng 0.80-
1.0m, đẩy nền ruộng lên cao 1.0-1.50m, rộng 8.0-10.0m.
- Nguyên nhân: Không tính chiều cao đắp giới hạn; không quan trắc lún và chuyển
vị;
- Nhà thầu bịt không cho nớc thoát ra lớp đệm cát và chảy sang hai bên
- Dùng lu rung.
2.4. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
2.4.1. Khái niệm.
Bấc thấm (Prefabricated Vertical Drain - PVD) là một trong những giải pháp xử lý
nền đất yếu đã đợc sử dụng hiệu quả với nền đắp có chiều cao thờng <5.0m,
chiều dầy đất yếu <15.0m (vẫn có thể sử dụng PVD với chiều cao nền đắp >5.0m và
đất yếu dầy hơn 15.0m, có khi tới 37.0m (nh nền bãi hàng công trình Cái Mép - Thị
Vải). Bấc thấm đã đợc dùng tại một số công trình nh sau:
- QL1A đoạn Bắc Giang - Hà Nội: 10,42km; khoảng cách 1.30x1.30m, sâu 8-
15.0m, chiều cao đắp phổ biến 2.5-5.0m (cá biệt He=9.0m tại cầu Đáp Cầu)
chất tải 1.0-1.50m. Đoạn Pháp Vân - cầu Giẽ: 12,20km; khoảng cách 1.20-
1.50m, độ sâu: 8.50-18.50m, chiều cao nền đắp 2.0-6.0m, gia tải 1.0-1.50m.
- Quốc lộ 5: >10km. Đặc biệt đoạn cầu Đồng Niên và Phú Lơng: He=9-11m,
PVD: sâu 19m. Lún lớn nhất đo đợc 2.372m (sau khi thi công mặt và đa vào

khai thác nền đờng còn lún thêm khoảng 1.0m);
- Quốc lộ 18: gói thầu 1 và gói thầu 3 (đầu cầu Phả Lại);
- Quốc lộ 10: 36.50km. Chiều cao nền đắp phổ biến 2-3.0m, PVD (1.3x1.3)x(5-
6)m, phạm vi nền đờng, phạm vi đầu cầu: PVD (1.3x1.3)x(14-25)m.
- Nền đờng tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp, tuyến N2 và nhiều tuyến đờng khác
tại miền Nam

Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 23

Hình 5: sơ đồ xử lý nền đất yếu bằng PVD + gia tải

2.4.2. Điều kiện sử dụng
- ứng dụng để xử lý tầng đất yếu (có thể xử lý tầng đất yếu chứa hữu cơ nhng
không phải đất dạng than bùn). Độ sâu xử lý hiệu quả nhất thờng < 15.0m kết
hợp với gia tải;
- Để bấc thấm phát huy hiệu quả thì:

Trong đó: các kí hiệu trên lần lợt là: áp lực bản thân của tầng đất yếu, áp lực do tải
trọng ngoài và áp lực tiền cố kết.
- Để bấc thấm phát huy hiệu quả phải kết hợp PVD+Gia tải, hoặc PVD+hút chân
không (hình 6).
- Trình tự thực hiện PVD+hút chân không nh sau:
)23 (.)5.12.1(
PZzvz

+
)22(60.0
lglg(
lglg(
)
)
>
+

+
=
vzzvz
pzzvz





Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 24
Rải đệm cát thoát nớc khu vực xử lý;
Cắm PVD (có thể dùng PSD - packed sand drain);
Đặt ống lọc nớc và ống dẫn nớc trong tầng đệm cát;
Bao phủ toàn bộ phạm vi xử lý bằng màng chống thấm và chôn vào đất tại

đáy rãnh để đảm bảo cách ly hoàn toàn với không khí; rãnh đợc lấp đầy
bằng Bentonite;
ống thoát nớc chính xuyên qua lớp màng bọc và nối với máy hút nớc chân
không
;


Hình 6: xử lý nền đất yếu bằng PVD+ hút chân không
2.4.3. Tính toán
a) Tính tổng lún:
theo phơng pháp phân tầng lấy tổng
- Tổng lún của nền đất yếu dới nền đắp đợc tính nh nền đất cha xử lý và tính
theo một trong các công thức nh sau:
Phơng pháp hệ số ép nén thể tích m
V

Sf =.m
V
.H (24)
Phơng pháp hệ số ép nén C
C





+
+
= log
1

H
Cc
Cc
Sf
(25)
Chuyên đề:
Khảo sát địa kỹ thuật khu vực đất yế, lựa chọn chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất & các giải pháp
xử lý nền đờng đắp trên đất yếu

Tổng Công ty TVTK GTVT, tháng 11 năm 2008 25

Phơng pháp hệ số rỗng
H
e
ee
Sf .
1
0
10
+

=
(26)
Trong đó:
Sf: Tổng độ lún của nền đất (cm, m);
H: Chiều dầy các lớp đất trong phạm vi tính toán;
C
C:
Hệ số ép nén
e

o
: Hệ số rỗng ban đầu của lớp đất yếu
e
1
: Hệ số rỗng của của đất yếu tại thời điểm tính toán.
: Gia số tải trọng nền đắp
: áp lực bản thân có hiệu
m
V
. Hệ số ép nén thể tích;
b) Tính ổn định

- Với nền đắp trên đất yếu thì tính độ ổn định với mặt trợt trụ tròn theo phơng
pháp Bishop là hợp lý;
- Với đất yếu thì mô hình tính phải là (Undrain) với góc ma sát trong bằng không
(0) và lực dính của lớp đất yếu đợc lấy bằng kết quả cắt cánh hiện trờng;
- Tơng ứng với giai đoạn nào của quá trình đắp và xử lý thì tính ổn định tại thời
điểm đó. ở giai đoạn bắt đầu thì tính ổn định với sức kháng cắt không thoát nớc
nguyên trạng. ở các giai đoạn đắp tiếp theo thì tính ổn định với sự tăng lên tơng
ứng của sức kháng cắt (xem phần A, mục 3.3.5.3);
c) Tính toán thiết kế khoảng cách và chiều sâu PVD

- Khoảng cách PVD đợc tính thử dần để đạt độ cố kết và thời gian định trớc. Độ
cố kết theo phơng ngang khi xử lý PVD tính theo công thức (27
):

)27 ( )
8
.(1
FrFsFn

T
EXPU
h
h
++

=
)28 (
2
t
D
C
T
h
h
=
)29 (
4
3
)ln(.
1
2
2
2
2
n
n
n
n
n

Fn


=