Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Đề tài nghiên cứu biện pháp móng Top - Base xử lý nền đất yếu dưới móng tường chắn đất thuộc dự án đường bờ kè sông Cái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

***

BẠCH VĂN SỸ

Đề tài: “Nghiên cứu biện pháp móng Top – Base xử lý nền đất yếu dưới móng
tường chắn đất thuộc dự án đường Bờ Kè sông Cái – thành phố Nha Trang –
Khánh Hòa”.
CHUYÊN NGÀNH: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số : 60.58.30

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT




CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:



TS. VŨ THẾ SƠN



Năm 2013
1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

1. 1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong những năm gần đây nền kinh tế của nước ta đạt độ tăng trưởng ổn định, đời
sống nhân dân ngày càng được cải thiện. Để đẩy nhanh việc phát triển kinh tế và nâng
cao đời sống của nhân dân thì cơ sở hạ tầng thường phải đi trước một bước và được đầu
tư rất nhiều tiền của. Một số dự án đã hoàn thành như đường cao tốc Hà Nội – Hải
Phòng, đường cao tốc Sài Gòn – Trung Lương vv. Một số dự án đang được triển khai
như đường cao tốc Long Thành – Dầu Dây, dự án cải tạo nâng cấp Quốc lộ 51, các dự án
đường vành đai thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh, dự án chỉnh trang đô thị khu vực
sông Cái – thành phố Nha Trang vv. Trong những tuyến đường kể trên có nhiều đoạn đi
qua khu vực có địa chất phức tạp, nền đất yếu Các đoạn đường đi qua khu vực có địa
chất đặc biệt này đã gây ra rất nhiều khó khăn trong công tác khảo sát thiết kế, thi công
và đặc biệt chúng làm cho giá thành công trình được đẩy lên cao, do đó nhiều dự án đã bị
dừng lại vì thiếu kỹ thuật, thiết các giải pháp hữu hiệu để thực hiện. Vấn đề này đặt ra
câu hỏi cho các nhà khoa học, nhà quản lý, nhà thi công là phải đi tìm giải pháp nào cho
việc giải quyết các vướng mắc ở trên.
Để khắc phục những khó khăn cũng như giải quyết những câu hỏi đặt ra ở trên đã
có rất nhiều giải pháp xử lý nền đất yếu được đưa ra khi xây dựng công trình trên đất yếu
như: biện pháp thay đất, gia cố đất, dùng cọc cát, giếng cát, bức thấm, cọc đất gia cố xi
măng, cọc đá, cọc cừ tràm hoặc sử dụng kết hợp nhiều giải pháp với nhau. Trong một
vài năm gần đây một số dự án đã kiến nghị biện pháp móng Top – Base để thi công công
trình trên đất yếu, bước đầu đã cho thấy tính hiệu quả việc gia tăng sức chịu tải cho đất,
giảm độ lún và giảm thời gian thi công xây dựng.
1. 2. Ý nghĩa khoa học của luận văn:
Trong hoàn cảnh cụ thể nào đó, việc lựa chọn một biện pháp xử lý nền đất yếu
mang ý nghĩa quan trọng, vì kết quả tính toán của phương pháp đó phải phù hợp với tiêu
chuẩn kỹ thuật. Mặt khác, kết quả tính toán lại phụ thuộc nhiều vào phương pháp tính
toán. Vì vậy, ý nghĩa khoa học của luận văn là đề cập tới phương pháp tính toán, trình tự
thi công và cơ chế làm việc của móng Top – Base được sử dụng để gia cố nền đất yếu
dưới móng công trình. Đồng thời cung cấp thêm những nhận định tổng quan về các biện
pháp xử lý nền đất yếu sau này.

2

1. 3. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:
Ý nghĩa thực tiễn của luận văn là các kết quả nghiên cứu của luận văn hoàn toàn
có thể áp dụng để thiết kế xử lý nền đất yếu dưới đáy móng công trình bằng biện pháp
móng Top – Base nhằm mang lại hiệu quả về xử lý nền cũng như hiệu quả về kinh tế.
2. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nền đất yếu bão hòa nước thuộc địa chất khu
vực ven sông Cái và biện pháp cải tạo đất yếu bằng phương pháp móng Top – Base dựa
trên các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.
3. Phạm vi nghiên cứu:
Biện pháp móng Top – Base là một biện pháp cải tạo đất yếu mới đưa vào áp dụng
tại Việt Nam từ những năm 2008 và chủ yếu là xử lý nền đất yếu dưới móng của các
công trình nhà dân dụng và công nghiệp. Tuy nhiên, ở đây luận văn nghiên cứu biện pháp
cải tạo này áp dụng cho kết cấu tường chắn đất ven sông thuộc dự án đường Bờ Kè sông
Cái – thành phố Nha Trang – tỉnh Khánh hòa.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Mục đích của luận án nhằm giới thiệu một cách tổng quát các phương pháp xử lý
nền đất yếu khi tiến hành xây dựng công trình trên nền đất yếu. Trong đó biện pháp cải
tạo đất yếu bằng móng Top – Base sẽ được xem xét, phân tích và tính toán một cách kỹ
lưỡng, chi tiết hơn. Qua đó giúp cho người kỹ sư thiết kế cũng như nhà quản lý có cơ sở
để lựa chọn và tìm ra giải pháp thiết kế một cách hiệu quả nhất.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp
chuyên gia. Dựa trên những tài liệu có sẵn và bằng những tư duy logic để rút ra những
kết luận khoa học cần thiết. Từ những kết luận đó kết hợp với bài toán thực tiễn để đánh
giá và rút ra những kết luận đầy đủ và chính xác về đối tượng nghiên cứu.
6. Những hạn chế của luận văn và độ tin cậy của các số liệu:
6. 1. Những hạn chế của luận văn:
Luận văn đã nghiên cứu khá chi tiết về phương pháp gia cố nền đất yếu mới đó là

phương pháp móng Top – Base, mặt khác luận văn cũng chỉ ra những ưu việt cũng như
những hạn chế của phương pháp gia cố này. Tuy nhiên, phần áp dụng vào thực tiễn luận
văn tính toán gia cố cho một loại đất yếu đó là đất sét của nền địa chất sông Cái, tải trọng
tính toán là tải trọng của kết cấu tường chắn, vì thế cần có nhiều nghiên cứu hơn nữa cho
3

các loại đất yếu khác nhau ứng với từng loại tải trọng khác nhau. Kết quả tính toán được
dựa vào phương pháp giải tích, chưa được kiểm toán lại bằng các phần mềm tính toán gia
cố nền chuyên dụng.
6. 2. Độ tin cậy của các số liệu:
Số liệu tính toán hoàn toàn dựa vào nền địa chất được khảo sát thực thế cùng với
phương pháp tính toán đã được kiểm nghiệm và công bố nên kết quả tính toán của luận
văn có thể tin cậy được. Kết quả tính toán xử lý nền cho công trình cụ thể hoàn toàn phù
hợp với những nghiên cứu lý thuyết đã chỉ ra.
7. Kết cấu của luận văn:
Kết cấu của luận văn gồm có:
Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Chương 1: Tổng quan về các biện pháp xử lý nền đất yếu.
Trình bày một cách tổng quát về các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay, ưu
nhược điểm và phương pháp tính toán của chúng. Đồng thời chọn nội dung nghiên cứu
của luận văn.
Chương 2: Cơ sở tính toán biện pháp xử lý nền đất yếu bằng móng Top –
Base.
Trong chương này mục đích trình bày chi tiết về cơ sở tính toán và biện pháp thi
công móng Top – Base hiện nay.
Chương 3: Thiết kế biện pháp xử lý nền đất yếu dưới móng tường chắn đất
thuộc dự án đường Bờ Kè sông Cái.
Trong chương này tác giả trình bày nội dung tính toán xử lý nền đất yếu bằng
móng Top – Base khi áp dụng vào bài toán cụ thể là xử lý nền đất yếu dưới móng tường
chắn đất, phục vụ cho việc chắn đất nền đường giúp đảm bảo ổn định của nền đường ven

sông, đồng thời so sánh với giải pháp thiết kế hiện hữu là sử dụng cọc bê tông cốt thép.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị. Trình bày những kết luận và kiến nghị của tác
giả khi nghiên cứu về biện pháp xử lý nền đất yếu bằng móng Top – Base.
4

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Khái niệm về đất yếu:
Đất yếu là những loại đất có khả năng chịu lực thấp (0.5 – 1 kG/cm
2
), hầu như
hoàn toàn bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (thường e >1), hệ số nén lún lớn, modul biến
dạng bé (E
0
< 50kG/cm
2
)
[18]
. Giá trị sức chống cắt không đáng kể. Công trình xây dựng
trên nền đất yếu phải có biện pháp xử lý, nếu không thì sau khi xây dựng công trình khó
có khả năng đứng vững trong suốt thời kỳ khai thác.
Theo quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN 262-2000
thì đất yếu có nguồn góc chủ yếu từ khoáng vật và nguồn gốc hữu cơ.
 Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở
ven biển, vùng vịnh, đầm hồ…; loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm
lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có màu nâu đen, xám đen, có mùi. Đối với
loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng
hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e ≥ 1.5, á sét e ≥1), lực dính C theo kết
quả cắt nhanh không thoát nước từ 0,15 daN/cm
2

trở xuống, góc nội ma sát ϕ từ 0 - 10°
hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0.35 daN/cm
2
. Ngoài ra ở
các vùng thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số
rỗng e > 1, độ bão hòa G > 0.8).
 Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân
hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này thường gọi là
đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu
sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Đối với loại này được xác định là
đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng cũng đạt các trị số như
nói ở trên.
Ở Việt Nam, đất yếu chủ yếu phân bố ở vùng đồng bằng. Các công trình dân dụng,
giao thông, thủy lợi thường gặp rất nhiều khó khăn khi xây dựng trên khu vực đất yếu. Vì
vậy, việc xử lý nền đất yếu trước khi xây dựng là một yêu cầu tất yếu.
1.2. Các phương pháp gia cố nền đất yếu:
1.2.1. Khái niệm:
5

Công trình xây dựng khi tiến hành xây dựng trên nền địa chất yếu sẽ phát sinh
biến dạng lún gây nên sự hoạt động không bình thường của kết cấu bên trên, nguyên
nhân là do nền đất yếu không đủ khả năng chịu lực, phát sinh biến dạng lún lớn. Chính vì
vậy khi xây dựng công trình lên nền đất yếu người ta thường phải có các biện pháp xử lý
dựa vào các yêu cầu sau
[8]
:
 Đảm bảo yêu cầu về mặt cường độ: Nền đất yếu sau khi được áp dụng các
biện pháp xử lý thì cần phải đủ cường độ hay nói cách khác là cần phải đủ sức chịu tải,
không phát sinh hiện tượng phá hoại cắt hoặc trượt khi tiến hành xây dựng bên trên trong

suốt quá trình thi công cũng như khai thác.
 Đảm bảo yêu cầu về độ lún: phải tính toán được độ lún của nền cũng như
của công trình để từ đó có biện pháp xử lý thích hợp.
1.2.2. Các phương pháp gia cố nền đất yếu:
1.2.2.1. Phương pháp thay đất đệm cát:
a. Phạm vi áp dụng.
Thay đất là biện pháp thay nền đất yếu bằng các loại vật liệu có cường độ chống
cắt lớn như cát, cát sỏi, đất tốt… lớp đệm cát sử dụng hiệu quả nhất khi lớp đất yếu là đất
sét bão hòa nước và có chiều dày nhỏ hơn 3m. Việc thay đất bằng đệm cát thường có tấc
dụng chính sau đây:
 Giảm độ lún của nền công trình và độ lún không đều, đồng thời làm tăng
nhanh quá trình cố kết của đất nền (vì cát có hệ số thấm lớn).
 Làm tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi có tải trọng ngang tác
dụng vì cát được nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng khả năng chống trượt.
 Kích thước kết cấu móng, nền đắp và chiều sâu chôn móng giảm do sức chịu
tải của nền đất tăng lên.
 Thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị nhiều nên được sử dụng tương đối
rộng rãi ở nước ta.
Với ưu điểm tăng độ ổn định của nền đất, giảm lún. Tuy nhiên, việc thay đất bằng đệm
cát cũng có những hạn chế nhất định và thường không sử dụng trong các trương hợp sau:
 Lớp đất yếu cần thay thế quá dày, chiều dày trên 3m. Vì khi đó thi công khó
khăn, chi thi công phí lớn.
6

 Mực nước ngầm cao và nước có áp, vì cần phải hạ thấp mực nước ngầm và
tầng đệm cát sẽ không ổn định do dễ xuất hiện hiện tượng xói ngầm và hóa
lỏng của cát.
b. Nguyên lý tính toán thiết kế.
Việc tính toán thiết kế lớp đệm cát , yêu cầu phải đảm bảo các điều kiện sau:
 Lớp đệm cát ổn định dưới tác dụng của tải trọng công trình

 Áp lực trên mặt lớp đất ở đáy lớp đệm do tải trọng công trình phải nhỏ hơn áp
lực tiêu chuẩn ở trên mặt lớp đất đó.
 Độ lún của toàn bộ lớp đệm và lớp đất nằm dưới cũng như độ lún không đều
của móng phải nhỏ hơn giá trị giới hạn quy định trong quy phạm thiết kế nền.
Công tác thiết kế đệm cát bao gồm các công việc sau: xác định kích thước lớp
đệm, độ lún toàn bộ móng xây trên đệm và vật liệu làm lớp đệm.

d

Hình 1.1: Sơ đồ thiết kế đệm cát
 Xác định kích thước đệm cát:
Việc xác định kích thước đệm cát là một bài toán rất phức tạp vì lớp đệm cát và
lớp đất yếu dưới lớp đệm cát có tính chất hoàn toàn khác nhau, lớp đệm cát có kích thước
giới hạn còn lớp đệm cát có kích thước vô hạn nên trạng thái ứng suất phân bố là hoàn
toàn khác nhau. Ở Việt Nam hiện nay thường sử dụng phương pháp gần đúng để xác định
kích thước của đệm cát.
Kích thước đệm cát được thiết kế theo điều kiện biến dạng của đất nền phải thõa
mãn biểu thức sau:
tc
R
21


Trong đó: σ
1
- ứng suất thường xuyên do trọng lượng bản thân đất nền và đệm cát
tác dụng trên mặt đất yếu dưới đáy lớp đệm.
7

σ

2
- ứng suất do tải trọng công trình gây ra trên mặt lớp đất yếu dưới
đáy lớp đệm cát.
R
tc
– áp lực tiêu chuẩn ở trên mặt lớp đất yếu dưới đáy lớp đệm cát,
được xác định theo công thức của quy phạm.
 
 
cDhhBbAR
tbdmmq
tc



Với: A, B, D - hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong φ của đất
b
mq
– chiều rộng móng quy ước.
γ
tb
– trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mặt đất tự nhiên đến đáy
lớp đệm cát, có xét tới áp lực đẩy nổi của nước.
c – cường độ lực dính của đất
h
d
– chiều dày lớp đệm cát
 Độ lún S dưới móng công trình:
Được xác định theo biểu thức sau: S = S1 + S2 < [S]
Trong đó: S1 – độ lún của đệm cát

S2 – độ lún các lớp đất dưới đệm cát
Sau khi xác định chiều dày lớp đệm cát cần tính toán lại theo điều kiện về độ lún S.
c. Phương pháp thi công.
Chất lượng lớp đệm cát phụ thuộc vào loại cát và chất lượng thi công đệm cát.
Đệm cát được đánh giá theo chỉ tiêu độ chặt thông qua hệ số rỗng e hoặc độ chặt tương
đối D. Còn chiều dày đầm lèn đệm cát phụ thuộc vào loại thiết bị đầm nén và tải trọng
đầm nén.
Để đảm bảo độ chặt theo yêu cầu thì độ ẩm tốt nhất của cát trong lớp đệm cát phải
thõa mãn công thức:
%
7.0


e
W

Trong đó: e – hệ số rỗng của cát trước khi đầm nén.
Δ – tỷ trọng hạt của cát.
Theo kinh nghiệm thi công thì độ ẩm tốt nhất có thể được lấy như sau:
 Với cát hạt nhỏ: W = 21.7 – 22.5%
 Với cát hạt trung: W = 15.5 – 17%
Khi thi công xong đệm cát cần tiến hành kiểm tra độ chặt bằng các phương pháp
quy định trong quy phạm.
8

1.2.2.2. Phương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát:
a. Phạm vi áp dụng:
Cọc cát là một giải pháp xử lý nền đất yếu áp dụng phổ biến đối với các trường
hợp công trình có tải trọng không lớn với chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn. Nó có các
tác dụng sau:

 Làm tăng nhanh quá trình thoát nước lỗ rỗng, dẫn đến quá trình cố kết của
nền đất yếu được nhanh hơn, làm cho độ lún của nền đất nhanh đạt tới trạng
thái ổn định.
 Đất được nén chặt thêm, độ rỗng của đất giảm và cường độ của nền phức
hợp (gồm cọc cát và đất giữa cọc cát) được tăng lên.
 Thi công đơn giản bằng các vật liệu rẻ tiền như cát thô, sỏi sạn nên chi phí
thấp hơn so với đệm cát và các loại móng cọc. Cọc cát dùng để gia cố nền
đất yếu có chiều dày lớn hơn 3m.
Cọc cát có ưu điểm là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất. Tuy nhiên, cọc
cát không nên dùng với trường hợp nền đất yếu quá nhão và khi chiều dày lớp đất yếu
mỏng.
b. Nguyên lý tính toán:
 Xác định hệ số rỗng thiết kế e
tk
:
Độ lèn chặt của đất được đánh giá bằng độ giảm hệ số rỗng Δe:
Δe = e
0
– e
tk

Trong đó: e
0
– hệ số rỗng tự nhiên của đất.
e
tk
– hệ số rỗng của đất nền khi lèn chặt, nó phụ thuộc vào loại đất
nền.
 Với nền đất cát :
).(

minmaxmax
eeDee
tk


 Với nền đất dính:
 
AWe
d
n
h
tk
5.0
100.




Với: D – độ chặt tương đối
e
max
, e
min
– hệ số rỗng nhỏ nhất và lớn nhất của cát nền
W
d
– độ ẩm giới hạn dẻo
A – chỉ số dẻo của đất
 Diện tích nền được lèn chặt:
Diện tích nền được lèn chặt tính theo công thức: F

n
= (b +2c)(l+2c)
9

Trong đó: b, l – bề rộng và chiều dai móng
c = 0.1b nhưng không nhỏ hơn 0.5m
 Diện tích tiết diện cọc cát trong 1m2 diện tích nền:
0
0
1 e
ee
F
F
tk
n
c



, với Fc – tổng diện tích các tiết diện cọc cát, Fn – diện tích
nền.
 Số lượng cọc trong nền: xác định theo công thức:
c
n
f
F
N


, fc – diện tích mặt cắt ngang cọc cát

 Khoảng cách L giữa các cọc:
0
952.0




tk
tk
L

Với: γ
0
– trọng lượng thể tích tự nhiên của đất
γ
tk
– trọng lượng thể tích của đất sau khi lèn chặt
 Chiều sâu lèn chặt:
Chiều sâu lèn chặt lấy bằng chiều sâu lớp đất ép co của nền, nhưng không nhỏ hơn
2b đối với móng chữ nhật, (3- 4)b đối với móng băng.
c. Thi công cọc cát:
Quá trình thi công cọc cát thường trải qua các bước sau: làm lớp đệm cát, tạo lỗ
trong đất yếu, rót cát vào lỗ đầm chặt. Trước khi thi công cọc cát người ta thường làm lớp
đệm dày tối thiều 50cm, lớp đệm này có tác dụng tạo phẳng mặt thi công và thoát nước
trong các cọc cát ra ngoài.
Hiện nay công nghệ thi công cọc cát thường dùng bằng máy tạo lỗ cọc chuyên
dụng. Máy ấn ống thép (đường kính 40 – 50cm) vào đất đến độ sâu thiết kế. Khi ấn, đầu
ống thép đóng lại, sau đó nhấc bộ phận chấn động ra, nhồi cát vào và đổ cao chừng 1m.
Rồi đặt máy chấn động và rung khoảng 15 – 20s, tiếp theo bỏ máy chấn động ra và rút
ống lên khoảng 0.5m, rồi lại đặt máy chấn động vào rung khoảng 10 – 15s để cho đầu cọc

của ống mở ra và cát tụt xuống. Sau đó rút ống lên dần dần với vận tốc đều, vừa rút vừa
rung cho cát được làm chặt.
Sau khi thi công xong cọc cát cần kiểm tra lại bằng phương pháp xuyên tiêu
chuẩn, thử bàn nén tĩnh hoặc khoan lấy mẫu để xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất sau khi
lèn chặt bằng cọc cát.

10

1.2.2.3. Phương pháp gia tải nén trước:
Khi tiến hành xây dựng công trình trên nền đất yếu bão hòa nước như bùn, than
bùn, sét, á sét dẻo vv… thì áp dụng biện pháp cọc cát đơn thuần ít có tác dụng vì đất dính
bão hòa nước là loại đất có đặc điểm là cố kết kéo dài theo thời gian. Vì vậy, muốn quá
trình cố kết diễn ra nhanh chóng, nền đất nhanh đạt sức chịu tải thiết kế thì cần phải có hệ
thống nén trước để đẩy nhanh quá trình cố kết nói trên.
Phương pháp gia tải nén trước được sử dụng nhằm mục đích:
 Làm tăng sức chịu tải của đất nền.
 Tăng nhanh thời gian cố kết, làm cho độ lún nhanh đạt tới độ ổn định.
Muốn đạt được điều đó cần phải tiến hành chất tải trọng bằng hoặc lớn hơn tải
trọng công trình dự định thiết kế lê nền đất yếu đê nền chịu tải và lún trước khi tiến hành
xây dựng thực. Hiện nay để tăng nhanh tốc độ cố kết thoát nước người ta sử dụng kết hợp
gia tải với cọc cát, giếng cát hoặc bấc thấm.

Phương pháp nén trước không dùng giếng thoát nước:
Phương pháp này sử dụng khi cấu tạo địa chất tự nhiên ở vùng xây dựng đã có các
lớp thoát nước cho lớp đất yếu cần gia cố. Để đảm bảo điều kiện thoát nước tốt thì tốt
nhất chiều dày tầng đất yếu không nên vượt quá 3m, còn áp lực nén trước sinh ra do chất
tải thì nên lấy bằng hoặc lớn hơn khoảng 20% tải trọng thiết kế vì nếu chọn quá lớn thì
nền đất yếu sẽ dễ phát sinh biến dạng trượt, gây nên sự phá hoại không cần thiết.
Quá trình gia tải có thể tiến hành theo hai cách sau đây:
 Chất tải trọng nén trước ngay trên mặt đất, tại vị trí sẽ xây móng sau này.

Đợi một thời gian để độ lún đạt tới độ ổn định sau đó dở tải ra rồi đào móng
để thi công.
 Có thể xây dựng trước móng sau đó chất tải lên móng cho nó lún trước đạt
tới độ ổn định sau đó dở tải ra rồi tiến hành xây dựng kết cấu lên trên.
Trong cả hai trường hợp trên, phải chất tải dần dần theo từng cấp, đồng thời cần
phải đặt mốc quan trắc theo dõi độ lún của nền và móng.
Nếu thời gian cố kết quá dài, độ lún không đạt tới độ ổn định thì chứng tỏ giải
pháp nén trước không dùng giếng thoát nước là chưa đạt yêu cầu. Khi đó cần dùng thêm
biện pháp gia tải kết hợp với giếng cát hoặc bấc thấm.
11


Hình 1.2: Các điều kiện địa chất công trình để dùng phương pháp gia tải nén trước
không dùng giếng thoát nước

Phương pháp nén trước dùng giếng cát thoát nước:
Việc sử dụng giếng cát là để thoát nước nhanh cho tầng đất yếu phía dưới. Vì vậy,
quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh chóng đồng thời thời gian đạt tới độ lún ổn
định của nền đất được rút ngắn.
1.2.2.4. Phương pháp cọc đất gia cố xi măng/ vôi:
a. Đặc điểm và phạm vi sử dụng:
Gia cố bằng cọc đất xi măng/vôi là phương pháp cải tạo sâu làm tăng độ ổn định
của nền đất yếu bằng phương pháp trộn khô hoặc trộn ướt các chất kết dính với đất tạo
thành một trụ đất xi măng hoặc vôi. Phương pháp này có thể cải tạo một phần hoặc toàn
bộ chiều dày của nền đất yếu tùy thuộc vào tải trọng của công trình.
Phương pháp cọc đất xi măng/vôi được sử dụng nhằm mục đích sau:
 Tăng độ bền của kết cấu đất cần được cải tạo nhằm để tăng độ ổn định của
khối đất đắp, tăng khả năng chịu tải trọng, ngăn chặn hiện tượng hóa lỏng
của nền đất.
 Cải tạo tính chất biến dạng của đất yếu thông qua việc giảm độ lún của nền,

giảm thời gian chờ lún cố kết của nền đất, từ đó giảm thời gian thi công của
công trình.
b. Nguyên lý thiết kế:
Đất xử lý trộn sâu được thiết kế sao cho công trình xây dựng đạt các yêu cầu về
tính khả thi, tính kinh tế và ổn định lâu dài, chịu được các tác động cũng như các ảnh
hưởng trong quá trình thi công và sử dụng, tức là thõa mãn các điều kiện về trạng thái
giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng.
12

Công tác thiết kế thường sử dụng phương pháp lặp, trong đó kết quả của các
phương pháp thí nghiệm, kiểm tra là rất quan trọng. Thiết kế sơ bộ dựa trên kết quả thí
nghiệm mẫu trộn trong phòng, tương quan cường độ nén không nở hông giữa mẫu thân
trụ ở hiện trường và mẫu trộn trong phòng thí nghiệm có thể chọn theo kinh nghiệm từ
0.2 – 0.5 tùy theo loại đất và tỷ lệ trộn. Nếu kết quả thí nghiệm hiện trường không đáp
ứng yêu cầu thì cần phải điều chỉnh thiết kế công nghệ và khi cần thiết có thể điều chỉnh
cả thiết kế chức năng.
Quy trình thiết kế có thể thực hiện theo trình tự sau:
 Khảo sát địa chất khu vực đất yếu cần gia cố, thí nghiệm xác định hàm
lượng chất kết dính xi măng/vôi thích hợp trong phòng thí nghiệm.
 Thiết kế sơ bộ nền gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng của kết cấu bên
trên.
 Thi công trụ thử bằng thiết bị dự kiến sử dụng
 Tiến hành thí nghiệm kiểm tra (xuyên tĩnh, nén tĩnh, lấy mẫu, xuyên cánh
vv…)
 So sánh lại với các kết quả thí nghiệm trong phòng, đánh giá lại các chỉ tiêu
cần thiết.
 Điều chỉnh thiết kế (hàm lượng chất gia cố, chiều dài cọc, khoảng cách giữa
các cọc …)
 Thi công đại trà theo công nghệ đã đạt yêu cầu và kiểm tra chất lượng để
tiến hành nghiệm thu.

c. Phương pháp thi công:
Hiện nay, phương pháp gia cường cải tạo đất có hai loại: phương pháp phun trộn
khô, phương pháp phun trộn ướt.
 Phương pháp phun trộn khô: phương pháp này, bột xi măng hoặc vôi bột
sống được phụt sâu vào lòng đất thông qua ống khí nén, sau đó các bột này
được trộn một cách cơ học nhờ thiết bị cánh quay. Với phương pháp trộn
khô, không cho thêm nước vào trong đất nền hiệu quả sẽ cao hơn phương
pháp phun vữa. Khi dùng vôi sống, quá trình thủy phân sẽ tạo ra lượng nhiệt
làm khô đất xung quanh, do đó công tác cải tạo sẽ có kết quả hơn. Hiện nay,
bằng thiết bị máy móc hiện đại cọc đất xi măng có thể trộn với chiều sâu
40m.
13

 Phương pháp phun trộn ướt: với phương pháp này vữa sẽ được phun vào
nền đất sét với áp lực 20kPa bằng một vòi phun xoay. Ưu điểm của phương
pháp này là thiết bị thi công nhẹ nên có thể di chuyển dễ dàng trong công
trường. Nhược điểm của phương pháp là đường kính của cọc đất thay đổi
theo độ sâu tùy theo độ bền cắt của đất nền.
1.2.2.5. Phương pháp bơm hút chân không.
Nguyên lý của giải pháp bơm hút chân không là dùng bơm hút để tạo một khoảng
chân không giữa một màng kín phủ phía trên với khu vực đất yếu cần xử lý ở phía dưới.
Nhờ lực hút chân không mà nước cố kết theo các phương tiện thoát nước thẳng
đứng và băng thoát nước ngang ra ngoài hào thu nước được bố trí 2 bên. Thông thường
giải pháp này tạo được một áp lực có hiệu trong đất yếu tối đa tương đương với một
chiều cao đắp bằng 4m nhưng nhờ bơm hút nên cố kết đạt được nhanh hơn rất nhiều so
với việc đắp cao hơn 4m rồi chờ cho đến cố kết xong . Hơn nữa so với việc đắp trực tiếp
rồi chờ còn có lợi là sẽ không bị rủi ro trong quá trình đắp khi tốc độ cố kết không tăng
kịp với tốc độ đắp đất.
Gần đây công nghệ phát triển thêm một bước là không cần màng phủ kín mà dùng
các đầu nối trực tiếp ống bơm hút với từng phương tiện thoát nước thẳng đứng với điều

kiện là mỗi chổ nối tiếp phải đảm bảo kín tuyệt đối vì nếu mối nối hở thì sẽ mất áp lực
chân không nên nước sẽ không được thoát ra ngoài.
Ưu điểm chính của phương pháp này là giảm được thời gian chờ cố kết xuống đến
mức ít nhất, tùy thuộc vào năng lực bơm hút đồng thời đảm bảo không xảy ra hiện tượng
lún khi đưa công trình vào khai thác.
Bên cạnh những ưu điểm thì nó có những nhược điểm sau:
 Chiều cao đắp phía trên chỉ được có 4m tương đương với áp lực 80kPa hay
nói cách khác năng lực bơm hút bị hạn chế, thời gian bơm hút hoàn toàn
dựa vào thiết bị thi công
 Chi phí tốn kém
 Rủi ro thường bị rò rỉ khí chổ nối tiếp hoặc do màng phủ không đảm bảo đủ
kín
 Chỉ áp dụng được ở những nơi đất rất yếu và không thể gia tải phía trên.


14

1.2.2.6. Phương pháp móng Top – Base.
Phương pháp Top - Base được sử dụng lần đầu tiên tại Nhật Bản vào những năm
80 của thế kỷ XX. Trong thời gian đầu thì giải pháp này không được quan tâm nghiên
cứu và phát triển. Sau trận động đất lớn ở Chiba Nhật Bản vào năm 1987, người Nhật
nhận thấy sự bền vững của những công trình được sử dụng phương pháp Top - Base. Từ
đó họ bắt đầu tập trung nghiên cứu và phát triển chúng.
Top - Base đã trở thành một thuật ngữ quốc tế dưới tên gọi Phương pháp móng
cọc đài phễu (Top - Base Method). Với việc chế tạo hàng loạt những Top-Block bằng bê
tông trong nhà máy, Phương pháp Top - Base dễ dàng được sử dụng trong nhiều công
trình tại Nhật Bản. Tuy nhiên, mỗi Top-Block nặng khoảng 75kg, việc vận chuyển chúng
đến công trường rất phức tạp và đòi hỏi thi công bằng các thiết bị lớn.
Nhận thấy tính ưu việt của Phương pháp Top - Base, các kỹ sư Hàn Quốc nhanh
chóng nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến mạnh mẽ công nghệ này. Thay cho việc đúc sẵn

trong nhà máy, Top-Block được đổ ngay tại hiện trường với những khuôn nhựa được làm
từ rác thải tái chế. Những cải tiến này góp phần giảm giá thành cũng như rút ngắn thời
gian thi công và xử lý được một phần chất thải rắn khó phân huỷ.
Năm 1995, Bộ giao thông xây dựng Hàn Quốc đã kiểm định và cho phép áp dụng
rộng rãi Phương pháp Top - Base trên toàn lãnh thổ Hàn Quốc.
Móng Top-Base được cấu tạo từ các khối bê tông hình phễu xen giữa là lớp vật
liệu rời giúp cho các khối bê tông hình phễu đó thêm vững chắc đồng thời tham gia một
phần vào quá trình tiếp nhận tải trọng của công trình bên trên thông qua việc hạn chế biến
dạng ngang.

Hình 1.3: Cấu tạo nền Top –Base
[1]

Tính ưu việt của phương pháp Top-Base:
 Đảm bảo an toàn cho tải trọng đặt trên nền đất yếu.
15

 Giảm độ lún tổng thể và lún lệch của công trình, đồng thời tăng khả năng chịu tải
của nền ban đầu.
 Hoàn toàn loại bỏ được ảnh hưởng xấu đến việc xây dựng do tiếng ồn và chấn
động gây ra.
 Có khả năng thi công ở nơi chật hẹp ngay cả trong công trình đã xây dựng.
 Thi công tiện lợi không cần thiết bị đặc biệt.
 Giảm thời gian thi công và giá thành xây dựng.
 Thân thiện với môi trường.
1.3. Kết luận:
Trong các nội dung đã trình bày ở trên, tác giả đã giới thiệu, phân tích một số biện
pháp gia cố và cải tạo nền đất yếu. Trong mỗi biện pháp đã phân tích, trình bày một cách
cụ thể những ưu nhược điểm, phạm vị ứng dụng…đồng thời cũng giới thiệu phương pháp
tính toán và thi công một số giải pháp gia cố nền đất yếu.

Ngày nay, trong xây dựng đặc biệt là xây dựng cầu đường với đặc điểm là công
trình trải dài theo tuyến nên việc đi qua vùng địa chất yếu là vấn đề thường gặp. Vấn đề ở
chổ là phải biết nhìn nhận và đánh giá những ưu nhược điểm của phương pháp để lựa
chọn ra một giải pháp gia cố hợp lý với điều kiện cụ thể của công trình.
1.4. Lựa chọn nội dung nghiên cứu:
1.4.1. Đặt vấn đề nghiên cứu:
Phương pháp móng Top – Base là phương pháp cải tạo nền đất yếu được sử dụng
rất lâu trên thế giới, đặc biệt là ở Nhật Bản và Hàn Quốc, ở Việt Nam mới bắt đầu sử
dụng từ năm 2008. Đến nay thì đã có rất nhiều công trình áp dụng phương pháp này ở
nước ta, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp. Còn trong lĩnh cầu
đường thì hiện nay còn phải nghiên cứu và có đánh giá cụ thể. Phương pháp đã được áp
dụng tại một số công trình cụ thể nhưng phương pháp lại chưa có một hướng dẫn thiết kế
và thi công rõ ràng. Do đó để có được đánh giá cụ thể về phương pháp chúng ta cần phải
giải quyết một số nội dung sau:
 Kiểm tra tính ứng dụng của phương pháp trong điều kiện địa chất ở nước
ta.
 Đánh giá mức độ hợp lý của phương pháp khi áp dụng vào một công trình
cụ thể có tính chất trải dài theo tuyến.
16

 Tiến tới ban hành những hướng dẫn cụ thể về thiết kế và thi công móng
Top – Base.
1.4.2. Lựa chọn nội dung nghiên cứu:
Phương pháp này đã được chuyển giao cho công ty Tadits tại Việt Nam vào năm
2008. Tuy nhiên những tài liệu cụ thể về tính toán thiết kế và thi công lưu hành còn rất ít.
Vì vậy, để nghiên cứu và áp dụng phương pháp này một cách có hiệu quả về kỹ thuật lẫn
kinh tế thì cần phải có nhiều thời gian và cần phải kết hợp với tính toán trong phòng và
kiểm tra thông qua kết quả thí nghiệm hiện trường, đồng thời cần có những tập hợp, đánh
giá qua những công trình đã hoàn thiện thi công.
Trong khuôn khổ của luận án này tôi chỉ nghiên cứu các vấn đề về nguyên lý thiết

kế và biện pháp thi công móng Top – Base, đồng thời áp dụng phương pháp vào tính toán
cụ thể một công trình được xây dựng trên nền địa chất yếu.
17

CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ TÍNH TOÁN BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG
MÓNG TOP – BASE
2.1. Giới thiệu chung:
Trong những năm gần đây một phương pháp xử lý nền móng mới đã thu hút sự
chú ý của các kỹ sư xây dựng ở Nhật Bản và Hàn quốc đó là phương pháp móng Top –
Base (Top – Base Method hay còn gọi là móng phểu). Phương pháp này dùng cho việc
xử lý móng công trình ở nơi có địa chất yếu, hiệu quả của việc sử dụng phương pháp
TBM (Top – Base Method) là độ lún tổng thể của công trình giảm và sức chịu tải của nền
đất tăng lên.
Phương pháp Top – Base Method (TBM) sử dụng các khối bê tông có dạng con
quay (hay Top-Block) sắp xếp liên tục trên nền đất tạo ra một tầng đệm (gọi là lớp Top –
Base) giữa móng công trình với nền đất thực sự. Lỗ rỗng giữa các khối bê tông được
chèn lấp bằng vật liệu rời đầm chặt (thông thường sử dụng đá dăm). Mặt cắt ngang một
lớp Top – Base (Hình2.1). Nền có thể được gia cố bằng một hoặc hai lớp Top – Base.

Hình 2.1: Mặt cắt ngang một lớp Top-Base
[1][9]

Hiện nay trong thực tế thường sử dụng loại Top – Block có đường kính 33cm và
50cm để xử lý nền đất yếu dưới đáy móng công trình. Theo kết quả nghiên cứu của các
nước đã sử dụng phương pháp TBM trong việc xử lý nền đất yếu thì phương pháp móng
TBM là có thể tăng sức chịu tải của nền đất lên đến 200%, giảm độ lún còn 15% – 30%
so với nền đất yếu khi không sử dụng biện pháp xử lý
[1][9]
.

2.2. Phạm vi áp dụng:
18

2.2.1. Tình hình áp dụng trên thế giới:
Công nghệ Top-Base vốn được coi là một bước đột phá về công nghệ xây dựng ,
đã được hoàn thiện và áp dụng thành công trên nền đất yếu hơn 30 năm ở Nhật Bản, Hàn
Quốc. Công nghệ Top-Base được phát minh tại Nhật Bản vào những năm 1980, trong
thời gian này công nghệ mới Top –Base đã dành được sự tín nhiệm rất cao của các kỹ sư
xây dựng và được ứng dụng rộng rãi tại Nhật Bản với hơn 6000 công trình được xây
dựng trên nền đất Top-Base. Các công trình xây dựng trên nền Top- Base đã qua được các
trận động đất khủng khiếp tại Chiba năm 1987 và Kobe năm 1995 mà hầu như không bị hư
hại gì. Nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã được tiến hành để lý giải hiệu quả của
phương pháp và đã được công bố trên các tạp chí Địa kỹ thuật của Nhật bản cũng như tại các
hội thảo quốc tế về xử lý nền.
Đầu những năm 1990 công nghệ được nghiên cứu ứng dụng tại Hàn Quốc và đã
có nhiều phát minh quan trọng kể từ đó, đặc biệt trong lĩnh vực thi công. Các cải tiến của
Hàn Quốc đã làm cho Top-Base trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn trong thi công,
thân thiện với môi trường và đặc biệt giá thành hạ một cách thuyết phục . Với hơn 2000
công trình ở Hàn Quốc được xây dựng trên nền Top- Base vào những năm 1990, riêng
năm 2007 đã có hơn 8 triệu khối bê tông Top-Block được sử dụng tương đương với 2
triệu m2 đất nền được gia cố. Nền Top-Base được sử dụng cho nền đất yếu để tăng cường
khả năng chịu tải của nền đất và giảm kết cấu móng. Nhờ những ưu việt của phương pháp
mới mang lại mà sau này được công ty Banseok Top-Base Co., Ltd tiếp tục nghiên cứu
và phát triển với trung tâm nghiên cứu chính đặt tại
trường đại học Dankook.
Móng Top-Base là một lớp vật liệu nhân tạo
được bố trí bên dưới kết cấu móng và bên trên nền
đất tự nhiên nhằm làm tăng khả năng tiếp nhận tải
trọng của đất nền và làm giảm độ lún của móng,
giảm thời gian cố kết lún của đất. Thành phần chủ

yếu là những chiếc phễu làm từ nhựa tái chế thay
cho cốp pha như trong các phương pháp thi công
truyền thống thường áp dụng.
Top-Base là phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cách đặt các khối bê tông hình
phễu Top-Block lên bề mặt của nền đất nguyên dạng và chèn đầm chặt đá dăm lấp đầy
Hình 2.1: Mặt cắt lớp Top-Base
[1]

19

vào khe trống giữa các Top-Block này để tạo thành kết cấu nền cho móng nông. Những
kết quả đo lường từ thực tế sử dụng cho thấy công nghệ Top-Base cho phép giảm kết cấu
móng chỉ còn 1/10 tới 1/2(hoặc hơn nữa).
Có 2 phương pháp thi công Top-Base, đó là thi công tại nhà máy các Top-Block
đúc sẵn (công nghệ Nhật Bản) và Top-Base đổ tại chỗ (công nghệ Hàn Quốc). Phương
pháp đổ tại chỗ ứng dụng nhiều ở Việt Nam được thực hiện bằng cách đặt các phễu được
kết nối chặt chẽ với nhau tại vị trí thi công, sau đó đặt hệ lưới thép dưới, đổ bê tông hoặc
vữa lỏng vào phễu , đầm chặt đá dăm vào các khoảng không gian giữa các khối Top-
Block , đặt lưới thép trên… Trong một Top-Block khối bê tông hình nón ở trên có góc
nghiêng 45
o
có tác dụng phân phối ứng suất, khối bê tông hình trụ đỉnh chóp ở dưới có
tác dụng ngăn sự biến dạng ngang.
Công nghệ mới móng Top-Base có tính đột phá nhờ chi phí rất thấp bởi thời gian
thi công ngắn cũng như sử dụng những vật liệu thi công rẻ tiền, dễ vận chuyển đến công
trường và phương pháp thi công đơn giản đồng thời giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường
thông qua việc sử dụng tái chế các vật liệu nhựa phế thải để làm khuôn.
Cơ chế cải tạo đất bằng Top-Base : Phân bố đều ứng suất trong nền , tập trung ứng
suất gần đáy móng, hạn chế biến dạng ngang-khắc phục cơ chế phá hoại do trượt cục bộ
thành phá hoại do trượt sâu.

Một số công trình điển hình ở Nhật Bản và Hàn Quốc áp dụng phương pháp móng
Top-Base:








Hình 2.4: Tường chắn đất ở Busan
[1]


Hình 2.2: Bãi chứa container ở Kwangyang
[1]

Hình 2.3: Cống hộp tại đại lộ Iksan
[1]

20


2.2.2. Tình hình áp dụng tại Việt Nam:
Công nghệ móng Top-Base được giới thiệu lần đầu tiên ở Việt Nam trong buổi trao
đổi giữa Giáo sư Kim Hak-Moon của Trường Đại học Dankook, Seoul cùng Công ty
Banseok với Bộ môn Cơ học đất – Nền móng Trường Đại học Xây dựng năm 2007. Cũng
trong năm này, Ông Đỗ Đức Thắng, Giám đốc Công ty Kết cấu và Công nghệ mới Việt Nam
(NST Việt Nam) đã tham quan công nghệ này tại Hàn Quốc và hình thành ý định áp dụng
công nghệ mới ở Việt Nam.

Năm 2008, lần đầu tiên Công nghệ móng Top-Base được nghiên cứu tại Trường
Đại học Xây dựng trên qui mô mô hình trong phòng thí nghiệm Cơ học đất. Tháng
08/2008, Công ty TBS Việt Nam liên doanh giữa Hàn quốc với Việt Nam ra đời nhằm
thúc đẩy áp dụng công nghệ mới vào Việt nam. Lần đầu tiên công nghệ mới TBM được
áp dụng xử lý nền tại công trình 110 Mai Hắc Đế Hà nội vào tháng 8 năm 2008 như là
một thử nghiệm và ngay sau đó được ứng dụng tại khu đô thị mới PG của Hải phòng
dưới danh nghĩa chính thức của Công ty Liên doanh TBS Việt nam.
Một số hình ảnh áp dụng móng Top-Base tại Việt Nam các công trình dân dụng và
công nghiệp:

2.3. Nguyên lý chịu lực của móng Top – Base:
2.3.1. Cấu tạo nền Top-Base:
Hình 2.5: Công trình khách sạn cao 12
tầng ở 32 Lò Sũ, Hà Nội
[19]


Hình 2.6: Công trình khách sạn
Ocean View – Vũng Tàu
[19]


21

Móng Top-Base được cấu tạo từ các khối bê tông hình phễu xen giữa là lớp vật
liệu rời giúp cho các khối bê tông hình phễu đó thêm vững chắc đồng thời tham gia một
phần vào quá trình tiếp nhận tải trọng của công trình bên trên thông qua việc hạn chế biến
dạng ngang.

Hình 2.7: Cấu tạo nền Top –Base

[1]

2.3.2. Cấu tạo khối Top – Block:
Phương pháp Top-Base với đặc điểm khác biệt so với các phương pháp khác trong
cải tạo nền đất yếu ở chổ tận dụng được quá trình truyền ứng suất trong bê tông thông
qua các khối Top-Block. Hiện nay công nghệ Top –Base đưa ra 3 loại Top-Block với các
kích thước tương ứng là 330mm, 500mm và 2000mm có cấu tạo như hình sau
[1]
:







2.3.3. Nguyên lý chịu lực của móng Top – Base:






Hình 2.8: Cấu Tạo Top-Block

330,

500
[1]
.

Hình 2.9: Cấu Tạo Top-Block

2000
[1]
.
Hình 2.9a. Đặc tính của Top-Base
[7

Hình 2.9b. Bánh xích dạng Top-shape
của máy ủi
[1]

22

Hình 2.9a là hình biểu diễn đặc tính của Top-Base gồm: phần trụ nón của Top-
Block được đặt trong lớp vật liệu rời rạc (đá dăm) nằm trên nền đất yếu, phần cọc của
Top-Block cũng được đặt trong phần địa tầng tương tự, và phần cốt thép phía trên và phía
dưới có tác dụng nối các Top-Block thành nhóm; vì vậy phương pháp móng Top-Base trở
thành hệ kết cấu móng cứng linh hoạt.
Bên cạnh đó, góc giữa phần trụ nón của Top-Block
và phần đất (vật liệu rời rạc ) tiếp xúc là 45
0
, hình dạng
tương tự như bánh xích của xe ủi đất (Hình 2.9b), cấu tạo
này cho phép phân tích tải trọng thẳng đứng tác dụng lên
Top-Base được chia thành 2 thành phần: ứng suất thẳng
đứng (P
V
) và ứng suất theo phương ngang (P
H

). Điều này
dẫn đến biến dạng ngang bị ngăn cản bởi lực kháng của
lớp vật liệu rời rạc và phần cọc, như trong (Hình 2.9c).
Tóm lại, phương pháp Top-Base là phương pháp
cải thiện nền đất làm tăng khả năng chịu tải của nền đất và
giảm độ lún do sự phân phối lại ứng suất và ngăn cản biến
dạng ngang thông qua việc thiết lập nên hệ kết cấu tạo bởi
lớp đá dăm và hình dạng bánh xích của phần trụ nón. (Hình 2.10) thể hiện biểu đồ phân
phối cho các loại móng khác nhau: móng bê tông và móng đá dăm có đường phân bố ứng
suất không đều, móng trên nền Top-Base cho kết quả đường phân bố ứng suất đồng đều,
có nghĩa là móng trên nền Top-Base ổn định hơn. Thực tế, Top-Base làm tăng từ 1,5 ÷
2,5 lần khả năng chịu tải của nền và làm giảm 1/2 ÷ 1/4 lần độ lún so với nền đất ban đầu.
Top-Base không chỉ có tác dụng phân phối đều tải trọng tác dụng và độ lún, nó còn làm
giảm cường độ tải trọng truyền qua lớp Top-Base do sự phân phối lại ứng suất, vì vậy tải
trọng tác dụng sẽ không gây ảnh hưởng đến lớp đất ở dưới sâu.


Hình 2.9c: Biến dạng ngang
[1]

Hình 2.10. Phân phối ứng suất của các loại móng khác nhau sau khi lún

dài hạn
[1]
:
23


Hình 2.11. Phân bố ứng suất dưới nền không gia cố và nền gia cố bằng Top - Base
[1]

2.3.3.1. Tác dụng giảm lún:
Tác dụng giảm lún của móng Top – Base đã được chứng minh thông qua quá trình
thử nghiệm ở ngoài hiện trường và ở trong phòng thí nghiệm được biểu thị bằng quan hệ độ
lún theo thời gian. Quan hệ độ lún theo thời gian được xác định thông qua quá trình thử
nghiệm móng nông kích thước 1x1x0.1m trên 5 loại nền khác nhau (hình 2.12).


Kết quả phân tích các đặc trưng cơ lý của nền trong phòng thí nghiệm được thể hiện
qua bảng 2.1.
Kết quả thí nghiệm xác định độ lún theo thời gian của các loại nền ở trên được thể
hiện qua biểu đồ quan hệ hình 2.13.

Hình 2.12: Các loại móng dùng kiểm tra
lún theo thời gian
[1]
.
a) Nền tự nhiên không gia cố.
b) Nền gia cố bằng đá dăm dày 20cm.
c) Nền gia cố bằng cọc gỗ 12cm.
d) Nền gia cố bằng 1 lớp Top – Base.
e) Nền gia cố bằng 2 lớp Top – Base.
24

Qua biểu đồ quan hệ (hình 2.13) ta nhận thấy rằng cùng một địa chất đất yếu như
nhau, cùng một kích thước móng như nhau nhưng nền đất có sử dụng Top – Base có độ lún
nhỏ hơn rất nhiều so với nền đất yếu chưa gia cố, tuy rằng tải trọng gây lún trường hợp nền
đất không gia cố nhỏ hơn 0.5tf/m2 so với nền đất có sử dụng các khối Top – Block kết hợp
với đá dăm. Từ biểu đồ ta cũng thấy rằng độ lún của nền Top –Base 1 lớp giảm 1/3 lần so
với nền đất không sử dụng các biện pháp gia cố.

Bảng 2.1: Phân tích các chỉ tiêu cơ lý
[1]




Hình 2.13: Quan hệ độ lún với thời gian xác định ở hiện trường
[1]

Ở trong phòng thí nghiệm, kết quả thí nghiệm với lớp Top – Base đường kính 6cm,
thiết bị chứa đất thí nghiệm có đường kính 50cm, sử dụng 9 Top-Block chia làm 3 hàng. Kết
quả độ lún theo thời gian cũng tương tự với kết quả ở ngoài hiện trường (hình 2.14).