Nghiên cứu ứng dụng giải pháp xử lý nền móng công trình thuỷ lợi trên vùng đất yếu đồng bằng sông cửu long bằng cột đất xi măng khoan trộn sâu

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN THUỶ CÔNG
_______o0o_______


Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp xử lý nền móng công trình
Thuỷ lợi trên vùng đất yếu Đồng bằng Sông Cửu long bằng
cột Đất – Ximăng khoan trộn sâu.
Tên cơ quan chủ trì đề tài:
Viện Khoa học Thuỷ lợi
Địa chỉ: 171- Tây sơn - Đống Đa – Hà nội
Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: ThS. Phùng Vĩnh An
Địa chỉ: Viện Thuỷ công; số 3 Ngõ 95, Chùa Bộc, Hà nội
Người thực hiện:
Ks. Nguyễn Đình Hải


BÁO CÁO TỔNG KẾT:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NHƯ HÀM LƯỢNG
XIMĂNG, THỜI GIAN ĐẾN CƯỜNG ĐỘ NÉN R
N
, CƯỜNG ĐỘ KÉO R
K
,
CƯỜNG ĐỘ UỐN R
U
, MÔĐUN BIẾN DẠNG (E) VÀ HỆ SỐ THẤM K
BẰNG CÁC MẪU TRÊN HIỆN TRƯỜNG

8901


Hà nội, tháng 12 năm 2009
MỤC LỤC

TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU 4
1.1.1 Ứng dụng công nghệ trộn sâu và vật liệu xi măng - đất trên thế giới 4
1.1.2 Ứng dụng công nghệ trộn sâu và vật liệu xi măng - đất tại Việt Nam 9
1.2 ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 12
1.2.1 Khái niệm chung về đất yếu ở Việt Nam 12
1.2.1.1 Bùn(Ил) 12
1.2.1.2 Bùn thối(Сапропель) 13
1.2.1.3 Than bùn (Торф) 13
1.2.1.4 Đất than bùn (Грунт заторфованный) 14
1.2.1.5 Đất sét mềm 14
1.2.2 Đặc điểm địa chất vùng đồng bằng sông Cửu Long 16
1.2.2.1 Trầm tích hệ Bình Chánh (QIV 1-2 bc) 16

1.2.2.2 Trầm tích hệ Cần Giờ (QIV2-3cg) 17
1.2.2.3 Phân vùng đất yếu 19
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 22
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU XI MĂNG THI CÔNG BẰNG CÔNG
NGHỆ TRỘN SÂU QUA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 24

2.1 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1.1 Mục tiêu 24
2.1.2 Nội dung 24
2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 25
2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25
2.2.1 Kết quả nghiên cứu ở Cần Thơ và Hậu Giang 25
2.2.1.1 Địa chất tại khu vực thí nghiệm 25
2.2.1.2 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất thi công bằng
công nghệ trộn kiểu tia 26

2.2.1.3 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất thi công bằng
công nghệ trộn kiểu cơ khí 29

2.2.2 Kết quả nghiên cứu ở Cà Mau 33
2.2.2.1 Địa chất tại khu vực thí nghiệm 33
2.2.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước tại khu vực thí nghiệm 34
2.2.2.3 Tóm tắt kết quả thí nghiệm về vật liệu xi măng đất 36
2.2.2.4 Tóm tắt kết quả thí nghiệm nén tĩnh 40
2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 43
CHƯƠNG 3: HƯỚNG DẪN KHẢO SÁT THIẾT KẾ CỌC XIMĂNG ĐẤT THI
CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU 45

3.1 KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT 45
3.1.1 Các chỉ tiêu cơ, lý, hoá 45

3.1.2 Các phương pháp khảo sát nhanh phục vụ xử lý nền bằng công nghệ trộn
sâu CDM 46

3.1.3 Trộn thử trong phòng 48
3.1.4 Thí nghiệm cọc thử tại hiện trường 49
3.1.4.1 Khoan lấy mẫu thí nghiệm 49
3.1.4.2 Thí nghiệm nén tĩnh xác định sức chịu tải cọc ximăng - đất 50
3.2 THIẾT KẾ 54
3.2.1 Thiết kế xử lý đất yếu bằng cọc ximăng - đất 55
3.2.2 Các phương pháp tính toán 56
3.2.2.1 Phương pháp tính toán theo phương pháp nền tương đương 56
3.2.2.2 Phương pháp tính toán theo phương pháp móng cọc 58
3.2.2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 63
CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN THI CÔNG, KIỂM TRA VÀ NGHIỆM THU CỌC
XIMĂNG ĐẤT THI CÔNG BẰNG KIỂU TRỘN CƠ KHÍ 67

4.1 THI CÔNG 67
4.1.1 Phạm vi ứng dụng 67
4.1.2 Trình tự thi công 67
4.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỘT XIMĂNG - ĐẤT 71
4.2.1 Đánh giá về kích thước hình học 73
4.2.2 Đánh giá về chất lượng cọc 73
4.2.2.1 Phương pháp khoan lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng 73
4.2.2.2 Phương pháp thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 74
4.2.2.3 Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh 74
4.2.2.4 Phương pháp thí nghiệm cắt cánh hiện trường (VST) 75
4.2.2.5 Phương pháp thí nghiệm xuyên cắt thuận (SCPT) 75
4.2.2.6 Phương pháp thí nghiệm xuyên cắt nghịch (SCPT) 76
4.3 NGHIỆM THU 76
CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN THI CÔNG, KIỂM TRA VÀ NGHIỆM THU CỌC

XIMĂNG ĐẤT THI CÔNG BẰNG KIỂU TRỘN TIA 78

5.1 THI CÔNG 78
5.1.1 Phạm vi ứng dụng 78
5.1.2 Các công việc chuẩn bị trước khi thi công đại trà 78
5.1.3 Thi công đại trà 79
5.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỘT XIMĂNG - ĐẤT 81
5.2.1 Những vấn đề cần lưu ý khi giám sát và kiểm tra 81
5.2.2 Đánh giá về kích thước hình học 81
5.2.3 Đánh giá về chất lượng cọc 81
5.2.3.1 Phương pháp khoan lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng 81
5.2.3.2 Phương nén tĩnh 82
5.2.3.3 Phương pháp biến dạng nhỏ 82
5.3 NGHIỆM THU 83
CHƯƠNG 6: ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP TRỘN
KIỂU CƠ KHÍ VÀ PHƯƠNG PHÁP TRỘN KIỂU TIA 85

6.1 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
TRỘN KIỂU TIA 85

6.1.1 Công trình xây mới 85
6.1.1.1 Thi công trên cạn 85
6.1.1.2 Thi công dưới nước 94
6.1.2 Công trình nâng cấp sửa chữa 98
6.1.2.1 Thi công trên cạn 98
6.1.2.2 Thi công dưới nước 104
6.2 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
TRỘN KIỂU CƠ KHÍ 110

6.2.1 Thi công trên cạn 110

6.2.1.1 Tính toán hao phí vật liệu 110
6.2.1.2 Tính toán hao phí nhân công 112
6.2.1.3 Tính toán hao phí máy thi công 114
6.2.1.4 Xây dựng các tiết định mức dự toán cho công tác khoan tạo lỗ,
phụt và trộn vữa xi măng cọc theo kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp,
trên cạn 116

6.2.2 Thi công dưới nước 117
6.2.2.1 Tính toán hao phí vật liệu 117
6.2.2.2 Tính toán hao phí nhân công 119
6.2.2.3 Tính toán hao phí máy thi công 121
6.2.2.4 Xây dựng các tiết định mức dự toán cho công tác khoan tạo lỗ,
phụt và trộn vữa xi măng cọc bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 124

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125
1. Về đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật 125
2. Về các nội dung của đề tài 128
3. Kiến nghị 128
PHỤ LỤC A. TIÊU CHUẨN CHẾ TẠO VÀ BÃO DƯỠNG MẪU ĐẤT GIA CỐ XI
MĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG ĐẦM 130

PHỤ LỤC B. VÍ DỤ MỘT MẪU TRỘN THỬ TRONG PHÒNG 132
PHỤ LỤC C – 1. VÍ DỤ BÁO CÁO THI CÔNG 1 CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP
TRỘN CƠ KHÍ 133

PHỤ LỤC C – 2. VÍ DỤ BIỂU ĐỒ CÁC THÔNG SỐ THI CÔNG 1 CỌC THEO
PHƯƠNG PHÁP TRỘN CƠ KHÍ 134

PHỤLỤC C – 3. VÍ DỤ MẪU BÁO CÁO NGÀY THEO PHƯƠNG PHÁP TRỘN CƠ
KHÍ 135


PHỤ LỤC D. THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG NÉN CỦA
MẪU XI MĂNG ĐẤT 136

PHỤ LỤC E. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG CỌC THỬ 140
PHỤ LỤC F. BIỂU MẪU THUYẾT MINH HIỆU CHỈNH KẾT QỦA TÍNH TOÁN
KHI THI CÔNG THỬ NGHIỆM 142

PHỤ LỤC G. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG ĐẠI TRÀ 144
PHỤ LỤC H. BIỂU MẪU KẾT QỦA THI CÔNG TRONG NGÀY 146
PHỤ LỤC K. BIỂU MẪU THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC THỬ 147
PHỤ LỤC L. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN MỘT TRỤC NỞ HÔNG 150
PHỤ LỤC M. BIỂU MẪU KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC (UU) 151
PHỤ LỤC N. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 152




DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của bùn ở một số địa phương 13
Bảng 1.2 Phân loại than bùn theo địa chất công trình 14
Bảng 1.3 Phân loại than bùn theo tính chất cơ lý 14
Bảng 1.4 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý 16
Bảng 1.5 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông-biển 17
Bảng 1.6 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch mềm yếu hệ Cần Giờ 18
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích hệ Bình Chánh 18
Bảng 1.8 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tích đầm lầy sông 19
Bảng 2.1 Thông số vật lý của các lớp địa chất tại khu vực thí nghiệm 25
Bảng 2.2 Phân bố cường độ nén cọc xi măng đất 26
Bảng 2.3 Cường độ kháng nén của mẫu 300 kg/m

3
và 400 kg/m
3
trên hiện trường 27
Bảng 2.4 Phân bố cường độ nén cọc xi măng đất 30
Bảng 2.5 Cường độ kháng nén của mẫu 100 Kg/m
3
, 200 Kg/m
3
và 250 kg/m
3
trên hiện
trường 30

Bảng 2.6 Thông số vật lý của các lớp địa chất tại khu vực thí nghiệm (Cà Mau) 34
Bảng 2.7 Phân tích mẫu nước 36
Bảng 2.8 Phân bố cường độ nén cọc xi măng đất 37
Bảng 2.9 Cường độ kháng nén của mẫu trên hiện trường 37
Bảng 3.1 Số liệu đầu vào phục vụ việc tính toán xử lý đất yếu bằng CDM 47
Bảng 3.2 Các mô hình vật liệu cơ bản sử dụng trong FEM 65
Bảng 4.1 Biện pháp thi công đối với lớp cứng xen kẹp 70
Bảng 4.2 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm trong phòng 74
Bảng 4.3 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn 74
Bảng 4.4 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm nén tĩnh 75
Bảng 4.5 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm cắt cánh hiện trường 75
Bảng 4.6 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm xuyên cắt thuận 76
Bảng 4.7 Số liệu thí nghiệm phương pháp thí nghiệm xuyên cắt nghịch 76
Bảng 6.1 Tính toán hao phí vật liệu theo phương pháp thống kê – phân tích 85
Bảng 6.2 Tính toán hao phí xi măng PCB30 theo thiết kế 86
Bảng 6.3 Tính toán hao phí vật liệu bằng vận dụng định mức có sẵn 86

Bảng 6.4 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 87

Bảng 6.5 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 88
Bảng 6.6 Tính toán định mức lao động cơ sở 88
Bảng 6.7 Tính toán định mức hao phí lao động 89
Bảng 6.8 Hao phí nhân công bằng vận dụng định mức có sẵn 89
Bảng 6.9 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng
máy khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 89

Bảng 6.10 Tính toán định mức năng suất máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.11 Tính toán định mức hao phí máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.12 Tính toán định mức năng suất ca máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 91
Bảng 6.13 Tính toán định mức hao phí máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 92
Bảng 6.14 Tính toán hao phí máy thi công bằng vận dụng định mức có sẵn 92
Bảng 6.15 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc
bằng máy khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 92

Bảng 6.16 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan
phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 93

Bảng 6.17 Tính toán hao phí vật liệu vận dụng định mức công bố 94
Bảng 6.18 Tính toán hao phí nhân công vận dụng định mức công bố 95
Bảng 6.19 Tính toán hao phí máy thi công vận dụng định mức công bố 95
Bảng 6.20 Tính toán định mức năng suất ca máy Xà lan theo số liệu khảo sát 96
Bảng 6.21 Tính toán định mức hao phí máy Xà lan theo số liệu khảo sát 97
Bảng 6.22 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc
bằng máy khoan phụt cao áp, dưới nước cho công trình xây mới 97

Bảng 6.23 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan

phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 98

Bảng 6.24 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt cao áp, trên cạn cho công trình xây mới 99

Bảng 6.25 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 100
Bảng 6.26 Tổng hợp số liệu hao phí máy khoan phụt YBM 102
Bảng 6.27 Tổng hợp số liệu hao phí máy khuấy YGM 4 102
Bảng 6.28 Tổng hợp số liệu hao phí Xà lan 200 Tấn 103
Bảng 6.29 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan
phụt cao áp, trên cạn cho công trình nâng cấp sửa chữa 103

Bảng 6.30 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt cao áp, dưới nước cho công trình xây mới 104

Bảng 6.31 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 106
Bảng 6.32 Tổng hợp số liệu hao phí máy khoan phụt YBM 108
Bảng 6.33 Tổng hợp số liệu hao phí máy khuấy YGM 4 108
Bảng 6.34 Tổng hợp số liệu hao phí Xà lan 200 Tấn 109
Bảng 6.35 Định mức công tác khoan tạo lỗ và phụt vữa xi măng cọc bằng máy khoan
phụt cao áp, dưới nước cho công trình nâng cấp sửa chữa 109

Bảng 6.36 Tính toán hao phí vật liệu theo phương pháp thống kê – phân tích 110
Bảng 6.37 Tính toán hao phí xi măng PCB30 theo thiết kế 111
Bảng 6.38 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc theo
kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, trên cạn 112

Bảng 6.39 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 113
Bảng 6.40 Tính toán định mức lao động cơ sở 113
Bảng 6.41 Tính toán định mức hao phí lao động 113

Bảng 6.42 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc
theo kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, trên cạn 114

Bảng 6.43 Tính toán định mức năng suất máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát115
Bảng 6.44 Tính toán định mức hao phí máy khoan phụt YBM theo số liệu khảo sát 115
Bảng 6.45 Tính toán định mức năng suất ca máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 116
Bảng 6.46 Tính toán định mức hao phí máy khuấy YGM4 theo số liệu khảo sát 116
Bảng 6.47 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng
cọc bằng máy khoan phụt thuần áp, trên cạn 116

Bảng 6.48 Định mức công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt thuần áp, trên cạn 117

Bảng 6.49 Tính toán hao phí vật liệu theo phương pháp thống kê – phân tích 118
Bảng 6.50 Tính toán hao phí xi măng PCB30 theo thiết kế 119
Bảng 6.51 Hao phí vật liệu cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc theo
kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 119

Bảng 6.52 Tổng hợp số liệu khảo sát hao phí nhân công 120
Bảng 6.53 Tính toán định mức lao động cơ sở 121
Bảng 6.54 Tính toán định mức hao phí lao động 121
Bảng 6.55 Hao phí nhân công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc
theo kiểu cơ khí bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 121

Bảng 6.56 Tính toán hao phí máy thi công vận dụng định mức công bố 122
Bảng 6.57 Tính toán định mức năng suất ca máy Xà lan theo số liệu khảo sát 123
Bảng 6.58 Tính toán định mức hao phí máy Xà lan theo số liệu khảo sát 123
Bảng 6.59 Hao phí máy thi công cho công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng
cọc bằng máy khoan phụt thuần áp, dưới nước 123


Bảng 6.60 Định mức công tác khoan tạo lỗ, phụt và trộn vữa xi măng cọc bằng máy
khoan phụt thuần áp, dưới nước 124

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Sơ đồ hình trụ hố khoan khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 19
Hình 1.2. Sơ đồ hình trụ hố khoan tại thị xã Long Xuyên – An Giang 20
Hình 1.3. Sơ đồ phân bố đất yếu theo nguồn gốc hình thành 20
Hình 1.4. Bản đồ phân vùng đất yếu ở đồng bằng Nam Bộ 21
Hình 2.1. Quan hệ hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi 28,
56 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 27

Hình 2.2. Tương quan hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi
14, 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 28

Hình 2.3. Sự phát triển của góc ma sát trong theo thời gian của mẫu 400 kg/m
3
28
Hình 2.4. Sự phát triển của lực dính theo thời gian của mẫu 400 kg/m
3
29
Hình 2.5. Tương quan q
u
(kN/m
2
) và ϕ (độ), c (kN/m
2
) mẫu 350 Kg/m
3
29
Hình 2.6. Quan hệ hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi 7,14

và 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường . 31

Hình 2.7. Tương quan hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi
7, 14 và 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 32

Hình 2.8. Sự phát triển của góc ma sát trong theo thời gian của mẫu 250 kg/m
3
32
Hình 2.9. Sự phát triển của lực dính theo thời gian của mẫu 250 kg/m
3
32
Hình 2.10. Tương quan q
u
(kN/m
2
) và ϕ (độ), c (kN/m
2
). 33
Hình 2.11. Vị trí lấy mẫu nước thí nghiệm 35
Hình 2.12. Quan hệ hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi 14,
28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường . 38

Hình 2.13. Tương quan hàm lượng xi măng đất với cường độ nén nở hông (UCS) ở tuổi
14, 28 ngày của mẫu lấy trên hiện trường. 38

Hình 2.14. Sự phát triển của góc ma sát trong theo thời gian của mẫu 350 kg/m
3
39
Hình 2.15. Sự phát triển của lực dính theo thời gian của mẫu 350 kg/m
3

39
Hình 2.16. Tương quan q
u
(kN/m
2
) và ϕ (độ), c (kN/m
2
) mẫu 350 Kg/m
3
40
Hình 2.17. Quan hệ P-t và S-t cọc C1 42
Hình 2.18. Quan hệ P-t và S-t nhóm 02 cọc 42
Hình 2.19. So sánh cường độ nén cọc xi măng đất do 2 loại công nghệ tạo ra 43
Hình 3.1. Ống lấy mẫu SPT thường dùng để lấy mẫu nguyên dạng 47
Hình 3.2. Qui trình thí nghiệm trộn thử trong phòng 48
Hình 3.3. Biểu đồ quan hệ cường độ kháng nén một trục – hàm lượng xi măng 49
Hình 3.4. Quy trình thiết kế xử lý nền đất yếu 56
Hình 3.5. Sơ đồ tính toán theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 57
Hình 3.6. Sơ đồ tính toán theo phương pháp mặt trượt phức hợp 57
Hình 3.7. Sơ đồ xác định các biên giới hạn khi sử dụng các phần mềm địa kỹ thuật 58
Hình 3.8. Sơ đồ tính toán biến dạng 59
Hình 3.9. Sơ đồ tính lún kiểu cọc chống (a), kiểu cọc treo (b) 60
Hình 3.10. Sơ đồ tính V
s
cho mạng hình vuông 61
Hình 3.11. Sơ đồ tính toán mạng tam giác (cân tại C) 61
Hình 3.12. Góc cắt khi sử dụng vải địa kỹ thuật ngăn cách 63
Hình 3.13. Góc cắt khi gia cố lớp bề mặt 63
Hình 3.14. Các mô hình hình học thường sử dụng trong thực tế 66
Hình 3.15. Lựa chọn mô hình đối xứng trục hay mô hình bất đối xứng 66

Hình 4.1. Trình tự thi công cọc xi măng đất 67
Hình 4.2. Trình tự thi công một cọc xi măng đất 69
Hình 4.3. Các dạng hành trình trộn 71
Hình 4.4. Sơ đồ quản lý chất lượng 72
Hình 4.5. Hệ thống theo dõi thi công 72

1
TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển về kinh tế - xã hội của đất nước,
nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng tăng mạnh, đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Hồng
và Đồng bằng sông Cửu Long. Việc xây dựng công trình trên những vùng có điều kiện
địa chất yếu, phức tạp như đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long…vv đòi
hỏi các nhà kỹ thuật xây dựng phải không ngừng tìm kiếm và áp dụng các tiến bộ kỹ
thuật mới nhằm đáp ứng các tiêu chí về kỹ thuật, giảm giá thành và rút ngắn thời gian
thi công.
Để đáp ứng các tiêu chí đưa ra ở trên và nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng xử lý
đất yếu phục vụ cho việc xây dựng công trình, công nghệ trộn sâu CDM đã được nghiên
cứu và đưa vào áp dụng ở Việt Nam. Ngay từ nhữ
ng năm đầu của thập kỷ 80, Viện
Khoa học công nghệ Xây dựng đã tiến hành nghiên cứu phương pháp gia cố nền đất yếu
bằng công nghệ CDM thi công theo kiểu cơ khí. Từ đó đến nay, phương pháp này đã đạt
được một số kết quả nhất định trong việc nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Tuy
nhiên, đối với việc xử lý nền móng công trình ở vùng đồng bằng sông Cử
u Long
(ĐBSCL), việc ứng dụng phương pháp trộn cơ khí còn bộc lộ nhiều vấn đề cần được
nghiên cứu bổ sung trong đề tài này, đó là những vấn đề về thiết kế, kiểm tra nghiệm thu
và đơn giá. Mặc dù giá thành rẻ hơn và khả năng thi công nhanh hơn nhưng do có nhiều
hạn chế như: thiết bị nặng (> 50T), cồng kềnh (cao hơn 3m) và khả năng xử lý hạn ch
ế

(< 20m), nên việc áp dụng phương pháp trộn cơ khí vào công trình nói chung, đặc biệt là
công trình Thủy lợi ở Đồng bằng sông Cửu Long gặp rất nhiều khó khăn (vì đặc thù của
vùng đồng bằng sông Cửu Long là đất yếu, mạng lưới giao thông chủ yếu là các hệ
thống kênh rạch nhỏ).
Công nghệ trộn sâu CDM thi công theo kiểu tia thâm nhập vào nước ta chậm hơn,
mãi đến năm 2004 mới bắt đầu xuất hiện ở
Việt Nam và ban đầu chỉ nhằm mục đích
chống thấm. Do chậm hơn về mặt thời gian, nên vấn đề về thiết kế, kiểm tra nghiệm thu
và đơn giá cho việc thi công theo công nghệ này gần như không có. Vì vậy, việc áp
dụng để xây dựng công trình nói chung và công trình Thủy lợi ở đồng bằng sông Cửu
Long rất khó khăn.
Năm 2008, nhận thấy nhiều tiềm năng trong vấn đề xử lý
đất yếu ở đồng bằng
sông Cửu Long, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã cho triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng giải pháp xử lý nền móng công trình Thủy lợi trên vùng đất yếu Đồng bằng sông
Cửu long bằng cột Đất-Xi măng khoan trộn sâu” với mục tiêu hạ giá thành xử lý nền đất
yếu và giảm thời gian thi công xây dựng công trình.
2
Đề tài có 6 nội dung cơ bản:
Nội dung 1: nghiên cứu tổng quan về địa chất của vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Các tài liệu phân vùng địa chất sẽ góp phần định hướng cho các kỹ sư thiết kế quyết
định việc có nên áp dụng công nghệ trộn sâu cho một công trình cụ thể nào đó hay
không?.
Nội dung 2: nghiên cứu tính chất của vật liệu xi măng đất khi sử dụng hai phương
pháp trộn khác nhau, cho hai loạ
i vùng địa chất đặc trưng của đồng bằng sông Cửu Long
là đất mùn hữu cơ có hoặc không có ảnh hưởng mặn. Các kết quả của nội dung này là
một phần quan trọng trong (dự thảo) quy trình hướng dẫn xử lý nền cho vùng đồng bằng
sông Cửu Long.
Nội dung 3: (dự thảo) quy trình hướng dẫn thiết kế thi công xử lý nền đất yếu cho

các công trình Thủy lợi bằng công nghệ CDM. Đây là nộ
i dung hướng dẫn thiết kế và
thi công xử lý đất yếu bằng CDM. Do đặc thù của từng công nghệ vì vậy, phương pháp
trộn khô và phương pháp trộn ướt có những điểm giống và khác nhau; giống nhau về
phương pháp khảo sát thiết kế, khác nhau về phương pháp thi công, kiểm tra nghiệm thu
và định mức đơn giá. Để thống nhất toàn bộ nội dung nhằm giúp cho người kỹ sư thiết
kế có thể tham khả
o một cách tốt nhất, nội dung này được chia làm 3 phần: (1) Hướng
dẫn khảo sát, thiết kế là phần chung cho cả 2 phương pháp trộn, trong đó đưa các (dự
thảo) quy trình thí nghiệm cọc xi măng đất trên hiện trường và (dự thảo) hướng dẫn thí
nghiệm trong phòng; (2) (dự thảo) quy trình thi công, phần này được chia làm hai phần
nhỏ ứng với hai phương pháp trộn; (3) Xây dựng định mức - đơn giá, nội dung này cũng
được chia thành hai phần nh
ỏ tương ứng với hai phương pháp nói trên.
Nội dung 4: (dự thảo) hướng dẫn đánh giá chất lượng cột xi măng-đất khi xử lý đất
yếu bằng CDM. Nội dung này đề cập đến vấn đề đánh giá chất lượng cọc xi măng đất
phục vụ cho công tác kiểm tra và nghiệm thu. Vì vật liệu xi măng đất được tạo ra từ hai
phương pháp khác nhau, do vậy các phương pháp kiểm tra cũng có nhữ
ng phương pháp
chung phổ biến và có những phương pháp riêng khác phù hợp với từng phương pháp
trộn. Để thuận tiện cho kỹ sư thiết kế và để đạt được tính thống nhất cao trong việc xây
dựng hướng dẫn, nội dung (dự thảo) hướng dẫn đánh giá chất lượng cọc xi măng-đất
này được trình bày tiếp theo sau nội dung hướng dẫn (dự thảo) thi công theo từng
phương pháp trộn. Các phươ
ng pháp thí nghiệm kiểm tra cụ thể được biên soạn thành
các phụ lục, để tra sau khi xem xét nội dung phương pháp thí nghiệm theo các phương
pháp trộn khác nhau.
3
Nội dung 5: ứng dụng thí nghiệm sức chịu tải trên hiện trường và thiết kế một đồ
án xử lý nền móng các công trình Thủy lợi ở ĐBSCL. Đây là nội dung khó nhất và mất

nhiều thời gian nhất trong tất cả các nội dung của đề tài do phải thiết kế đồ án ở giai
đoạn TKBVTC để thuyết phục chủ đầu tư nhiều lần (Giai đoạn TKCS không có phươ
ng
án này). Ngay sau khi triển khai đề tài được một năm, đã triển khai ứng dụng thử xử lý
nền móng kè Anker có chủ đầu tư là tập đoàn SHX của Châu Âu với mục đích kiểm tra
xem có đáp ứng được tiêu chuẩn khắt khe của Châu Âu hay không ?. Sau đó việc ứng
dụng để xử lý nền cho hai công trình: cống KG 2 và Lung Dừa tại Cà Mau chủ yếu
nhằm đánh giá tính hoàn thiện của quy trình khảo sát, thiết kế thi công và kiể
m tra chất
lượng sau khi điều chỉnh một số nội dung. Thông qua việc thử nghiệm này, đã đánh giá
được hiệu quả kinh tế kỹ thuật của công nghệ so với các công nghệ khác. Kết quả thí
nghiệm chứng tỏ rằng cọc xi măng đất đáp ứng được sức chịu tải công trình. Đánh giá
công trình sau hơn một năm đưa vào khai thác, Chủ đầu tư là sở Nông nghiệp và PTNT
Cà Mau cũng cho rằng, phương án này so với các phương án xử lý truyền thống khác
giảm được khoảng 30% giá thành và 50% thời gian thi công. Trên thực tế, sau đó toàn
bộ các công trình ở đây đã được thiết kế xử lý bằng phương pháp trên.
Nội dung 6: tổng kết nghiệm thu đề tài.
Tóm lại đề tài được thực hiện một cách tương đối bài bản, đáp ứng được các yêu
cầu đặt ra từ ban đầu. Những nộ
i dung khoa học của đề tài là các tài liệu quan trọng
phục vụ cho người kỹ sư thiết kế. Nhiều kết quả nghiên cứu của đề tài hoàn toàn mới
chưa được công bố trong một tài liệu nào.
Trong những năm sắp tới, xu hướng sử dụng công nghệ trộn sâu để xử lý nền
móng công trình trên nền đất yếu là xu hướng tất yếu. Vì sau một thời gian dài nghiên
cứu và ứng dụng. Cho đế
n hiện nay sự hiểu biết về công nghệ trộn sâu đã đạt đến mức
độ nhất định. Chúng ta đã xây dựng được tiêu chuẩn, hướng dẫn khảo sát, thiết kế, quy
trình kiểm tra, nghiệm thu và quan trọng nữa là định mức đơn giá cho công nghệ một
cách tương đối hoàn chỉnh đến tận những bảng biểu sử dụng cho cả quá trình thi công,
những điều này có được hoàn toàn dựa trên kinh nghiệ

m trong quá trình ứng dụng thực
tế của chúng ta. Đó là những thuận lợi lớn mà chỉ cách đây mấy năm chúng ta không thể
có. Những thuận lợi nói trên sẽ góp phần thúc đẩy việc ứng dụng nhanh công nghệ vào
sản xuất. Đóng góp một phần vào công cuộc hiện đại hóa đất nước.
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU
1.1.1 Ứng dụng công nghệ trộn sâu và vật liệu xi măng - đất trên thế giới

Công nghệ trộn sâu (DM) tạo cọc xi măng - đất (XMĐ) là công nghệ trộn xi măng
với đất tại chỗ dưới sâu. Cọc XMĐ sử dụng khá rộng rãi trong xử lý nền móng các công
trình xây dựng. Mục đích gia cố của công nghệ là làm tăng cường độ, khống chế biến
dạng, giảm tính thấm của đất yếu hoặc đất co ngót hoặc để vệ sinh các khu nhiễm độc
(làm thay đổi
đất, nâng cao chất lượng của đất bằng cách cứng hóa tại chỗ).
Từ năm 1960, Nhật Bản là nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu và phát triển công
nghệ DM. Những nghiên cứu đầu tiên bắt đầu từ Viện nghiên cứu Cảng và Đường thủy,
tại phòng thí nghiệm Quốc gia đặt tại Bộ Giao thông, với đề tài đất trộn vôi (viết tắt
tiếng Anh là DLM). Đất ở các vùng ven biển khác nhau được đư
a về phòng thí nghiệm
và trộn với vôi làm chất gia cố để tìm ra tỉ lệ trộn thích hợp và hiệu quả của việc trộn.
Công nghệ DLM đã đưa vào ứng dụng trên toàn quốc và vùng Đông Nam Á từ năm
1974. Năm 1975, phương pháp trộn ướt sử dụng chất kết dính là xi măng (viết tắt tiếng
Anh là CDM) ra đời.
Các thí nghiệm trong phòng và quan trắc hiện trường nhằm đánh giá tính năng kỹ
thuật c
ủa đất được gia cố nhằm thiết lập phương pháp thiết kế và cải tiến thiết bị (Jerashi
và nnk, 1985; Suzuki và nnk, 1988; Kitazume, 1996) đã nghiên cứu ứng xử của đất trên
mô hình bằng máy li tâm. Những nghiên cứu về khả năng chịu động đất (Inatomi và

nnk, 1984, 1986) về tính chất của xi măng- đất (Honjo, 1982), về khả năng chống hoá
lỏng (Hirama và Toriihara, 1983; Suzuki và nnk, 1986), về khả năng chịu rung động
(Inatomi và nnk, 1985), về kiểm soát hố
đào (Tanaka, 1993; Matsushi ta và nnk, 1993),
về thiết bị trộn (Nishibafashi, 1985) và về việc kiểm soát chất lượng (Mitsuhashi và nnk,
1996; Zheng và shi, 1996) đã được thực hiện một cách có hệ thống.
Ngay từ giai đoạn đầu, mặc dù gặp những khó khăn về kỹ thuật và thiếu sự hiểu
biết đầy đủ về ứng xử của DM, nhưng ngành xây dựng Nhật Bản vẫn quyết định ứng
dụng công ngh
ệ vào nhiều dự án nhằm đương đầu với các khó khăn về ổn định mái đất
và khắc phục độ lún của nền.
Đến năm 1977, một nhóm gồm 48 công ty xây dựng đã thiết lập Hiệp hội CDM
nhằm phối hợp quá trình phát triển qua sự hợp tác giữa các nhà sản xuất với các Viện
nghiên cứu.
5
Các số liệu đã chỉ ra rằng, khối lượng thi công CDM năm 1993 đã gấp đôi năm
1987. Một tài liệu hướng dẫn kỹ thuật (CDM Manual) là tài liệu kỹ thuật đầu tiên về
lĩnh vực này, đến năm 1994 nó được hiệu chỉnh và tái bản lại (CDM Association of
Japan, 1994).
Từ năm 1980, Bộ Xây dựng Nhật Bản đã phát triển phương pháp khoan phụt khô
gọi tắt là DJM. DJM sử dụng khoan không liên tục và dùng xi m
ăng làm chất kết dính.
Báo cáo của Chida (1982) đã miêu tả chi tiết công nghệ này. Đầu những năm 1980 có
khoảng 24 công ty xây dựng lập ra hiệp hội DJM. Số lượng các dự án sử dụng DJM có
xu hướng tăng lên do công nghệ này đạt được sự ổn định từ những năm 1990. Quyển Sổ
tay hướng dẫn (DJM Manual), bản mới hiệu chỉnh, do Hiệp hội DJM xuất bản năm 1993
đã dẫn ra nhiều công trình ứ
ng dụng.
Tại Nhật Bản, phương pháp CDM được áp dụng rộng rãi trong các công trình cảng
biển, trong khi công nghệ DJM thì chỉ có thể áp dụng cho các công trình trên đất liền.

Song song với Viện nghiên cứu Cảng và Đường thủy, nhiều Viện nghiên cứu khác
nằm trong các tập đoàn xây dựng cũng công bố các kết quả nghiên cứu về DM. Ví dụ,
Viện nghiên cứu Takenaka đã nghiên cứu về các đặc tính của bê tông đất (BTĐ) và đặc
đi
ểm kỹ thuật của chúng (Niina và nnk, 1981; Kawasaki và nnk, 1981; Saitoh và nnk,
1982; Suzuki và nnk, 1986).
Về mặt công nghệ, các nghiên cứu đã tiếp tục tập trung vào phương pháp phụt áp
suất cao, công nghệ tạo ra cột xi măng-đất có hình dạng khác nhau (như cột chữ nhật),
hoặc nghiên cứu vật liệu phụt (Asano và nnk, 1996) trên cùng một nguyên lý phụt. Do
đó, DM được phân thành nhiều họ khác nhau.
Theo thống kê của Hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80~96
có 2345 dự án, sử dụ
ng 26 triệu m
3
ximăng-đất. Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia
cố bằng DM ở Nhật Bản vào khoảng 23,6 triệu m
3
cho các dự án ngoài biển và trong đất
liền với khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m
3
. Đến 1994,
hãng SMW Seiko đã thi công 4000 dự án trên toàn thế giới với 12,5 triệu m
2
(7 triệu m
3
).
Tạp chí Tin tức kỹ thuật (ENR) thường xuyên thông báo các thành tựu của DM ở
Nhật Bản, chẳng hạn số 1983 đăng kết quả ứng dụng cho các công trình nền móng thi
công trong nước, số 1989 về tác dụng chống động đất, số 1986 về các tường chống
thấm. Hàng năm, các hội nghị về các công nghệ gia cố nền được tổ chức tại Tokyo,

trong hội nghị nhiều thành tựu mới nhấ
t về khoan phụt và DM đã được trình bày.
6
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ cuối
những năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương pháp trộn vôi dưới sâu và
CDM ở Nhật Bản. Thiết bị DM dùng trên đất liền xuất hiện năm 1978 và ngay lập tức
được sử dụng để xử lý nền các khu công nghiệp ở Thượng Hải. Tổng khối lượng xử lý
bằng DM
ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m
3
. Từ năm 1987 đến
1990, công nghệ DM đã được sử dụng ở Cảng Thiên Tân để xây dựng 2 bến cập tàu và
cải tạo nền cho 60 ha khu dịch vụ. Tổng cộng 513.000 m
3
đất được gia cố, bao gồm các
móng kè, móng của các tường chắn phía sau bến cập tầu.
Đến năm 1992, một sự hợp tác giữa Nhật Bản và Trung Quốc đã tạo ra sự thúc đẩy
cho những bước đầu tiên của công nghệ CDM ở Trung Quốc, công trình hợp tác đầu
tiên là cảng Yantai. Trong dự án này 60.000 m
3
xử lý ngoài biển đã được thiết kế và thi
công bởi chính các kỹ sư Trung Quốc (Tang, 1996).
Một số nghiên cứu khác liên quan tới DM ở Đông Nam Á như sử dụng các cột vôi
đất xử lý đất hữu cơ ở Trung Quốc (Ho, 1996), các hố đào sâu ở Đài Loan (Woo, 1991)
và một số dự án khác nhau ở Singapore (Broms , 1984) đã được công bố.
Tại châu Âu, nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan. Trong
năm 1967, Viện Địa chất Thụy Điển đã nghiên cứu các cột vôi (SLC) theo đề xuất của Jo.
Kjeld Páue sử dụng thiết bị theo thiết kế của Linden- Alimak AB (Rathmayer, 1997).
Thử nghiệm đầu tiên tại sân bay Ska Edeby với các cột vôi có đường kính 0,5 m
và chiều sâu tối đa 15 m đã cho những kinh nghiệm mới về các cột vôi cứng hóa

(Assarson và nnk, 1974).
Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (cao 6 m, dài 8 m) đã được xây dựng ở Phần
Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài
cột về mặt khả năng chịu tải (Rathmayer và Liminen, 1980).
Từ những năm 1970 và đến những năm 1980, các công trình nghiên cứu và ứng
dụng tập trung chủ yếu vào việc tạo ra vật liệu gia cố, t
ối ưu hoá hỗn hợp ứng với các
loại đất khác nhau. Broms and Boman (1977) tổng kết kinh nghiệm thu được từ phương
pháp SLC trong quyển sách hướng dẫn đầu tiên về công nghệ này. Sau đó một số nhà
nghiên cứu khác (Nieminen 1977; Viitanen, 1977; Kujala, 1982) đã nghiên cứu ứng
dụng thạch cao, tro bay làm chất độn để vôi hoá nhanh hơn. Bài viết giới thiệu công
nghệ mới của Eggestad (1983) liên quan đến các hợp chất hoá học dùng để chế tạo chấ
t
gia cố sử dụng trong công nghệ cọc vôi đất.
7
Holin và nnk (1983) khi nghiên cứu ứng xử theo thời gian của hỗn hợp vôi - thạch
cao, đã khuyến cáo rằng tỉ lệ vôi - thạch cao nên nằm trong khoảng 3:1, ứng dụng trong
trường hợp xét đến sự bền vững lâu dài của cọc DM.
Trong những năm 1980, công trình nghiên cứu của Kujala và Lahtinen, với
khoảng 3000 mẫu lấy tại 29 vị trí ở Phần Lan đã được làm thí nghiệm nhằm tìm hiểu
phản ứng gia cố. Trên cơ
sở những kinh nghiệm thu được, quyển sách hướng dẫn thiết
kế mới (STO-91) đã được xuất bản ở nước này.
Năm 1991, Sở Địa chất thành phố Helsinki đã nghiên cứu khả năng giảm giá
thành xây dựng qua chi phí vận chuyển để xử lý các lớp đất yếu bằng cách gia cố từng
khối. Chất gia cố được sử dụng là vôi, xi măng, xỉ lò cao và các sản phẩm sunfua hoá
từ
các nhà máy nhiệt điện. Mức độ ổn định của hỗn hợp đó được rút ra từ các thí
nghiệm hiện trường, trên các công trình thực tế (Karltedt và Halkola, 1993).
Kukko và Ruohomaki (1995) báo cáo các kết quả của 1355 thí nghiệm trong

phòng với 195 loại hỗn hợp và 21 loại đất, ngoài ra nghiên cứu xây dựng một mô hình
toán để dự đoán cường độ kháng nén cực hạn của xi măng-đất theo tỉ lệ nước-xi măng,
hàm lượng mùn, và tỉ l
ệ hạt mịn.
Năm 1995, Hội Địa chất Thụy Điển đã xuất bản một sổ tay hướng dẫn mới về cột
đất vôi và xi măng-vôi (Carlsten, 1995). Tài liệu này đã tổng kết những kiến thức mới
nhất qua các dự án đã và đang thực hiện.
Tại Thụy Điển gia cố theo phương pháp DM đó có một sự phát triển rất mạnh mẽ
(Ahnberg, 1996), ngày càng được sử dụng nhiều trong 20 năm gần đây (Ahnberg và
nnk, 1994) để giảm độ lún và nâng cao độ ổn định của các công trình đường bộ và
đường sắt, nó được xem như một giải pháp ưu việt nhất hiện nay trong phát triển hạ
tầng. Ngoài ra nó cũng được ứng dụng làm móng cọc, ổn định hố đào, ổn định mái dốc
và giảm rung động. Về tổ chức nghiên cứu phát triển, mộ
t tổ hợp nghiên cứu mới là
trung tâm nghiên cứu gia cố đất sâu Thụy Điển (The Swedish Deep Stabilizatim
Research Center) đã được thành lập năm 1995, với khoản kinh phí 8 triệu USD dành
cho nghiên cứu trong vòng 5 năm nhằm phân loại, mô hình hóa và kiểm soát chất
lượng của DM, với sự hợp tác nghiên cứu của các tập đoàn công nghiệp chế tạo vôi và
xi măng, các công ty thi công và các nhà tư vấn, các trường đại học và các trung tâm
nghiên cứu ở Thụy Điển.
M
ột dự án nghiên cứu tương tự cũng được tiến hành ở Phần Lan nằm trong
chương trình nghiên cứu cải thiện chất lượng đường bộ, chương trình nghiên cứu này
8
kết thúc vào năm 2001. Mặc dù thị trường ở nước này nhỏ hơn nhưng rất ổn định
(khoảng 250.000 m
3
/năm; 80% trong số đó là cọc vôi, xi măng). Vào những năm 1980,
hàng năm Thuỵ Điển và Phần Lan sử dụng DM gia cố đất khoảng hơn 1 triệu m
3

. Giá
thành khoảng 7~12 selling/m
3
.
Thị trường tại các nước vùng Bantich và Na Uy tuy nhỏ, nhưng rất có tiềm năng.
Tại các nước châu Âu khác tuy chưa có số liệu chính xác, nhưng có thể khẳng định thị
trường tại các nước như Anh, Pháp, Đức, Ý chưa thể bằng ở vùng Scandinavơ. Những
nước này chủ yếu dùng công nghệ DM để ngăn chặn và chôn lấp các chất thải nguy
hiểm. Viện Hàn lâm khoa học Bungari cũng đã công bố những kế
t quả nghiên cứu về xi
măng- đất (Angelova và Evastatiev, 1991) và việc ứng dụng công nghệ DM trong cải
tạo các nền đường sắt (Evstatiev và nnk, 1995).
Theo Jasperse và Ryan (1992) công nghệ trộn đất có lịch sử từ những năm 1960
theo sáng chế tại Mỹ. Liver và Bruce (1996) đã ghi nhận sự đóng góp của công ty
Instrusion Prepakt sử dụng thiết bị trộn cơ khí để trộn xi măng với đất làm thành các
cọc tạo ra một phần móng và tường chắn.
Mặc dù lúc bấy giờ DM được chấp nhận rộng rãi ở Nhật Bản và Thụy Điển, các
công ty xây dựng của Mỹ vẫn không mặn mà với công nghệ này, cũng không đầu tư
cho công tác nghiên cứu và phát triển bởi họ cho rằng đó không phải là một công nghệ
có hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ với những thành công đáng ghi
nhận ở Nhật Bản đã mở
đường cho công nghệ DM vào Mỹ. Vào cuối những năm 80,
một thế hệ thiết bị trộn đất mới đã được đưa vào Mỹ (Jasperse và Ryan, 1987) để bảo
vệ kết cấu đất khỏi bị hoá lỏng dưới tác dụng của động đất.
Từ đó trở đi, chính người sử dụng ở Mỹ đã tiếp tục sử dụng DM trong cải tạo
nâng c
ấp các đập đất, qua đó đã đóng vai trò kích thích phát triển công nghệ này. Trong
cải tạo các đập đất, người ta đã tạo ra các tường chống thấm trong thân đập. Ví dụ như
đập đất Lockington ở Ohio (Walker, 1994); đập đất Jackson Lake ở Wyoming (Taki và
Yang, 1991); đập đất Cushman ở Washington (Yang và Takeshima, 1994) v.v

Dự án lớn nhất ở Mỹ sử dụng công nghệ DM là đường hầm Trung tâm Nghệ thuật
ở Boston chi phí nhiều triệu đôla, dự án này kết thúc năm 2001 (Fairweather, 1996).
Tường ximăng-đất đã được ứng dụng trong việc ổn định hố đào từ rất sớm, tại Bird
Island Flats gần sân bay Logan.
Hiện nay ở Mỹ, ít nhất 9 công ty có khả năng (hoặc tự cho là có khả năng) thi
công DM. Trong đó 4 công ty tự nghiên cứu chế tạo thiết bị mà không mua thiết bị
9
hoặc bản quyền công nghệ của nước ngoài. Những công ty khác hoặc là hợp tác với
nước ngoài hoặc sử dụng bản quyền của nước khác. Theo điều tra của Bruce, từ năm
1986 đến 1992, hàng năm khối lượng công tác DM đạt chừng 10~20 triệu USD, đến
năm 1996 tăng lên hơn 50%. Sau đó, nhờ các dự án lớn ở Boston, Salt Lake City và
West Coast, khối lượng DM đến nay chừng 20~30 triệu USD, tăng 5~10% mỗi năm.
1.1.2 Ứng dụng công nghệ trộn sâu và vật liệu xi măng - đất tại Việt Nam
Tại Việt Nam, gia cố bằng phương pháp trộn sâu đã được nghiên cứu và bắt đầu từ
những năm đầu của thập kỷ 80 tại Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng với một thiết bị
thi công của Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI). Đề tài được kết thúc vào nă
m 1986 và
thiết bị được chuyển giao cho LICOGI. Kết quả đạt được của đề tài là:
- Lượng % xi măng hợp lý với từng loại đất cải tạo
- Các nhân tố ảnh hưởng tới cải tạo đất như hàm lượng hưu cơ, cách gia công mẫu.
Năm 1985, tại Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Địa chất Việt Nam lần thứ 2, PTS. Hồ
Chất (Viện Kỹ thuậ
t Giao thông) đã có báo cáo kết quả nghiên cứu “Về khả năng gia cố
đất bằng chất kết dính vô cơ trong điều kiện Việt Nam”. Báo cáo này chủ yếu phân tích
khả năng áp dụng phương pháp trộn sâu cho nhiều loại đất khác nhau dựa vào thành
phần hạt và nêu ra một số ảnh hưởng khi áp dụng phương pháp như: loại đất, tỷ lệ kết
dính, nhân tố thời gian đến khản năng biến cứ
ng và ổn định đất gia cố.
Cũng thời gian này một luận án của TS. Đỗ Minh Toàn “Nghiên cứu cải tạo đất
thuộc trầm tích sét QIV bằng phương pháp xi măng”, luận án nghiên cứu ảnh hưởng của

các vật chất hữu cơ và muối dễ hòa tan trong sét QIV đến chất lượng cải tạo.
Năm 1999, nhóm nghiên cứu do TS. Tạ Đức Thịnh đã nghiên cứu và ứng dụng
phương pháp cọc đất – vôi – xi mă
ng. Kết quả đã đưa ra được hàm lượng cho từng chất
kết dính tham gia vào hỗn hợp cải tạo tại trường trung học Thái Thụy – Thái Bình.
Năm 2000, công nghệ DM đã được GS Nguyễn Bá Kế miêu tả trong quyển “Xử lý
sự cố nền móng công trình”
Năm 2001, Công ty Hacules kết hợp với Công ty Phát triển Kỹ thuật Xây Dựng thi
công cột xi măng – đất làm nền móng cho bể chứa xăng dầu tại khu công nghiệp Trà
Nóc, C
ần Thơ với khối lượng 50.000m dài.
Năm 2002, đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc XMĐ vào xây dựng các công
trình trên nền đất yếu ở Việt Nam. Cụ thể như: dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử
dụng 4000m cọc XMĐ có đường kính 600cm thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho bồn
10
chứa xăng dầu đường kính 35m, cao 4m ở Cần Thơ. Cùng thời gian này, Viện KHCN
Xây dựng đã có đề tài nghiên cứu về cọc xi măng – vôi.
Năm 2003, một việt kiều ở Nhật đã thành lập công ty xử lý nền móng tại TP Hồ
Chí Minh, ứng dụng thiết bị trộn khô để tạo cọc XMĐ lồng ống thép. Cọc XMĐ lồng
ống thép cho phép ứng dụng cho các nhà cao tầng (đến 15 tầng) thay th
ế cho cọc nhồi,
rẻ và thi công nhanh hơn.
Năm 2004, cọc XMĐ được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện
Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng). Các dự
án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý khoảng 20m. Cũng trong thời gian
này, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp
(Jetgrouting) từ Nhật Bản. Đề tài đã bước đầu có những nghiên cứu thực nghiệm về sức
chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng
xi măng đến tính chất của XMĐ nhằm ứng dụng cột XMĐ vào xử lý đất yếu, chống
thấm cho các công trình Thủy lợi. Các kết quả nghiên cứu này đã bắ

t đầu có những ứng
dụng trong thực tiễn, đem lại hiệu quả cao về kinh tế kỹ thuật. Ví dụ: chống thấm cho hồ
Đá Bạc – Hà Tĩnh; xử lý chống thấm cho cống D10 – Hà Nam; xử lý chống thấm cho
cống Sông Cui – Long An
Năm 2005 đến nay hàng loạt các công trình Giao thông và Xây dựng có quy mô
lớn đã được lập dự án xây dựng ở ĐBSCL. Do gặp khó khăn trong vấn đề xử lý nền đấ
t
yếu, tháng 10/2005 Bộ GTVT đã phải tổ chức một hội nghị nhằm tìm kiếm giải pháp
cho vấn đề này. Trong hội nghị này, vấn đề ứng dụng CDM đã được nhiều đại biểu quan
tâm. Sau hội nghị, Bộ GTVT đã cho biên sọan gấp rút một dự thảo của ngành Giao
thông “Dự thảo tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu cọc xi măng-đất”. Cũng trong
thời gian này Bộ Xây Dự
ng cũng cho ra đời tiêu chuẩn XDVN 385:2006 “Gia cố nền
đất yếu bằng trụ đất-ximăng”.
Năm 2007, cọc XMĐ lần đầu được ứng dụng vào xử lý nền, mang cho đập xà lan
tại một số công trình thuộc dự án phát triển Thủy lợi đồng bằng Sông Cửu long bằng
công nghệ Jetgrouting. Đặc biệt đây cũng là lần đầu tiên ở Việt Nam phương pháp này
được sự dụng để gia cố
nền móng trong nước. Cũng trong năm này nhiều các dự án xử
lý nền cho các khu công nghiệp ở Long An, Hải Dương cũng đã được thực hiện.
Năm 2008, nhận thấy tiềm năng trong vấn đề xử lý đất yếu cho vùng đồng bằng
sông Cửu Long. Bộ Nông nghiệp và PTNT đã cho triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng
11
dụng cọc xi măng đất cho đồng bằng sông Cửu Long”. Một số công trình theo hướng xử
lý nền móng này đã được triển khai thử nghiệm đáp ứng được các tiêu chí đặt ra như
giảm 30% giá thành, giảm 50% thời gian thi công so với các công nghệ xử lý nền truyền
thống. Đó là các cống Lung Dừa, KG 2 thuộc tỉnh Cà Mau. Thử nghiệm quy trình thiết
kế, kiểm tra nghiệm thu của đề tài. Nhóm thiết kế cũng đ
ã áp dụng thiết kế thử cho kè
AnKer Yards – Vũng Tàu.

Bước sang năm 2009, nhiều công trình có sử dụng cọc xi măng đất để xử lý nền
tiếp tục được triển khai. Đáng chú ý tại khu vực Miền Trung một số công trình lần đầu
tiên mới được thiết kế xử lý nền bằng cọc xi măng đất như công trình Kè Kiến Giang –
Quảng Bình, Cống Hói Đại – Quảng Bình, công trình đập Khe Ngang – Huế. Với các
công trình này, nh
ững kiến thức thực tế thu được suốt từ năm 2002 đến nay trên những
công trình ở vùng đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long không phù hợp.
Vì vậy, tại các công trình này, đã bộc lộ một số vấn đề về công tác thiết kế và thi công.
Đặc biệt là chất lượng của cọc xi măng đất trong quá trình thi công xử lý như cọc không
đủ đường kính, không đủ chiều sâu, cường độ cọc v
ới hàm lượng 300 Kg/m
3
không đạt
q
u
= 7 Kg/cm
2
.
Năm 2010, chưa bao giờ vấn đề về tiêu chuẩn thiết kế, thi công và kiểm tra nghiệm
thu lại được các cơ quan hữu quan quan tâm đến như vậy. Từ các đơn vị tư vấn thiết kế,
các cơ quan quản lý nhà nước, các cơ quan về pháp luật ngày đêm thúc giục cho ra đời
tiêu chuẩn để đáp ứng yêu cầu về sản xuất. Thêm vào đó, một sự kiện trong lĩnh vực xây
dựng công trình đã xảy ra đó là sự cố đê nối tiếp cống Trà Linh – Thái Bình. Đây là một
công trình trọng điểm chống lũ của tỉnh Thái Bình. Khi sự cố xảy ra, các đơn vị tư vấn
và các cơ quan quản lý đã phải vào cuộc để tìm ra nguyên nhân và tìm các giải pháp
khắc phục với yêu cầu đê phải chống được lũ tiểu mãn và trước ngày 30/6/2010 theo
yêu cầu của ADB. Nhiều phương án
đã được đề xuất, nhưng ngoại trừ phương án xử lý
nền bằng cọc xi măng đất không một phương án nào khác đáp ứng được các yêu cầu nói
trên. Trước tình hình trên, các chuyên gia của Viện Thủy Công đã phải giúp tư vấn

phương án xử lý, đồng thời cho ra đời tiêu chuẩn cơ sở TCCS 05:2010/VKHTLVN
“Hướng dẫn sử dụng phương pháp Jet Grouting tạo cọc xi măng đất để gia cố nền đấ
t
yếu, chống thấm nền và thân công trình đất”. Tiêu chuẩn trên là kết quả nghiên cứu,
ứng dụng và tổng kết được trong suốt nhiều năm của nhóm triển khai công nghệ. Đó là
những kết quả đúc rút được từ những bài học thực tiễn.
12
1.2 ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.2.1 Khái niệm chung về đất yếu ở Việt Nam
Đất yếu là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 – 1,0 daN/cm
2
) có
tính nén lún lớn, hầu như bão hoà nước, có hệ số rỗng lớn (e>1), môdun biến dạng thấp
(thường thì E
o
<50 daN/cm
2
), lực chống cắt nhỏ. Nói chung các loại đất yếu thường có
những đặc điểm sau:
• Thường là đất lọai sét có lẫn hữu cơ hoặc nhiều hoặc ít
• Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ
• Độ thấm nước rất nhỏ
• Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn
Vì đất yếu có những đặ
c tính nêu trên do đó nếu không có các biện pháp xử lý
đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể
thực hiện được.
Xét về nguồn gốc thì đất yếu có thể được thành tạo trong điều kiện lục địa, vũng
vịnh hoặc vịnh biển. Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích, sườn tích, bồi tích do gió,
nước, do lũ bùn đá, do con người gây ra. Nguồn g

ốc vũng vịnh có thể là cửa sông, tam
giác châu hoặc vịnh biển. Đất yếu nguồn gốc biển có thể được thành tạo ở khu vực nước
nông, khu vực thềm lục địa hoặc khu vực biển sâu. Tùy theo thành phần vật chất,
phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí không gian, điều kiện địa lý và khí hậu
mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, cát hạt mị
n, than bùn, các loại
trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa vv. Việt Nam chúng ta thường gặp các loại đất yếu
sau đây [9]:
1.2.1.1 Bùn
(Ил)
Theo quan điểm địa chất thì bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi
trường nước ngọt hoặc trong môi trường biển, gồm các hạt rất mịn (nhỏ hơn 200 µ) với
tỷ lệ phần trăm các hạt < 2 µ cao, bản chất khoảng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ
ong. Tỷ lệ phần trăm các chất hữu cơ nói chung 10%. Bùn được thành tạo chủ y
ếu do sự
bồi lắng tại các đáy biển, vũng, vịnh, hồ hoặc các bãi bồi cửa sông, nhất là các cửa sông
chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Theo quy
phạm Liên Xô SNIP II-1.62 thì bùn là trầm tích thuộc giai đoạn đầu của quá trình hình
thành đất đá loại sét, được thành tạo trong nước, có sự tham gia của các quá trình vi sinh
vật. Độ ẩm của bùn luôn cao hơn gi
ới hạn chảy, còn hệ số rỗng e > 1 (với á cát và á sét)
13
và e > 1,5 (với sét). Theo thành phần hạt, bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thể là cát
mịn và đều có chứa một hàm lượng hữu cơ nhất định (đôi khi đến 10-12%), càng xuống
sâu hàm lượng này càng giảm. Trong thành phần khoáng vật của bùn biển thường chứa
nhiều khoáng vật sét thuộc nhóm ilit và mônmônilônit. Trong bùn nước ngọt thì có
nhiều ilit và kaolinit.
Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn (bùn có đặc tính là nén chặt không
hạn chế kèm theo sự thoát n
ước tự do), mô dun biến dạng chỉ vào khoảng 1-5 daN/cm

2

(với bùn sét) và từ 10-25 daN/cm
2
(với bùn á sét và bùn á cát), hệ số nén lún thì có thể
đặt tới 2-3 cm
2
/daN. Như vậy bùn là những trầm tích nén chưa chặt và dễ bị thay đổi kết
cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực hiện được sau khi áp dụng
các biện pháp xử lý đặc biệt.
Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của bùn ở một số địa phương
Tên địa
phương
Lượng
hàm
nước
W%
Trọng
lượng
thể tích
(kN/m
3
)
Độ
rỗng e
o

Giới hạn
chảy L
L

(%)
Giới
hạn
dẻo P
L

(%)
Chỉ
số
dẻo
P
I

Độ
sệt B
Góc
nội ma
sát ϕ,
(độ)
Lực
dính c
(kN/m
2
)
T.P HCM 59,11 10,30 1,59 56,37 31,13 25,24 1,12
An Giang 61,89 10,00 1,67 59,16 35,34 22,82 1,12 6 8
Minh Hải 66,20 9,70 1,79 61,23 36,89 24,34 1,12 5 7
1.2.1.2 Bùn thối(Сапропель)
Bùn thối (Сапропель) - là loại bùn nước ngọt, được hình thành từ sản vật phân rã xác

chủ yếu là thực vật dưới vùng nước đọng, chứa trên 10% (theo khối lượng) vật chất hữu
cơ dưới dạng mùn và tàn tích thực vật.
Bùn thối có hệ số rỗng e
o
> 3, độ sệt B > 1, tính phân tán cao, lượng chứa các hạt lớn
hơn 0,25 mm thường không vượt quá 5% theo khối lượng.
1.2.1.3 Than bùn
(Торф)
Là loại đất hữu cơ được hình thành từ các thực vật chết khô tự nhiên vùng đầm lầy
chưa phân hủy hoàn toàn do không đủ dưỡng khí trong điều kiện độ ẩm cao, chứa trên
50% (theo khối lượng) các vật chất hữu cơ. Được thành tạo do kết quả phân hủy các di
tích hữu cơ (chủ yếu là thực vật) tại các đầm lầy. Than bùn có dung trọng khô rất thấp
(3-9 kN/m
3
), hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-80%, thường có màu đen hoặc nâu sẫm,
cấu trúc không mịn, còn thấy tàn dư thực vật . Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ
ẩm cao trung bình từ 85-95% và có thể đạt hàng trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị
nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất: hệ số nén lún có thể đặt từ 3,8-10 cm
2
/daN, vì
14
thế phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40-60cm. Than
bùn thường được phân loại theo địa chất công trình và theo tính chất cơ lý.
Bảng 1.2 Phân loại than bùn theo địa chất công trình
Loại than
bùn
Tính chất độ sệt Đặc điểm
Cường độ chịu tải
daN/cm
2

I Độ sét ổn định
Ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0
0
C, đào hố
sâu 2m, thành thẳng đứng có thể giữ được 5
ngày đêm không bị biến dạng, mực nước
ngầm sâu dưới 0,5-1,2m trên có các loại cây
như sú vẹt.
1,0
II
Độ sét không ổn
định
ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0
0
C, đào hố
sâu 2m, thành thẳng đứng thì không thể giữ
được trong 5 ngày đêm. Địa thế tương đối
thấp và bằng.
0,5-0,8
III
Lỏng, có và
không có lớp vỏ
cứng ở trên mặt
Than bùn phân hủy mạnh, khi bão hòa nước
ở thể lỏng, nước ngầm thường lộ trên mặt, bộ
phận trũng có nước chảy, có các loại cói, sú
vẹt mọc tốt, lớp than bùn có nhiều rễ cây, trên
mặt dày 2-4,5m, người và súc vật đi lại được
< 0,3

Bảng 1.3 Phân loại than bùn theo tính chất cơ lý
Tính chất cơ lý
Loại
than
bùn
Độ ổn
định
Thành phần
Hàm lượng
tro (%)
Hệ số
rỗng e
o

Độ sệt
B
tgϕ
C
(daN/cm
2
)
I
Tương
đối ổn
định
Hàm nhiều hạt
khoáng. Có cấp phối
gần với hạt nhỏ
60-90 3 0,5 0,07 0,04
II

Không
ổn định
Hàm nhiều hạt
khoáng. Chủ yếu do
hạt sét tạo thành
15-60 10 5/4 0,05 0,03
III
Rất
không ổn
định
Hàm ít hạt khoáng,
cơ bản thành tạo có
chất hữu cơ
10-15 15 10/3 0,03 0,01
1.2.1.4 Đất than bùn (Грунт заторфованный)
Đất than bùn là loại đất cát và đất sét, chứa 10 đến 50% (theo khối lượng) than bùn
khi cân khô.
1.2.1.5 Đất sét mềm
Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có
cường độ cao hơn so với bùn. Theo cách phân loại thì loại đất này có chỉ số dẻo > 17 và
độ sệt từ 0,5 ÷ 0,7. Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt nhưng cũng có nhiều tính
chất chung của các đất đá thuộc lo
ại sét, đó là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình
hình thành đất đá loại sét. Đất sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như thạch anh, fenspat
(phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn). Các khoáng vật sét này
15
là các silicat alumin có thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và Fe chia thành 3 loại chính
là ilit, kaolinit và môn-mônilônit. Đây là những khoáng vật làm cho đất sét có đặc tính
riêng của nó.
Ilit là một khoáng vật đại biểu của nhóm hidrômica – Hidrômica được thành tạo

chủ yếu là ở môi trường kiềm (pH tới 9,5), trung tính và axít yếu, luôn chứa khá nhiều
Kali trong dung dịch. Về cấu tạo màng tinh thể. Ilit chiếm vị trí trung gian giữa Kaolinit
và môn-mônilônit. Kaolinit được thành tạo do phong hóa đá phún xuất, đá biến chất và
đá trầm tích trong điều kiện khí hậu khác nhau như
ng nhất thiết phải ẩm. Đặc điểm của
mạng tinh thể Kaolinit là tương đối bền, ổn định. Mônmônilônit phổ biến nhất là loại
chứa oxit nhôm, cấu tạo mạng tinh thể gần giống như Kaolinit nhưng kém bền vững,
nước dễ xuyên vào gây trường nổ mạnh. Mônmônilônit được tạo thành chủ yếu trong
quá trình phong hóa đá phún xuất và điều kiện môi trường kiềm (pH = 7-8,5), khí hậu
khô, ôn hòa và ẩ
m. Mônmônilônit cũng có thể phát sinh ở biển trong điều kiện môi
trường kiềm.
Các khoáng vật sét là dấu hiệu biểu thị các điều kiện môi trường mà nó thành tạo
và có ảnh hưởng quyết định đến các tính chất cơ lý của đất sét. Vì vậy khi đánh giá đất
sét về mặt địa chất công trình cần nghiên cứu thành phần khoáng vật sét (phần phân tán
mịn) của nó. Trong trường hợp chung đất sét là một hệ phân tán ba pha (hạ
t khoáng,
nước lỗ rỗng và hơi), tuy nhiên do đất sét yếu thường bão hòa nước nên có thể xem là
một hệ hai pha: cốt đất và nước lỗ rỗng. Các hạt sét và hoạt tính của chúng với nước
trong đất làm cho đất sét mang những tính chất mà những loại đất khác không có: tính
dẻo và sự tồn tại của gradien ban đầu, khả năng hấp thu, tính chất lưu biến từ đó mà
đất sét có những đặc điểm riêng về
cường độ, tính biến dạng.
Một trong những đặc điểm quan trọng của đất yếu mềm là tính dẻo. Nhân tố chủ
yếu chi phối độ dẻo là thành phần khoáng vật của nhóm hạt kích thước nhỏ hơn 0,002
mm và hoạt tính của chúng đối với nước. Tính chất lưu biến cũng là một tính chất quan
trọng của đất sét yếu. Đất sét yếu là môi trường dẻo nhất. Chúng có tính t
ừ biến và có
khả năng thay đổi độ bền khi chịu tác dụng lâu dài của tải trọng. Khả năng đó gọi là tính
lưu biến. Ngoài sự từ biến, trong tính chất lưu biến của đất sét còn có biểu hiện giảm

dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi, gọi là sự chùng ứng suất. Thời gian mà
ứng suất gây nên biến dạng đang xét giảm đi e = 2,7183 lần g
ọi là chu kỳ chùng ứng
suất. ở đất sét yếu chu kỳ chùng ứng suất thường rất ngắn. Trong tính toán nền móng
công trình gồm các đất có tính lưu biến, người ta dùng phương pháp tính theo độ bền lâu