tổng quan về sử lý nền đất yếu

Chơng 1
Tổng quan về xử lý nền đất yếu
1.1. cố kết nền đất yếu
Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đa ra các
cơ sở lý thuyết và phơng pháp thực tế để cải thiện khả năng chịu tải của
đất sao cho phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Với các đặc điểm của đất yếu, muốn đặt móng công trình xây dựng
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo khả năng
chịu lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào
điều kiện nh: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất Với từng
điều kiện cụ thể mà ngời thiết kế đa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có
nhiều biện pháp xử lý cụ thể khi gặp nền đất yếu nh:
- Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
- Các biện pháp xử lý về móng
- Các biện pháp xử lý nền.
1.1.1. Một số đặc điểm của nền đất yếu
Thuộc loại nền đất yếu thờng là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; sức
chịu tải bé (0,5 - 1kg/cm2); đất có tính nén lún lớn (a > 0,1cm
2
/kg); hệ
số rỗng e lớn (e > 1,0); độ sệt lớn (B > 1); mô đun biến dạng bé (E < 50
kg/cm
2
); khả năng chống cắt (C) bé, khả năng thấm nớc bé; hàm lợng n-
ớc trong đất cao, độ bão hòa nớc G > 0,8, dung trọng bé.
1.1.2. Các loại nền đất yếu chủ yếu và thờng gặp
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tơng đối chặt, ở
trạng thái bão hòa nớc, có cờng độ thấp;
- Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trờng nớc, thành phần
hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nớc, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt

chịu lực;
- Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, đợc hình
thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lợng
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;

1
- Đất ba dan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả
năng thấm nớc cao, dễ bị lún sụt.
1.1.3. Các phơng pháp xử lý nền đất yếu
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền
đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu nh: Giảm hệ số
rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng
cờng độ chống cắt của đất Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền
đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất
đắp.
1. Phơng pháp thay nền: Đây là một phơng pháp ít đợc sử dụng, để
khắc phục vớng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn
bộ nền đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có
tính bền cơ học cao, nh làm gối cát, đệm cát. Phơng pháp này đòi hỏi
kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng đợc với mọi điều kiện địa
chất. Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng phơng pháp nén
thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp.
2. Các phơng pháp cơ học: Là một trong những nhóm phơng pháp phổ
biến nhất, bao gồm các phơng pháp làm chặt bằng sử dụng tải trọng tĩnh
(phơng pháp nén trớc), sử dụng tải trọng động (đầm chấn động), sử
dụng các cọc không thấm, sử dụng lới nền cơ học và sử dụng thuốc nổ
sâu, phơng pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc cát, cọc xi

măng đất, cọc vôi ), phơng pháp vải địa kỹ thuật, phơng pháp đệm
cát để gia cố nền bằng các tác nhân cơ học.
Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát
hoặc đất sỏi nh dùng máy đầm rung, đầm lăn. Cọc không thấm nh cọc
tre, cọc cừ tràm, cọc gỗ chắc thờng đợc áp dụng với các công trình dân
dụng. Sử dụng hệ thống lới nền cơ học chủ yếu áp dụng để gia cố đất
trong các công trình xây mới nh đờng bộ và đờng sắt. Sử dụng thuốc nổ
sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhng không thích
hợp với đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.
3. Phơng pháp vật lý: Gồm các phơng pháp hạ mực nớc ngầm, phơng
pháp dùng giếng cát, phơng pháp bấc thấm, điện thấm
4. Phơng pháp nhiệt học: Là một phơng pháp độc đáo có thể sử dụng
kết hợp với một số phơng pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép.

2
Sử dụng khí nóng trên 800o để làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất
yếu. Phơng pháp này chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét
hoặc đất cát mịn. Phơng pháp đòi hỏi một lợng năng lợng không nhỏ,
nhng kết quả nhanh và tơng đối khả quan.
5. Các phơng pháp hóa học: Là một trong các nhóm phơng pháp đợc
chú ý trong vòng 40 năm trở lại đây. Sử dụng hóa chất để tăng cờng liên
kết trong đất nh xi măng, thủy tinh, phơng pháp Silicat hóa hoặc một
số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa. Phơng pháp xi măng
hóa và sử dụng cọc xi măng đất tơng đối tiện lợi và phổ biến. Trong
vòng cha tới 20 năm trở lại đây đã có những nghiên cứu tích cực về việc
thêm cốt cho cọc xi măng đất. Sử dụng thủy tinh ít phổ biến hơn do độ
bền của phơng pháp không thực sự khả quan, còn điện hóa rất ít dùng
do đòi hỏi tơng đối về công nghệ.
6. Phơng pháp sinh học: Là một phơng pháp mới sử dụng hoạt động
của vi sinh vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nớc úng

trong vùng địa chất công trình. Đây là một phơng pháp ít đợc sự quan
tâm, do thời gian thi công tơng đối dài, nhng lại đợc khá nhiều ủng hộ
về phơng diện kinh tế.
7. Các phơng pháp thủy lực: Đây là nhóm phơng pháp lớn nh là sử
dụng cọc thấm, lới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử
dụng bơm chân không, sử dụng điện thẩm. Các phơng pháp phân làm
hai nhóm chính, nhóm một chủ yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm
này thờng đòi hỏi một lợng tơng đối thời gian và còn khiêm tốn về tính
kinh tế. Nhóm hai ngoài mục đích trên còn muốn mợn lực nén thủy lực
để gia cố đất, nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ, thời gian thi công
giảm đi và tính kinh tế đợc cải thiện đáng kể.
8. Các phơng pháp mới đợc nghiên cứu nh rung hỗn hợp, đâm xuyên,
bơm cát
1.1.4. Phân loại xử lý và phạm vi áp dụng
1. Phân loại xử lý: Thông thờng việc phân loại căn cứ vị trí tầng đất,
phơng pháp xử lý để phân loại và đợc phân loại nh sau:
- Vị trí tầng đất đợc xử lý: xử lý lớp mặt, xử lý tầng nông, xử lý
tầng sâu.

3
- Phơng pháp xử lý: chất tải nén trớc, tầng đệm cát, gia cố nền đ-
ờng, bệ phản áp, sử dụng vật liệu nhẹ (sử dụng phụ gia để gia cố nền
đất, nền đất bằng vật liệu nhẹ); thay bằng lớp đầm chặt, thả đá hộc (với
chiều dày lớp bùn không sâu); thoát nớc cố kết (bấc thấm, giếng bao
cát, cọc cát, giếng cát, cọc đá dăm, dự ép chân không, chân không chất
tải dự ép liên hợp); nền móng phức hợp (hạ cọc bê tông, hạ cọc bằng
chấn động, cọc xi măng đất, cọc đất vôi xi măng, cọc bê tông có
lẫn bột than); cọc cứng (cọc ống mỏng chế tạo tại chỗ); cọc cừ tràm
hoặc cọc tre
- Xử lý không thêm vật liệu gia cố và thêm vật liệu gia cố:

+ Không thêm vật liệu: phơng pháp cố kết đất (bấc thấm, gia cố
chân không); đầm nén đối với đất hạt rời (gia cố động, đầm chấn động).
+ Thêm vật liệu: Thêm vật liệu tự nhiên (cọc cát, đắp đá, cọc đá);
thêm vật liệu nửa cứng (cột vữa xi măng, phụt vữa).
2. Phạm vi ứng dụng của các phơng pháp:
- Xử lý nền bằng cọc tre và cọc cừ tràm: xử lý nơi nền đất yếu có
chiều nhỏ.
- Chất tải nén trớc (gia tải trớc): dùng để xử lý lớp đất yếu, có thể
sử dụng đơn độc hoặc có thể kết hợp với thoát nớc cố kết, sử dụng liên
hợp một cách phức hợp.
- Tầng đệm cát: sử dụng nhiều ở lớp mặt nền đất yếu, thờng kết
hợp với thoát nớc theo chiều thẳng đứng.
- Gia cố nền đờng: dùng cho các dạng đất yếu để nâng cao độ ổn
định, giảm bớt biến dạng không đều.
- Bệ phản áp: dùng để tăng độ ổn định và chống trợt lở công trình.
- Gia cố nền đờng bằng chất vô cơ (vôi, sợi tổng hợp): sử dụng khi
hàm lợng nớc lớn, cờng độ chịu cắt thấp.
- Nền đờng chất dẻo (sử dụng bọt khí FPS gia cố nền đất, trọng l-
ợng FPS ở đất là 1/50 # 1/100): làm giảm tải trọng nền đờng, giảm độ
lún thích hợp lớp đất có hàm lợng nớc lớn, lớp đất yếu có độ dày lớn.
- Nền đờng gia cố bằng hoá chất: khi phun hoá chất, nớc và bọt khí
qua hỗn hợp trộn xong hình thành vật liệu sợi, trọng lợng có thể đạt 1/4
trọng lợng đất, thích hợp với lớp đất có hàm lợng nớc lớn, độ dày đất
yếu lớn.

4
- Thay thế lớp đất yếu: dùng xử lý tầng nông, dùng ở lớp đất mỏng,
độ dày không lớn và thuộc đất bùn.
- Bấc thấm, giếng bao cát: sử dụng xử lý lớp bùn đất, bùn sét, độ
sâu xử lý không vợt quá 25m.

- Cột cát, giếng cát, cọc đá dăm: sử dụng ở lớp bùn, bùn đất sét,
nhng dễ sản sinh co ngót.
- Dự ép chân không: sử dụng với bùn đất, nền móng thuộc lớp bùn
đất dính.
- Chân không - chất tải dự ép liên hợp: liên kết chân không và chất
tải dự ép sử dụng với đoạn đờng đắp cao và đờng đầu cầu, sử dụng chân
không chất tải dự ép nên sử dụng trong nền móng có bố trí giếng cát
hoặc bấc thấm và bản thoát nớc, ép chân không có độ chân không nhỏ
hơn 70 Kpa.
- ép cọc bê tông: sử dụng trờng hợp không thoát nớc, chống cắt lớn
hơn 10 Kpa.
- Hạ cọc bằng chấn động: sử dụng không thoát nớc, cờng độ chống
cắt lớn hơn 15 Kpa.
- Cọc xi măng (cọc xi măng - đất): bao gồm cọc phun vữa xi măng
sử dụng để gia cố nền đất yếu có cờng độ chống cắt không nhỏ hơn 10
Kpa, sử dụng cọc phun bột xi măng (khô hoặc ớt) để gia cố nền đất yếu
có độ sâu không vợt quá 15m.
- Cọc CFG (cọc bê tông có lẫn bột than): thích hợp với lớp đất có c-
ờng độ chịu tải lớn hơn 50 Kpa.
- Cọc cứng: thích hợp với khu vực đất yếu ở độ sâu lớn hơn nền đ-
ờng cũ đợc mở rộng.
- Tờng cách ly: thông thờng chỉ sử dụng với nền đờng cũ đợc cải
tạo mở rộng.
- Làm ngăn cách và hạ mực nớc ngầm: nền đá nứt nẻ, đờng miền
núi.
1.2. Một số công nghệ xử lý nềN ĐấT yếU phổ biến
1.2.1. Phơng pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái
bão hoà nớc (sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn) và chiều
dày các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m.

5
Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu
(trờng hợp lớp đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt
trung, hạt thô đầm chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng
chủ yếu sau:
- Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dới đáy móng, đệm
cát đóng vai trò nh một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và
truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dới.
- Giảm đợc độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ
lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dới tầng đệm cát.
- Giảm đợc chiều sâu chôn móng nên giảm đợc khối lợng vật liệu
làm móng.
- Giảm đợc áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu
có thể tiếp nhận đợc.
- Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng
ngang tác dụng, vì cát đợc nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống tr-
ợt.
- Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh
khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho
công trình.
- Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên đợc
sử dụng tơng đối rộng rãi.
1.2.2. Phơng pháp đầm chặt lớp đất mặt (cố kết đóng)
Khi gặp trờng hợp nền đất yếu nhng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì
có thể sử dụng phơng pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cờng độ chống
cắt của đất và làm giảm tính nén lún.
Lớp đất mặt sau khi đợc đầm chặt sẽ có tác dụng nh một tầng
đệm đất, không những có u điểm nh phơng pháp đệm cát mà cón có u

điểm là tận dụng đợc nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm đợc khối l-
ợng đào đắp.
Để đầm chặt lớp đất mặt, ngời ta có thể dùng nhiều biện pháp
khác nhau, thờng hay dùng nhất là phơng pháp đầm xung kích: Theo
phơng pháp này quả đầm trọng lợng 1 - 4 tấn (có khi 5 - 7 tấn) và đờng
kính không nhỏ hơn 1m. Để hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm

6
bảo áp lực tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/cm2 với loại
đất sét và 0,15kg/cm2 với đất loại cát.
Cố kết đóng cho phép tăng cờng độ và sức chịu tải và giảm độ lún
của nền. Công nghệ đợc dùng để gia cố nền đất yếu ở Hà Nội, Hải
Phòng và Thành phố Hồ Chí Minh. Quả đấm bằng khối bê tông đúc sẵn
có trọng lợng từ 10 - 15 tấn đợc nhấc lên bằng cẩu và rơi xuống bề mặt
từ độ cao 10-15m để đầm chặt nền. Khoảng cách giữa các hố đầm là
3x3, 4x4 hoặc 5x5m. Độ sâu ảnh hởng của đầm chặt cố kết động đợc
tính bằng:
D = 0,5
WH
Trong đó:
D - độ sâu hữu hiệu đợc đầm chặt;
W - Trọng lợng quả đấm, tấn;
H - Chiều cao rơi quả đấm, m;
Sau khi đầm chặt tại một điểm một vài lần cát và đá đợc đổ đầy
hố đầm. Phơng phá cố kết động để gia cố nền đất yếu đơn giản và kinh
tế, thích hợp với hiện tợng mới san lấp và đất đắp. cần thiết kiểm tra
hiệu quả công tác đầm chặt trớc và sau khi đầm bằng các thiết bị xuyên
hoặc nén ngang trong hố khoan.
1.2.3. Bệ phản áp
Bệ phản áp thờng đợc dùng để tăng độ ổn định của khối đất đắp

của nền đờng hoặc nền đê trên nền đất yếu. Phơng pháp đơn giản song
có giới hạn là phát sinh độ lún phụ của bệ phản áp và diện tích chiếm
đất để xây dựng bệ phản áp. Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp đ-
ợc thiết kế từ các chỉ tiêu về sức kháng cắt của đất yếu, chiều dày, chiều
sâu lớp đất yếu và trọng lợng của bệ phản áp. Bệ phản áp cũng đợc sử
dụng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi và cát sủi.
1.2.4. Phơng pháp gia tải nén trớc
Trong một số trờng hợp phơng pháp chất tải trớc không dùng
giếng thoát nớc thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và
đất nền cho phép. Tải trọng gia tải trớc có thể bằng hoặc lớn hơn tải
trọng công trình trong tơng lai. Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực
nớc đợc quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải đợc dỡ khi độ lún kết thúc
hoặc đã cơ bản xảy ra. Phơng pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp

7
Hình 1.1. Xử lý nền đất yếu bằng ph ơng pháp bấc thấm có bệ phản áp
nền đất yếu nh than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà n-
ớc.
Dùng phơng pháp này có các u điểm sau:
- Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất;
- Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời
gian.
Các biện pháp thực hiện:
Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá) bằng hoặc lớn hơn tải trọng
công trình dự kiến thiết kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trớc và
lún trớc khi xây dựng công trình.
Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nớc ra khỏi lỗ rỗng, tăng
nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời
gian.
Tuỳ yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình,

địa chất thuỷ văn của nơi xây dựng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp,
có thể dùng đơn lẻ hoặc kết hợp cả hai biện pháp trên.
Phơng pháp gia tải trớc thờng là giải pháp công nghệ kinh tế nhất
để xử lý nền đất yếu. Gia tải trớc là công nghệ đơn giản, tuy vậy cần
thiết phải khảo sát đất nền một cách chi tiết. Một số lớp đất mỏng, xen
kẹp khó xác định bằng các phơng pháp thông thờng. Nên sử dụng thiết
bị xuyên tĩnh có đo áp lực nớc lỗ rỗng đồng thời khoan lấy mẫu liên tục.
Trong một số trờng hợp do thời gian gia tải ngắn, thiếu độ quan trắc và
đánh giá đầy đủ, nên sau khi xây dựng công trình, đất nền tiếp tục bị
lún và công trình bị h hỏng.

8
Phơng pháp gia tải trớc đợc dùng để xử lý nền móng của Rạp
xiếc Trung ơng (Hà Nội, Viện nhi Thuỵ Điển (Hà Nội), Trờng Đại học
Hàng Hải (Hải Phòng) và một loạt công trình tại phía Nam.
1.2.5. Gia tải trớc với thoát nớc thẳng đứng
Trong rất nhiều trờng hợp, thời gian gia tải trớc cần thiết đợc rút
ngắn để xây dựng công trình, vì vậy tốc độ cố kết của nền đợc tăng do
sử dụng cọc cát hoặc bằng thoát nớc. Cọc cát đợc đóng bằng công nghệ
rung ống chống để chiếm đất, sau đó cát đợc làm đầy ống và rung để
đầm chặt. Cọc cát có đờng kính 30-40cm. Có thể đợc thi công đến 6-
9m. Giải pháp cọc cát đã đợc áp dụng để xử lý nền móng một số công
trình ở TP. Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng, Hà Nội.
Bản nhựa đợc dùng để xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ
1980. Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển đợc sử dụng để thi công bản
nhựa. Công nghệ cho phép tăng cờng độ đất nền và giảm thời gian cố
kết.
Tại ven sông Sài Gòn đã xây dựng một bể chứa với các kích thớc
hình học và tải trọng đờng kính 43m, chiều cao 15m, tải trọng
20.000tấn. Nền công trình là đất yếu có chiều dày lớn đợc xử lý nền

bằng bản nhựa thoát nớc thẳng đứng kết hợp với gia tải bằng hút chân
không. Độ lún đợc tính xấp xỉ 1,0m. Kết quả độ lún thực tế sau 2 lần
gia tải là 3,26m (lần đầu độ lún bằng 2,4m và lần sau độ lún bằng
0,86m), ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và dự tính. Sự khác nhau
có thể do quá trình tính toán cha kể đến biến dạng ngang của nền và
điều kiện công trình đặt ven sông.
Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trớc với thoát nớc thẳng
đứng rất cần thiết đặt hệ quan trắc lún.
1.2.6. Phơng pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Là phơng pháp kỹ thuật thoát nớc thẳng đứng bằng bấc thấmkết
hợp với gia tải trớc. Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của
đất rất nhỏ thì có thể bố trí đờng thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết.
Phơng pháp này thờng dùng để xử lý nền đờng đắp trên nền đất yếu. Ph-
ơng pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh
quá trình thoát nớc trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ
ẩm, tăng dung trọng. Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của
nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định

9
Hình 1.2. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
trong thời gian cho phép. Phơng pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập,
nhng trong trờng hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, ngời ta có thể sử
dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc thấm với gia tải tạm
thời, tức là đắp cao thêm nền đờng so với chiều dày thiết kế 2 - 3m
trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đờng đạt
đợc độ lún cuối cùng nh trờng hợp nền đắp không gia tải. Bấc thấm đợc
cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) đợc bao ngoài bằng vật
liệu tổng hợp (thờng là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie
không dệt) Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trng sau:
- Cho nớc trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc

ngoài vào lõi chất dẽo.
- Lõi chất dẽo
chính là đờng tập
trung nớc và dẫn
chúng thoát ra ngoài
khỏi nền đất yếu bão
hòa nớc.
Lớp vải địa kỹ
thuật bọc ngoài là
Polypropylene và
Polyesie không dệt
hay vật liệu giấy tổng
hợp, có chức năng
ngăn cách giữa lõi
chất dẽo và đất xung
quanh, đồng thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc
thiết bị. Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo
đờng cho nớc thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh
lớn. Nếu so sánh hệ số thấm nớc giữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa
nớc cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10-4m/s) lớn
hơn nhiều lần so với hệ số thấm nớc của đất sét (k = 10 x 10-5m/ngày
đêm). Do đó, các thiết bị PVD dới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép
nớc trong lỗ rỗng của đất thoát tự do ra ngoài.
1.2.7. Gia cờng nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ

10
Hình 1.3. Thi công cọc cát
Cọc tiết diện nhỏ đợc hiểu là các loại cọc có đờng kính hoặc cạnh
từ 10 đến 25cm. Cọc nhỏ có thể đợc thi công bằng công nghệ đóng, ép,
khoan phun. Cọc nhỏ đợc dùng để gia cố nền móng cho các công trình

nhà, đờng sá, đất đắp và các dạng kết cấu khác. Cọc nhỏ là một giải
pháp tốt để xử lý nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản,
đồng thời truyền tải trọng công trình xuống các lớp đất yếu hơn, giảm
độ lún tổng cộng và độ lún lệch của công trình.
1.2.8. Cọc tre và cọc tràm
Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền
thống để xử lý nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu, nền
đất luôn luôn ở trạng thái ẩm ớt. Cọc tràm và tre có chiều dài từ 2,5-6m
đợc đóng để gia cờng nền đất với mực đích làm tăng khả năng chịu tải
và giảm độ lún. Theo kinh nghiệm, thờng 25-30 cọc tre hoặc cọc tràm
đợc đóng cho 1m2. Tuy vậy nên dự tính sức chịu tải và độ lún của móng
cọc tre hoặc cọc tràm bằng các phơng pháp tính toán theo thông lệ. Việc
sử dụng cọc tràm trong điều kiện đất nền và tải trọng không hợp lý đòi
hỏi phải chống lún bằng cọc tiết diện nhỏ.
1.2.9. Phơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Nhằm giảm độ lún và tăng cờng độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã
đầm chặt đợc sử dụng. Cát và đá đợc đầm bằng hệ thống đầm rung và
có thể sử dụng công nghệ đầm trong ống chống. Chúng ta đã sử dụng
công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựng một số công trình tại Tp, Hồ
Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu. Sức chịu tải của cọc cát
phụ thuộc vào áp
lực bên của đất
yếu tác dụng lên
cọc.
Theo
Broms (1987) áp
lực tới hạn bằng
25 Cu với Cu =
20kPa, cọc cát ô

40cm có sức chịu
tải tới hạn là

11
1
1
2
2
Hình 1.4. Xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng - đất
1) Mặt bằng bố trí cọc; 2) Thi công cọc
60KN. Hệ số an toàn bằng 1,5 có thể đợc sử dụng. Khác với các loại
cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc cừ tràm, cọc tre )
là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải
trọng xuống đất nền, mạng lới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu
nên còn gọi là nền cọc cát. Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những
u điểm nổi bật sau: Cọc cát làm nhiệm vụ nh giếng cát, giúp nớc lỗ rỗng
thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố kết và độ lún ổn định diễn
ra nhanh hơn; Nền đất đợc ép chặt do ống thép tạo lỗ, sau đó lèn chặt
đất vào lỗ làm cho đất đợc nén chặt thêm, nớc trong đất bị ép thoát vào
cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý;
Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so
với dùng các loại vật liệu khác. Cọc cát thờng đợc dùng để gia cố nền
đất yếu có chiều dày > 3m.
1.2.10. Phơng pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng đất
Cọc vôi thờng đợc dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu nh:
Than bùn, bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão. Việc sử dụng cọc
vôi có những tác dụng sau:

12
- Sau khi cọc vôi đợc đầm chặt, đờng kính cọc vôi sẽ tăng lên

20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại.
- Khi vôi đợc tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lợng lớn
làm cho nớc lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình
nén chặt.
- Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất đợc cải thiện đáng kể: Độ
ẩm của đất giảm 5-8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5-3 lần.
Việc chế tạo cọc xi măng đất cũng giống nh đối với cọc đất - vôi,
ở đây xilô chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trớc. Lu ý sàng
ximăng trớc khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng không bị vón cục và
các hạt ximăng có kích thớc đều < 0,2mm, để không bị tắc ống phun.
Hàm lợng ximăng có thể từ 7-15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng
ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc
sét.
Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất
nền tăng lên từ 4-5 lần so với khi cha gia cố. ở nớc ta đã sử dụng loại
cọc đất-ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển
vọng sử dụng loại cọc đất-ximăng này để gia cố nền là rất tốt.
Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển đợc dùng để chế tạo cùng
đất xi măng và đất vôi. Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
và áp dụng hiện trờng cho thấy:
- Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nớc và gia cờng
nền. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp để gia cố sâu nền đất yếu.
- Các chỉ tiêu về cờng độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại
đất nền, hàm lợng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lợng xi măng và vôi
sử dụng.
- Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với
vôi. Tỷ lệ phần trăm thờng dùng là 8 12% và tỷ lệ phẩn trăm của xi
măng là 12 15% trọng lợng khô của đất.
- Thiết bị Thuỵ Điển có khả năng thi công cọc đất xi măng.
- Có thể dùng thiết bị xuyên có cánh để kiểm tra chất lọng cọc.

- Cọc đất xi măng đợc dùng để gia cố nền đờng, nền nhà, khu
công nghiệp, nền đê
- ảnh hởng của nhiệt độ đến cờng độ đất vôi.
1.3. xử lý nền đất yếu bằng phơng pháp Top-base

13
1.3.1. Khái niệm
Top-base là một phơng pháp xử lý nền đất yếu đợc phát minh tại
Nhật Bản và đợc sử dụng rộng rãi tại Nhật Bản và Hàn Quốc từ hơn 30
năm qua. Top-base là một lớp vật liệu nhân tạo ngăn cách kết cấu móng
nông thực sự với nền đất tự nhiên nhằm làm tăng khả năng tiếp nhận tải
trọng của đất nền và làm giảm độ lún của nền, giảm thời gian cố kết của
đất (Hình 1.1). Phơng pháp này có các u điểm nổi trội nh, chi phí thấp
hơn so với phơng pháp móng cọc, gian thi công đợc rút ngắn đáng kể.
Nền đất đợc gia cố bằng cách xếp đặt các khối bê tông hình phễu
(top-block) lên bề mặt của nền đất nguyên dạng, sau đó chèn đầm dá
dăm lấp đầy các khe trống giữa các top-block để tạo thành kết cấu nền
cho móng nông. Phơng pháp này đợc sử dụng rất nhiều trong kết cấu
móng nông trên nền đất yếu, có tác dụng cải tạo nền đất, nâng cao khả
năng chịu tải của nền đất yếu và giảm độ lún, vì thế đợc coi là một
trong các phơng pháp cải tạo nền đất cho hiệu quả cao. Nền móng gia
cố bằng phơng pháp Top-base làm việc theo dạng móng nông thay thế
việc phải sử dụng móng cọc trong các công trình dân dụng có tải trọng
không quá lớn, vì vậy đối với nền đất yếu hoặc rất yếu của Việt Nam rất
phù hợp cho việc áp dụng phơng pháp này.
Lớp Top-base gồm các khối bê tông có dạng con quay thẳng
đứng đợc chèn bằng vật liệu rời (phổ biến là đá dăm). Phần tử chính của
lớp Top-base là khối bê tông dạng phễu (gọi là top-block) (Hình 1.7 và
1.8).
Trình tự thi công đợc thực hiện nh sau: đặt các thanh thép định vị

dạng lới kết hợp với định vị các khối bê tông trên bề mặt nền đất cần gia
cố, đặt các khối bê tông dạng phễu vào đúng vị trí đã xác định tại lới
thép sao cho các khối bê tông này ghép sát và song song với nha. Buộc
các thanh cốt thép kết nối các móc thép đã có để nối các khối bê tông
lại tạo thành lới thép ở phía trên đỉnh các khối bê tông. Khoảng không
gian giữa các khối bê tông đợc đổ đầy đá dăm và sau đó đợc đầm chặt.

14
Hình 1.5. Mô hình xử lý nền đất yếu bằng ph ơng pháp Top-base


15
H×nh 1.8. Khèi bª t«ng d¹ng phÔu (top-block)
H×nh 1.7. Phèi c¶nh líp Top-base
H×nh 1.6. MÆt c¾t líp top-base
1.3.2. Đặc điểm của phơng pháp Top-base
Phơng pháp Top-base có tác dụng giảm độ lún và tăng khả năng
chịu lực khi tải trọng từ kết cấu bên trên không quá lớn so với khả năng
chịu tải của nền đất yếu. Kết cấu móng nông bên trên Top-base thay đổi
theo quy mô công trình, điều kiện thi công xây dựng, có thể là móng
đơn, móng dạng băng hoặc dạng bè do ngời thiết kế kết cấu của công
trình quyết định lựa chọn. Top-base có hiệu quả đặc biệt trong việc giảm
độ lún do Top-base có tác dụng phân phối ứng suất với hiệu ứng đồng
vận giữa các khối bê tông đợc chèn đầy đá dăm. Cơ chế giảm độ lún là
do khả năng ngăn chặn biến dạng ngang của nền đất nằm dới móng bởi
phần cọc phễu, đồng thời có tác dụng tăng khả năng chịu lực bằng cách
ngăn chặn phá hoại cục bộ.
Hơn nữa, phơng pháp này đang đợc áp dụng làm móng chống
động đất do có hiệu ứng tơng tự trên nền cát có khả năng xảy ra hiện t-
ợng hoá lỏng nền đất dới tác động của tải trọng động đất.

Ngoài ra, ngời ta cho rằng hiện tợng chìm các khối bê tông chắn
sóng khi sóng lặp lại là do hoá lỏng gây ra, vì thế có thể thấy rằng Top-
base có tác dụng đáng kể trong việc ngăn chặn lún các khối bê tông
chắn sóng.
1.3.3. u điểm của phơng pháp Top-base
Nền móng công trình đợc xử lý bằng phơng pháp Top-base có
những u điểm chính nh sau []:
- Chịu tải trọng công trình ngay cả khi đất nền rất yếu.
- Làm tăng khả năng tiếp nhận tải trọng của đất nền, giảm thời
gian cố kết của đất.
- Giảm độ lún tổng thể và độ lún cục bộ cho công trình trong khi
làm tăng khả năng chịu cắt của đất nền.

16
- Có khả năng cách chấn và kháng chấn, đặc biệt, do động đất
gây ra.
- Thiết bị thi công nhỏ gọn và không quá đặc biệt.
- Không gây ô nhiễm khu vực xây dựng do tiếng ồn và rung
động.
- Có thể thi công trong điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp.
- Thời gian thi công ngắn, chi phí thấp: Thực tế cho thấy, tại Hàn
Quốc, sử dụng nền gia cố bằng phơng pháp Top-base, thời gian thi công
móng giảm đến một nửa và giảm chi phí đến 60-70% [].
s
Bảng 1.1. So sánh hiệu quả kinh tế các phơng án móng
1.3.4. Phạm vi ứng dụng của phơng pháp Top-base
Top-base l phng phỏp gia c nn t ci thin v gia c t
xung quanh phn ỏy ca kt cu múng trờn nn t yu, cú th c
s dng cho bt k múng cụng trỡnh no khi ti trng t kt cu trờn
truyn xung khụng quỏ ln so vi kh nng chu lc cho phộp ca nn

t ban u ( khụng quỏ 2,5 n 3,5 ln ).
Phơng pháp này đợc ứng dụng đa dạng cho các loại nền móng
nh sau:
- Công trình có móng liền kề các cơ sở hạ tầng liên quan đến môi
trờng (khu vực cách ly, lò thiêu, nhà máy xử lý nớc thải).

17
- Nền móng cho các công trình kiến trúc và chung c.
- Khu vực đỗ xe ngầm trong các tổ hợp chung c.
- Nền móng cho bể chứa ngầm.
- Nền móng cho bè bê tông.
- Nền móng cho các công trình dân dụng.
- Nền đờng ô tô và tàu điện ngầm.
- Nền móng cho các đờng ống kỹ thuật lớn.
- Nền móng cho cầu.
- Nền móng cho các tờng chắn.
- Móng kháng chấn cho các máy chính xác.
Phơng pháp Top-base đợc sử dụng ở đất liền và bờ biển có đặc
điểm khác nhau.
Trên đất liền, Top-base đợc sử dụng làm giảm mạnh độ lún của
nền đất yếu và tăng đáng kể khả năng chịu lực cho phép của nền đất.
Trong trờng hợp này, có thể dùng các khối bê tông dạng phễu có đờng
kính 33cm và 50cm. Khi đặt 2 lớp Top-base đờng kính 50cm, tạo đợc
chiều dày gia cố tơng đơng Top-base đờng kính 1m, nhng thi công nhẹ
nhàng hơn.
Trong khi đó, Top-base ở vùng bờ biển đợc dùng làm móng cho
khối bê tông chắn sóng để tránh cho khối bê tông này khỏi bị chìm vào
nền bùn cát có khả năng chịu tải thấp v.v do hoạt động lặp lại của
sóng. Trong trờng hợp này, khối bê tông dạng phễu sử dụng đờng kính
lớn tới 2m.

Quy trình này sử dụng cho Top-base trong đất liền và chỉ giới thiệu sơ
qua về việc sử dụng ở bờ biển.
1.4. ứng dụng phơng pháp Top-base trên thế giới
và tại việt nam
1.4.1. ứng dụng phơng pháp Top-base trên thế giới
Phơng pháp Top-base đợc phát triển tại Nhật Bản và đã đợc áp
dụng cho hơn 6000 công trình [] trong những năm 1980 đã đợc đánh
giá rất tốt cũng nh đoạt đợc nhiều giải thởng về phát triển kỹ thuật của
Hiệp hội Kỹ s xây dựng Nhật Bản. Phơng pháp này cũng đợc phát triển
thành công tại hơn 2000 công trình tại Hàn Quốc những năm 1990.

18
Hiện nay phơng pháp Top-base đợc giới thiệu và ứng dụng ở rất
nhiều nớc trên thế giới, trong đó có Việt Nam.
* Một số công trình tiêu biểu tại Hàn Quốc sử dụng phơng pháp Top-
base: Waste-Fill Land, Kwangyang; Iksan-Jangsoo Highway Box-
Culvert; Ssanyong Apart Retainingwall, Busan; K&G Namyangju Brand
Office Bldg; Taeahn Country Club House, Chung; Seongsoo
Department-Factory, Seoul; Seahwa Steel - Land for Iron Products Deal;
Qeendom Apart Model House, Busan; Human Luck Mall Center,
kimhae; Woman Dormitory, Pohang Engr College; Worldmerdian
Apartment, Seoul; Dongbu Centrevil Apartment, Bucheon.

19
* Mét sè c«ng tr×nh do C«ng ty Top-base Method (M) Sdn. Bhd, Malaysia ®· thùc hiÖn […]:

20
Hình ảnh hiện trờng một số công trình sử dụng phơng pháp Top-base tại
Hàn Quốc:
1.4.2. ứng dụng phơng pháp Top-base tại Việt Nam

Tại Việt Nam, phơng pháp Top-base còn khá mới mẻ, tuy nhiên đã có
một số doanh nghiệp xây dựng mạnh dạn đầu t thiết bị, phơng pháp, đào tạo
nhân lực, quảng bá, chào hàng và thi công Top-base nhiều công trình đạt chất l-
ợng và hiệu quả cao.

1
2
3
4
5
6
Hình 1.9. Một số công trình tiêu biểu ứng dụng phơng pháp Top-base tại Hàn Quốc
1) Waste-Fill Land, Kwangyang; 2) Iksan-Jangsoo Highway Box-Culvert;
3) Ssanyong Apart Retainingwall, Busan; 4) K&G Namyangju Brand Office Bldg;
5) Taeahn Country Club House, Chung; 6) Seongsoo Department-Factory, Seoul.
21
* Một số công trình tiêu biểu đã và đang chuẩn bị thi công sử dụng phơng pháp
Top-base tại Việt Nam []:
- Tr ng Ti u H c và Trung H c C S Qu c T Chi L ng , TP Hu
(03/2009);
- Tr ng Trung H c Ph Thông Qu c T Chi L ng , TP Hu (06/2010);
- Nhà x ng t p oàn Tân Thành ô, Quận 2, TP Hồ Chí Minh
(03/2010);
- Bi t th Phú M H ng, Quận 2, TP Hồ Chí Minh ( 05 -2010);
- Làm móng cho bể xử lý nớc thải, Cụm công nghiệp Hải Sơn, Long An
(03-2010)
- Công trình 110 Mai Hắc Đế, Hà Nội;
- Khu đô thị mới Eco-Park Việt Hng, Hng Yên;
- Khách sạn Ocean View, Vũng Tàu;
- Salon Auto Minh Chánh, Thanh Hoá;

- Khu đô thị mới PG (5 tầng), Hải Phòng;
- Khách sạn 11 tầng, Lò Sũ, Hà Nội;
- Trờng Quốc tế Thăng Long (6 tầng), Bắc Linh Đàm, Hà Nội;
- Khách sạn Phù Đổng (11 tầng), Thanh Hoá;
- Nhà ga du thuyền, Đảo Tuần Châu, Quảng Ninh;
- Trụ sở Công ty cổ phần T vấn xây dựng và Phát triển hạ tầng Hà Nội -
Hadicon 6, Hà Nội;
- Trụ sở Tổng công ty cổ phần Đầu t xây dựng và Thơng mại Việt Nam
Contrexim (16 tầng);
- Chung c - Khách sạn Sơn Thịnh, Vũng Tàu;
- Nhà sách, Văn phòng phía Nam của Viện Khoa học và Phơng pháp
quân sự (14 tầng), số 60, Đờng Trờng Sơn, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh.
- Chung c Văn phòng Nam An (21 tầng, có 1 tầng hầm), Quận Bình
Tân, TP Hồ Chí Minh.

Hình 1.10. Một số công trình tiêu biểu ứng dụng ph ơng pháp Top-base
tại Việt Nam
2) Công trình 110 Mai Hắc Đế, Hà Nội; 3) 4) Khu đô thị mới Eco-Park Việt H ng, H ng Yên; 5)
Khách sạn Ocean View, Vũng Tàu; 6) Salon Auto Minh Chánh, Thanh Hoá
1
1
2
2
3
3
4
4
6
6
5

5
22

5
23