XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ part 8 ppsx

- 146 -
S
t
(cm) 69 80 91 97 103
U% 15 21 30 35 42 Trờng hợp II
S
t
(cm) 49 59 69 74 80
Nhận xét :
1.Trong trờng hợp I là trờng hợp đờng thấm giảm (1,50m) phơng pháp gia tải cho
phép đạt hầu hết độ lún sau 2 năm (4cm độ lún còn d sau 2 năm, so với 17 cm trong
trờng hợp không gia tải).
Từ đó ta thấy phơng pháp gia tải trong trờng hợp này phát huy đợc hiệu quả.
2. Trong trờng hợp II (chiều dài đờng thấm 3m) độ lún còn d sau 2 năm là 26cm (so
với 33cm khi không gia tải). Trờng hợp này phơng pháp gia tải không phát huy đợc
tác dụng, không giải quyết đợc vấn đề.
c) Kết luận về việc sử dụng phơng pháp gia tải tạm thời.
Qua thí dụ trên ta thấy nói chung phơng pháp này chỉ cho phép cải thiện độ lún
trong một số trờng hợp hạn chế:
-
Nếu nền đắp có chiều cao lớn thì không nên đắp thêm gia tải để đảm bảo
điều kiện ổn định.
-
Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn (ví dụ 5m) thì đắp thêm 2m gia tải cũng ít
có hiệu quả.
-
Nếu chiều dày lớp đất yếu nhỏ (3-4m) và nếu đất đợc thấm cả trên và
dới thì đắp thêm khoảng 2m gia tải có thể có hiệu quả nhất định. Tuy
nhiên khi đó cần mở rộng đáy nền đắp để lớp gia tải đủ rộng và ảnh hởng
đến toàn bộ lớp đất yếu.
8.2.7. Những biện pháp cải tạo điệu kiện ổn định và biến dạng của nền đất yếu.

Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn nằm trực tiếp dới nền đắp (hoặc dới
móng công trình) thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý nh làm lớp đệm cát, đệm đá
hoặc bệ phản áp để gia cố nền đất.
Trong thực tế thờng dùng đệm cát, đệm sỏi đá để thay thế lớp đất yếu chiều dày
dới 3m cho móng các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, dới bản đáy các
công trình thuỷ lợi. Với nền đờng thì áp dụng bệ phản áp là một trong các biện pháp xử
lí có hiệu quả nhất.
Tuy nhiên nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hoặc trong các lớp đất yếu có nớc ngầm
có áp thì việc áp dụng các biện pháp trên sẽ hạn chế.

a. Làm lớp đệm cát.
Thờng dùng lớp đệm cát để tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu dới nó sau khi
đắp đất, để tăng cờng độ chống cắt của đất yếu. Lớp đệm cát còn có tác dụng cải tạo sự
phân bố ứng suất trên nền đất yếu.
Dùng lớp đệm cát thì việc thi công đơn giản nhng thời gian đắp đất tơng đối lâu
(vì thờng kết hợp lớp đệm cát với phơng pháp xây dựng nền đờng theo giai đoạn).
Phơng pháp này thích hợp trong các điều kiện sau:
- 147 -
-Chiều cao nền đắp từ 6-9m;
-Lớp đất yếu không quá dày;
-Có nguồn cát ở gần
Có thể bố trí lớp đệm cát theo hình thức sau:
1.Đặt lớp đệm cát trực tiếp trên nền đất yếu (hình 8-17)
Đất yếu
Nền đắp
Lớp đệm cát

Hình 8-17: Lớp đệm cát đặt trực tiếp trên nền đất yếu
Chiều dày lớp đệm cát thờng lấy theo kinh nghiệm và có thể tham
khảo ở bảng 8-6:

Bảng 8-6
Chiều dày lớp đệm cát đặt trực tiếp trên đất yếu
Độ lún của nền đất đắp(m) 1,5 1,5-2,0 >2,0
Chiều dày lớp đất cát (m) 0,8 1,0 1,20
2. Đặt lớp đệm cát sau khi đã đào bỏ một phần lớp đất yếu.
Đối với loại đệm cát này, có thể thi công theo các dạng mặt cắt sau:
-Lớp đệm cát có chiều dày không đổi (hình 8-18).
Lớp đệm cát
Nền đắp
Đất yếu
có chiều dày không đổi

Hình 8-18: Lớp đệm cát có chiều dày không đổi.
áp dụng nơi có lớp đất yếu mỏng nhng tơng đối chặt, cờng độ không quá thấp.
- Lớp đệm cát có chiều dày thay đổi: ở giữa mỏng hai bên dày (hình 8-19a).
áp dụng nơi có lớp đất yếu tơng đối mỏng và lỏng. Làm dày hai bên để không
cho bùn bị đẩy sang hai bên. Nếu phần làm dày thêm ở hai bên nằm trên đất cứng thì có
thể đắp bắng đá (hình 8-19b).
- 148 -

a)
b)
Đất yếu
Nền đắp
Lớp đệm cát
Lớp đệm cát
Nền đắp
Đất yếu

Hình 8-19 Lớp đệm cát ở giữa mỏng, hai bên dày.

- Lớp đệm cát ở giữa dày, hai bên mỏng (hình 8-20).
áp dụng nơi có lớp bùn tơng đối dày ở giữa chịu ứng suất lớn, hai bên chịu ứng
suất nhỏ.
Chiều dày lớp đệm cát trong các trờng hợp này phụ thuộc vào ứng suất của nền
đắp tác dụng lên bề mặt lớp cát và có thể tham khảo ở bảng 8-7:
Bảng 8-7
Chiều dày lớp đệm cát
ứ
ng suất trên bề mặt lớp cát (KG/cm
2
)
<1,0 1,0-1,5 1,5-2,0 2,0-3,0
Chiều dày lớp đệm cát (m) 1-1,5 2-2,5 2,5-3,0 3,0-4,0
Cát để dùng làm lớp đệm tốt nhất là dùng cát hạt lớn và cát hạt vừa, không lẫn đất
bụi. Với một ssố nền đờng không quan trọng lắm, không có mực nớc ngầm ở cao thì có
thể sử dụng đệm cát đen để hạ giá thành.
Đất yếu
Nền đắp
Lớp đệm cát giữa hai bên thành mỏng

Hình 8-20: Lớp đệm cát ở giữa dày hai bên mỏng
Cát làm lớp đệm đợc rải thành lớp, chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào thiết bị đầm
nén và có thể tham khảo bảng 8-8;
Bảng 8-8
Chiều dày lớp cát rải tuỳ theo thiết bị đầm nén
Thiết bị đầm nén Chiều dày lớp cát (m)
Đầm bàn rung
Đầm bánh xích DT 54
25
30-40

- 149 -
Lu VU S2 EP
Đầm rung U20 có tới nớc
30-40
100-150
Cát sau khi đầm xong phải đuợc kiểm tra độ chặt tại hiện trờng bằng phao
Kovalev, phơng pháp rót cát, phơng pháp xuyên.
Kinh nghiệm cho thấy việc thi công lớp đệm cát rất đơn giản, không cần các thiết
bị đặc biệt chỉ cần khống chế cẩn thận chuyển vị ngang và độ lún khi thi công. Tuy nhiên
trớc khi đắp lớp cát đầu tiên nếu không vét bùn thì cần phải lót một lớp bó cành cây
(hoặc geotextile) để cát (hoặc đá) khỏi chìm vào bùn.
Lợng chuyển vị ngang trung bình mỗi ngày không quá 4-6mm, khống chế
khoảng 1cm/ngày là có thể đảm bảo nền đờng ổn định. Tốc độ đắp đất có thể tham khảo
bảng 8-9.
Bảng 8-9.
Tốc độ đắp đất khống chế
Phân đoạn nền đắp theo chiều cao (m) 0-3,5 3,5-6,0 6,0-9,0
Tốc độ đắp đất nhanh nhất cho phép
1 tháng
Mỗi tháng đắp
cao 1,2m
Mỗi tháng đắp
cao 1,0m
Độ lún nền đắp cho phép mỗi ngày
(mm)

6 10 10
b. Làm lớp đệm đá, sỏi.
Khi lớp đất yếu dới nền đắp ở trạng thái bão hoà nớc có chiều dày nhỏ hơn 3m
và dới đó là lớp đất chịu lực tốt, đồng thời xuất hiện nớc có áp lực cao, nếu dùng lớp

đệm cát không thích hợp thì có thể dùng đệm đá hộc, đá dăm, đá sỏi.
Trình tự thi công và khống chế thi công lớp đá sỏi cũng tơng tự nh lớp đệm cát.
Riêng lớp đệm đá hộc yếu cần phải đợc xếp và chèn tốt, bởi vì nếu xếp và chèn không
đảm bảo thì sự ổn định của toàn bộ lớp đệm cát sẽ không thực hiện đợc.
Cần thấy rằng phơng pháp đắp đá hộc ở những đoạn nền đất yếu rất dày là thiếu
căn cứ khoa học và rất lãng phí.
8.2.8. Đắp đất trên bè.
Đắp đất trên bè làm bằng tre, gỗ hặc các bó cành cây là một trong những phơng
pháp xay dựng lâu đời, đã từng sử dụng thành công trong xây dựng đê đập.
Bè tre, gỗ có thể ngăn ngừa không có mặt trợt sâu xuyên qua nền đờng. Ngoài
ra bè còn có tác dụng mở rộng diện tích truyền tải trọng, làm cho nền thiên nhiên chịu
một tải trọng phân bố đều.
Các loại đất mềm yếu thờng có tính nén lún, mực nớc ngầm lại ở cao, nên sau
một thời gian ngắn do độ lún của nền thiên nhiên, bè có thể chìm xuống dới mực nớc
ngầm khó mục nát do đó thời gian sử dụng đợc kéo dài cho đến khi nền đất cố kết xong.
- 150 -
Phơng pháp xây dựng nền đờng trên bè có u điểm là thi công đơn giản, trọng
lợng nhẹ, mặt cắt ngang nền đắp và bệ phản áp nhỏ, do đó khi nền đắp không cao và
xung quanh sẵn vật liệu thì đây là phơng pháp có khả năng rẻ nhất.
Do sự khác nhau của vật liệu sử dụng, có thể chia thành hai loại: bè mềm và bè
cứng.
Bè mềm thờng làm bằng các bó cành cây hoặc cây con đờng kính 2-5cm,
thờng đợc dùng khi đắp đê lấn biển và đờng qua đầm lầy.
Ngoài ra còn dùng bè mềm làm lớp lót trên nền đất yếu trớc khi làm lớp đệm cát
hoặc đá. Trong trờng hợp này tác dụng của bè mềm tơng tự tác dụng của lớp geotxtile.
Bè cứng thờng làm bằng tre hoặc gỗ đờng kính lớn ghép lại và thờng dùng để
xây lại nền đờng qua đầm lầy ở một số vùng của Liên Xô cũ, ở ta mới chỉ sử dụng để
làm nền đờng chống lầy bảo đảm giao thông trên vài đoạn đòng ngắn ở Trờng sơn
(đoạn đờng mòn Hồ Chí Minh qua thung lũng A lới năm 1973),
Vật liệu làm bè mềm thờng là các cành cây nhỏ và dài nh hóp, nứa, vầu hoặc

cành tre, các loại sú, vẹt, tàu lá dừa đờng kính từ 1-5cm, chiều dài 1-2m trở lên.
Bè làm bằng bó cây hoàn chỉnh do nhiều lớp bè chính (theo hớng ngang) hoặc bè
phụ (theo hớng dọc) đan nhau thành (hình 8-21). Bè chính thu nhận lực kéo, bè phụ có
tác dụng liên kết và tăng cờng.

Hình 8-21: Kết cấu chia bè mềm
1)Hàng chính (hớng ngang); 2)Hàng phụ (hớng dọc); 3)Hàng chính (hớng ngang) dày; 4)Hàng phụ
(hớng dọc); 5)Hàng chính (hớng ngang) tha
Bè gỗ cứng có thể làm theo kiểu toàn khối hoặc kiểu vệt bánh. Cấu tạo và tính toán
loại bè này tơng tự nh cấu tạo, tính toán mặt cầu gỗ.
Trên các tuyến đờng địa phơng có mật độ giao thông nhỏ thì kết cấu của bè gỗ
rất đơn giản. Đặt các thanh gỗ dọc trên mặt đất yếu cách nhau khoảng một mét và trên đó
lát chếo 45
0
bằng gỗ tròn 10-14cm, trên mặt gỗ tròn lát một lớp vải địa kỹ thuật rồi đắp
trên đó một lớp cấp phối sỏi sạn dày 20-22cm (hình 8-22).
- 151 -

Hình 8-22: Đờng tạm đắp trên bè gỗ
8.3.Tăng tốc độ cố kết của đất yếu bằng cách sử dụng đờng
thấm thẳng đứng và rnh thấm.
8.3.1.Khái niệm.
Khi chiều dày của lớp đất yếu rất dày hoặc khi độ thấm của đât rất nhỏ, tốc độ cố
kết tự nhiên của nền đất yếu có thể chậm. Một số biện pháp có hiệu quả để tăng tốc độ cố
kết là bố trí trong đất yếu các thiết bị thoát nớc dới dạng đờng thấm thẳng đứng hoặc
các rãnh thấm.
ý kiến đầu tiên đề xuất việc làm đờng thấm thẳng đứng bằng cát (cọc cát hoặc
giếng cát) là dựa trên lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi năm 1925. Từ năm 1930 bắt đầu
triển khai làm các đờng thấm thẳng đứng đầu tiên, cho đến nay hàng năm trên thế giới
ngời ta đã làm hàng triệu mét đờng thấm thẳng đứng, điều đó chứng tỏ sự u việt của

kỹ thuật này trong việc cải thiện tốc độ cố kết của đất yếu.
Hệ thống các đờng thấm gồm có các đờng thấm thẳng đứng hoặc các rãnh thấm
thờng đợc bổ trí trong nền đất yếu trớc khi đắp đất (hình 8-24). Chúng chỉ phát huy
tác dụng sau khi có tác dụng của tải trọng ngoài (sau khi đắp nền đờng lên trên).

Hình 8-23: mạng lới các đờng thấm
a) đờng thấm thẳng đứng b) rãnh thấm
Có nhiều phơng pháp thi công và cùng với những tiến bộ kỹ thuật về thiết bị thi
công và về vật liệu (để làm các đờng thấm chế tạo sẵn), công nghệ thi công các hệ thống
đờng thấm này ngày càng phong phú và đa dạng. Bảng 8-10 tóm tắt các phơng pháp thi
công loại đờng thấm thẳng đứng và bảng 8-11 tóm tắt các phơng pháp thi công rãnh
thấm thờng gặp cùng những u điểm và tồn tại của chúng.

- 152 -

Bảng 8-10
Các phơng pháp thi công đờng thấm thẳng đứng
Loại
đờng
thấm
Phơng pháp
thi công

Nguyên lý

Ưu điểm

Tồn tại
Khoan lỗ
bằng xói

nớc;Lu
lợng 100-
150m
3
/h, áp
suất từ 500-
2500Kpa

Các lỗ
khoan
350200



khoan lỗ bằng xói
nớc đợc lấp đầy
cát ngay khi kéo lên
hoặc sau khi khoan
xong
Kỹ thuật đơn
giản và kinh
tế. Độ thấm
của thành
vách ít thay
đổi
Tiêu thụ rất nhiều
nớc. Không áp
dụng với các hạt
lớn (>20mm)
Khoan lỗ

bằng ống
khoan chấn
động (hoặc
đập)
Các lỗ khoan
300200

thi công
bằng chấn động đợc
lấp đầy cát ngay khi
kéo lên hoặc sau khi
khoan
Thích hợp với
đất mềm với
độ ẩm gần với
độ ẩm giới
hạn chảy.
Không cần
nớc
Đờng thấm
không phải luôn
luôn đợc liên
tục.Độ thấm của
thành vách thay
đổi
Đờng
thấm
thẳng
đứng
bằng cát

(giếng
cát)
Khoan lỗ
bằng khoan
ruột gà
Các lỗ khoan đợc
lấp đầy cát khi kéo
lên hoặc sau khi
khoan
Thích hợp với
các loại đất
ngay cả đất có
nhiều hạt lớn
Thành vách nhẵn
nhng không
nguyên dạng.Có
khả năng bị phá
hoại do biến dạng
lớn
- 153 -
Đặt vào đất
yếu bằng
thiết bị
khoan
- Đờng thấm các
tông, các ống các
tông đợc đặt vào
đất bằng thiết bị
khoan
- Đờng thấm

composit, đờng
thấm có lõi chất dẽo
quấn (hoặc không)
giấy lọc hoặc
gêotextile đặt vào đất
bằng thiết bị khoan
-Đờng thấm
composit ống
100
(hoặc 50) thấm
nớc bọc bằng
geotxtile
Tốc độ thi
công nhanh, ít
phá hỏng kết
cấu đất

Đặt nhanh ít
phá hỏng kết
cấu đất


Dễ thi công.
Chịu đợc
biến dạng lớn

Còn nghi ngờ
không đảm bảo
liên tục dới biến
dạng lớn

Độ sâu hạn chế
bởi thiết bị đặt
Trên 30m phải có
thiết bị đặc biệt

Chỉ thích hợp với
các lỗ khoan có
đơng kính bằng
đờng kính đờng
thấm.Chiều sâu
hạn chế 50
ữ60m

ờng
thấm
thẳng
đứng
chế tạo
sẵn
Khoan bằng
khoan ruột
gà hoặc phụt
nớc
- ống thấm bằng vải
lấp đầy cát đặt vào
trong lỗ khoan
cm10
Bảo đảm cột
cát liên tục
Chiều sâu bị hạn

chế bởi thiết bị
khoan
Bảng 8-11
Các phơng pháp thi công rãnh thấm (hào thấm)
Phơng pháp thi
công
Nguyên lý Ưu điểm Tồn tại
Đào rãnh bằng máy
đào gầu liên tục
Hào sâu 6m (hoặc
sâu hơn tuỳ theo
thiết bị) đợc lấp
đầy cát
Thi công trên diện
rộng so với giếng
cát. Với đất yếu
chiều dày mỏng
còn có tác dụng
chịu tải
Độ sâu bị hạn chế
bởi máyđào và sự
ổn định ngắn hạn
của thành vách.
Phải dùng nhiều cát
Đào rãnh bằng máy
đào gầu ngợc
chạy trên bánh xích
rộng
Các hào rộng ít
nhất 0,2m và sâu có

thể tới 7,50m đào
bằng máy đào gầu
ngợc và lấp đầy
cát
Thi công nhanh
hơn phơng pháp
trên. Có thể đào
theo tiết diên chữ
nhật hoặc hình
thang
Cần thiết bị đặc
biệt. Hạn chế bởi
sự ổn định ngắn
hạn của thành rãnh.
Phải dùng nhiều cát
Rãnh thi công theo
kỹ thuật tờng cừ
Sử dụng máy đào
gầu liên tục
Tăng đợc độ sâu
thi công
Đắt hơn các
phơng pháp trên
- 154 -
Hình 8-24: Tạo lỗ cọc cát bằng phơng pháp đóng ống
thép a) Thiết bị tạo lỗ; b) Sơ đồ mũi ống thép


Trong các loại đờng thấm
và rãnh thấm trên đây, đờng thấm

bằng cát (cọc cát hoặc giếng cát)
đợc sử dụng phổ biến nhất. So với
các loại cọc cứng, cọc cát có
những u điểm sau: Khi dùng cọc
cát trị số mô đun biến dạng của
cọc cát và vùng đất bị nén chặt
xung quanh sẽ giống nhau, vì vậy
sự phân bố ứng suất trong nền đất
xử lý bằng cọc cát sẽ đồng đều.
Dùng cọc cát quá trình kết của nền
đất tiến triển nhanh hơn khi dùng
cọc cứng. Về kinh tế: Giá thành rẻ
hơn so với dùng cọc cứng. Theo
kinh nghiệm nớc ngoài giá thành
rẽ hơn hai lần so với cọc bêtông
cốt thép.
ở Việt Nam, theo kinh
nghiệm của Bộ xây dựng giá thành
giảm khoảng 45% so với cọc
bêtông cốt thép và giảm khoảng
20% so với dùng lớp đệm cát.
8.3.2. Kỹ thuật thi công đờng
thấm cát
Kỹ thuật thi công cọc cát gồm những bớc chính sau: Làm lớp đệm cát, tạo lỗ
trong đất yếu, rót cát vào lỗ.
Có nhiều biện pháp để tạo lỗ:
-
Đóng một ống thép có mũi ống đặc biệt làm bằng bốn lá chắn đóng mở đợc. Khi
đóng ống thì các lá chắn khép lại, khi rút ống lên các lá chắn mở ra (hình 8-24b).
Thiết bị đóng cọc này vẽ ở hình 8-24a.

-
Khoan lỗ bằng máy khoan cơ học.
-
Khoan lỗ bằng xới nớc.
-
Tạo lỗ bằng phơng pháp nổ mìn dài (hình 8-25).
ở các nớc phat triển hiện nay thờng dùng phơng pháp tạo lỗ bằng xói nớc.
Nguyên lý của các phơng pháp này nh sau (hình 8-26):
ống xói mà đầu dới là một vòng đợc nối liền với máy bơm, bơm nớc với lu
lợng thích hợp với áp lực tối đa khoảng 700KPa.
- 155 -

Hình 8-25. Các bớc làm cọc cát
bằng phơng pháp nổ mìn
Hình 8-26. Khoan các lỗ bằng
phơng pháp nổ mìn.
Vòng ống xói sẽ tiến dần theo đầu buy phụt nớc của ống xói. Khi xói ngời ta
giữ các tia nớc có một áp suất khoảng 700KPa. Nớc sẽ dâng lên bề mặt kéo theo bùn
đất vừa xói. Cuối lỗ khoan thì giảm áp lực nớc xuống 400 KPa để rửa sạch lỗ.
Kết quả nghiên cu trên các nền đắp thí nghiệm cho thấy sử dụng cọc cát nói
chung có hiệu quả trong các lớp bùn ít hữu cơ và đồng nhất. Với các lớp than bùn dày 8-
10m thì sử dụng không thích hợp.
8.3.3. Kỹ thuật thi công đờng thấm chế tạo sẵn.
Xu hớng hiện nay trên thế giới là sử dụng ngày càng rộng rãi các đờng thấm chế
tạo sẵn (bấc thấm). Phần lớn các đờng thấm chế tạo sẵn gồm một lõi rất thấm nớc,bền,
thờng bằng chất dẻo đợc bọc bằng một lớp vỏ thấm nớc và không bị các hạt đất làm
tắc (ví dụ: vải địa kỹ thuật). Hình 8-27 giới thiệu về một vài loại đờng thấm chế tạo sẵn.
Trớc khi thi công một các đờng thấm thẳng đứng (giếng cát hoặc bấc thấm) bắt
buộc phải rải một lớp cát dày từ 50cm đến 1m trên nền đất yếu. Lớp đệm cát này nhằm
đảm bảo việc thoát nớc trong qua trình cố kết, đồng thời đảm bảo cho các thiết bị thi

công di chuyển trên đó.
- 156 -

Hình 8-27 Các loại đờng thấm chế tạo sẵn (bấc thấm)
Bấc thấm đợc cuộn thành từng cuộn và đợc ấn vào đất yếu bằng một thiết bị đặc
biệt một máy cắm ống lồng bấc thấm hình 8-28.


Hình 8-28 Thi công bấc thấm
a) Thiết bị cắm bấc thấm; b) ống lồng bấc thấm
8.3.4. Ví dụ áp dụng.
Vẫn sử dụng ví dụ vẽ ở hình 8-3:
a) Trờng hợp không tăng nhanh tôc độ cố kết, kế hoạch xây dựng nền đắp nh sau:
t = 0: đắp nền đờng cao 8m (hệ số an toàn F=1,45).

t =20 tháng: đắp 4m còn lại (F=1,5).

Khi không có biện pháp tăng nhanh sự cố kết, độ lún tiến triển nh sau :
Độ lún cuối cùng (chỉ xem đất yếu gồm 1 lớp dày 9m) :
S
t
= 9
88,1
7,27
12207,27
lg
6,2
55,0
=
+

x
(m)
Độ lún sau 20 tháng dới tác dụng của nền đắp cao 8m:
- 157 -
S
20 tháng
= 9
7,27
xU8x207,27
lg
6,2
55,0
thang20
+

ở đây Cv = 3x10
-3
cm
2
/s; t =20 tháng = 1,66 năm;
T
v 20 tháng
= 77,0
10x5,4
66,1x10xx10x3
h
tC
42
73
2

v
=

=


Tra biểu đồ đợc:
U
20 tháng
= 87%
S
20 tháng
= 1,48 m
- Độ lún sau khi đắp xong nền đờng 1 năm:
+ Với 8m đầu tiên U% = U
32 tháng
=U
2,66 năm

T
v
= 24,1
10x5,4
66,2x10xx10x3
42
73
=


U =96%

+ Với 4m cuối : U% = U
1 năm

T
v
= 465,0
105,4
110103
42
73
=

x
xxxx



U= 75%


q
tb
= 0,96x8x20 + 0,75x4x20= 213KPa
S
32 tháng
= 9x 79,1
7,27
2137,27
lg
6,2

955
=
+
(m)
Độ lún còn d : 9cm
b) Trờng hợp tăng nhanh độ cố kết do làm cọc cát.
Hệ thống các cọc cát bố trí nh sau :
-
Đờng kính d = 0,40m
-
Khoảng cách giữa các tim cọc cát L=4,0m
Bố trí cọc theo mạng lới ô vuông, đờng kính vùng ảnh hởng D = 4,50m.
n =
11
4,0
5,4
d
D
==
Tính T
r
=
2
r
D
tC
với các giá trị khác nhau của t
Lấy C
r
= 100C

v
= 3.10
2
cm
2
/s và T
v
=
2
v
h
tC

Với t =1 tháng, ta có:
T
r
=0,39 U
r
= 85%
T
v
= 0,08 U
v
= 22%
Từ công thức (1-U) = (1- U
r
)(1- U
v
) ta rút ra: U = 88%
Nh vậy là nếu có bố trí cọc cát thì tốc độ cố kết sẽ tăng nhanh: sau một tháng đã

đạt đợc độ cố kết bằng sau 20 tháng (nếu không có cọc cát) và ta có thể đắp lớp thứ hai
sau khi đắp xong lớp thứ nhất 1 tháng.
Mặt khác, sau khi đắp lớp thứ hai 1 tháng, độ cố kết đạt nh sau :
+ Với 8m đầu:
- 158 -
T= 2 tháng T
r
= 0,78 U
r
= 98%
T
v
= 0,08

U
v
= 32%
U = 98%
hoặc
+ Với 4m sau:
t = 1 tháng U= 88%
Vậy ta có:

q= 8x20x0,98 + 4x20x0,88 = 227 KPa
Và S = 9x
)(83,1
7,27
2277,27
lg
6,2

55,0
m=
+

Độ lún lại sẽ là 5cm để đạt độ lún tổng cộng là 1,88(m).
Nh vậy việc sử dụng đờng thấm thẳng đứng trong trờng hợp này sẽ cho phép:
-
Xây dựng nền đắp cao 12m thành hai giai đoạn gián cách nhau 1 tháng. Và nh
vậy có thể tiến hành đắp nền đờng liên tục trong thời gian từ 1 đến 2 tháng. Nếu
không làm cọc cát thì giữa hai giai đoạn xây dựng phải chờ đợi 20 tháng.
-
Sau khi đắp xong nền đờng 1 tháng có thể đạt đến 98% độ lún, Trong lúc đó nếu
không làm cọc cát thì sau khi đắp xong 1 năm vẫn cha đạt đợc độ lún đó.
ở đây nhờ làm cọc cát cho phép đa công trình vào sử dụng dới 6 tháng kể từ
khi khởi công, trong lúc đó nếu không xử lý gì thì phải mất đến 3 năm.
8.3.5. Rnh cát.
Thay vì làm đờng thấm thẳng đứng (cọc cát), ta có thể làm các rãnh để thoát
nớc (rãnh cát).
Rãnh cát thờng đợc thi công thành hai bớc: đào rãnh (bằng thủ công hoặc bằng
máy xúc gầu ngợc) rồi lấp cát vào.
Chiều sâu lớn nhất của rãnh phụ thuộc vào điều kiện ổn định của thành rãnh,
thờng không quá 3- 4m.
Khoảng cách giữa các rãnh có thể xác định nhờ áp dụng lý thuyết cố kết. Độ cố
kết của đất yếu giữa hai rãnh có liên quan với độ cố kết thẳng đứng U
v
và độ cố kết nằm
ngang U
h
bởi quan hệ vừa nêu ở trên.
8.4.CáC BIệN PHáP xử Lý KHáC.

8.4.1.Cột balat.
Từ những năm 1960 ngời ta bắt đầu áp dụng kỹ thuật balát để gia cố các nền đất
yếu bằng đất sét hoặc á sét.
Các cột balát thờng đợc thi công bằng hai bớc (hình 8-29).
l) Khoan lỗ đờng kính từ 0,6-1,0m, chiều sâu có thể đến 15-20m bằng ống dùi chấn
động.
ống dùi này là một ống hình trụ đờng kính 30-40cm, dài từ 2 đến 5m trong có bố
trí một thiết bị chấn động.
ống dùi xuyên vào đất dới tác dụng của trọng lợng bản
- 159 -
thân,của chấn động kết hợp với việc xói nớc ở đầu dùi. Nớc bùn xói sẽ đợc bơm lên
mặt đất và thoát đi.

Hình 8-29 quá trình thi công cột balát
l)Khoan lỗ bằng chấn động và xói nớc
2)Cho vật liệu rời vào đầm chấn động bằng chấn động, kết hợp kéo đầu đầm lên
3)Cột balát đã làm xong
2) Sau khi khoan lỗ xong thì lấp ngay vật liệu rời có góc nội ma sát lớn (vd:đá balát) vào
lỗ khoan.
Vật liệu rời sẽ lọt vào khoảng trống giữa ống dùi chấn động và thành lỗ khoan rồi
tụt dần xuống mũi ống và đợc lèn chặt ở đây. Tiếp tục nâng thiết bị chấn động lên chầm
chậm sao cho dới tác dụng của chấn động hình thành một cột vật liệu rời đợc nén chặt
từ dới lên trên gọi là cột ba lát.
Cột ba lát thờng xử lý theo phơng pháp này thờng gồm các cột ba lát phân bố
đều mỗi cột lên một diện tích khoảng 5 m
2
. Các cột này có mô đun biến dạng cao hơn
nhiều so với mô đun của nền đất thiên nhiên vì vậy khi tác dụng tải trọng lên mặt đất đã
gia cố thấy có sự tập trung tải trọng trên các cột ba lát.
Vật liệu của cột sẽ làm việc làm tơng tự trong thiết bị nén ba trục: áp lực hông do

tác dụng của nền đất thiên nhiên và tải trọng dọc trục tác dụng từ trên bề mặt.
Xử lý bằng cột ba lát thì có thể tăng độ ổn định của nền đất thiên lên nhiều cũng
nh giảm đợc độ lún của công trình một cách đáng kể.
Tuy nhiên do giá thành còn cao (khoảng 220 F/m) nên ngay ở Pháp cũng chỉ dùng
để gia cố cục bộ nền móng th để xử lý các đoạn đờng vào cầu, móng nhà, móng kho
xilô v.v
Trong thực tế thờng khó khăn nắm chắc đợc tình hình cụ thể của các cột ba lát,
vì vậy cần tổ chức kiểm tra cẩn thận việc thi công tại hiện trờng, nhất là:
-
Kiểm tra thể tích của đá ba lát chèn vào từng cao trình của cột
-
Kiểm tra tình hình cải thiện tình chất cơ học của đất yếu.
ở Việt Nam gần đâyđã áp dụng phơng pháp cột ba lát để xử lý nền móng nhà ở
Hà Nội, Hải Phòng (cũ) có kết quả tốt.
- 160 -
8.4.2. Cột đất gia cố vôi và cột đất gia cố xi măng.
Từ lâu ta đã biết nếu trộn đất sét với một lợng vôi, xi măng hoặc chất liên kết vô
cơ tơng tự thì sẽ đợc một vật liệu có tính chất cơ học cao hơn hẳn đất không gia cố.
Kỹ thuật đất gia cố vôi đầu tiên đợc áp dụng và phát triển mạnh mẽ trong việc
xây dựng các móng đờng. Gần đây ngời ta bắt đầu áp dụng kỹ thuật này để cải thiện
tính chất cơ lý của đất sét yếu trong nền thiên nhiên.
Trớc đây ngời ta thờng gia cố nền đất yếu bằng cọc vôi. Để thi công cọc vôi,
ngời ta đào (hoặc khoan) lỗ có đờng kính 30-50cm cách nhau 2-5 m rồi cho vôi cục
cha tôi vào. Khi tác dụng với nớc vôi sống đợc tôi sẽ tăng thể tích (có khi tăng đờng
kính cọc lên 60-80%), do đó có tác dụng nén chặt đất xung quanh. Đồng thời vôi còn tác
dụng gia cố đất xung quanh cọc làm tăng cờng độ, hút nớc rồi toả nhiệt, làm nớc bốc
hơi và làm giảm độ ẩm của đất yếu xung quanhcọc vôi. Tuy nhiên, do độ ẩm của đất nhỏ
nên sự lan truyền của vôi trong khối đất bị hạn chế, nên việc cải thiện tính chất của đất
yếu của cột vôi còn rất cục bộ.
Để khắc phục nhợc điểm này, năm 1975, các chuyên gia Thụy Điển đã trực tiếp

trộn vôi với đất sét mềm ngay trong nền đất yếu, làm thành các cọc đất gia cố vôi. Kỹ
thuật thi công của gia cố vôi của Thụy Điển là xây dựng ngay trong nền đất yếu các cột
đờng kính 50 cm bằng một thiết bị trộn đặc biệt, kiểu khoan đĩa hoặc thiết bị giống nh
thiết bị khuấy trứng khổng lồ. Khoan đợc xoắn vào trong đất đến độ sâu yêu cầu tơng
ứng với chiều dài thiết kế của cọc và đợc rút lên khi xoay ngợc chiều. Tốc độ quay và
khả năng chuyển vật liệu (có thể chuyển vào khoảng 7 10 % vôi sống và trộn nó với đất
dính) đợc điều chỉnh thích ứng với bớc của dụng cụ để giảm sự xáo động của đất. Vôi
sống sẽ đợc chuyển đồng thời với khí nén từ hệ thống xi lô qua ống dẫn trong cần khoan
vào trong đất. Tốc độ rút lên (Có liên quan với hiệu quả khuấy trộn) có thể điều khiển
theo tính chất của đất. Quá trình khuấy trộn đồng thời cũng làm chặt đất trong cọc. Tác
dụng ấy giữa vôi và đất xảy ra, quá trình rắn chắc của đất gia cố phát triển theo thời gian
tạo thành các cọc có sức chịu tải nhất định.
Một trong những thiết bị thờng dùng để thi công cọc đất gia cố vôi ở Thụy Điển
hiện nay là máy LPS 3 do hãng Linden Alimak sản xuất (hình 8-30). Máy này đã đợc
nhập vào Việt Nam và đợc viện khoa học kỹ thuật xây dựng kết hợp với Liên hiệp các xí
nghiệp thi công cơ giới nghiên cứu sử dụng thành công trong việc thi công cọc đất gia cố
vôi và cọc đất gia cố xi măng đờng kính 500 mm sâu 10 m
- 161 -

Hình 8-30 Máy thi công cọc đất gia cố vôi (xi măng) LPS-3
a) Sơ đồ; b) Mũi khoan; c) Dạng chung
Vật liệu gia cố trong cột đất là vôi bột cha tôi có cỡ hạt 0,2 mm. Tác dụng của
vôi chủ yếu là để tăng sức chống cắt và để giảm tính nén lún của đất. Những thay đổi này
về tính chất cơ học của đất xảy ra rất nhanh do quá trình trao đổi ion và tôi vôi trong đất.
Tiếp theo là quá trình thuỷ hoá xi măng và silicat hoá.
Khi gia cố bằng xi măng, quá trình thuỷ hoá xi măng và tạo ra khung cứng trong
đất là chủ yếu và xảy ra ngay sau khi khuấy trộn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau 3
tháng đất gia cố vôi đạt đợc khoảng 80% giá trị cờng độ cần có. Đối với đất gia cố xi
măng thì quá trình trên đạt đợc trong vòng 1 tháng (hình 8-31).
Lợng vật liệu gia cố với một số đất thờng gặp ở Việt Nam vào khoảng 8 12%

khối lợng đất khô.
Đất đợc gia cố bằng vôi hoặc xi măng khá rắn chắc, có hệ số nén thấp, sức chống
cắt của đất sét gia cố có thể 10 daN/cm
2
, tăng hơn 50 lần đất cha gia cố.
Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy đối với đất sét hữu cơ và đất nằm trong nớc sự
tăng cờng độ chống cắt do vôi và xi măng sinh ra là tơng đối nhỏ. Trong đất á sét thì
việc gia cố làm tăng sức chịu tải rõ rệt (hình 8-32).

- 162 -

Hình 8-31: Sự phát triển cờng độ của
đất gia cố vôi (a) và của đất gia cố xi măng (b) (Đất sét Hà
nội có
6,12
d
=
KN/m
3
; W
L
=47,5 %; W
p
= 27,5 %).
Hình 8-32: Tác dụng của vôi và
xi măng đến cờng độ của đất.
Theo kinh nghiệm bớc đầu có thể các định sức chịu tải của các cột đất gia cố
trong công thức:
(
)

u
2
CD25,2DHQ +=

Tuy nhiên sức chịu tải của các cột này phụ thuộc vào cờng độ chịu nén của vật liệu làm
cọc. Khi thiết kế có thể tính gần đúng tải trọng cho phép của một cột đơn theo công thức
thực nghiệm sau:
[]
(
)
F
3q2.A
q
hc

+
=

Trong đó:
A Tiết diện ngang của cọc;
q
c
Cờng độ nén một trục của đất gia cố sau 3 tháng
h

- áp lực hông;
F Hệ số an toàn, bằng 1,2
ữ 1,5.
- 163 -

Hình 8-33: Sự phát triển cờng độ củađất gia cố.(Đất sét
Hà Nội có
d

= 13 KN/m
3
;W
0
=45%; W
L
=37%; I
P
=
13;

fu
=0,16 daN/cm
2
).
Việc kiểm tra chất
lợng sức chịu tải của cọc ở
trong phòng thí nghiệm có thể
tiến hành bằng thí nghiệm
xuyên hình nón, cắt cánh, nén
không nở hông.
ở hiện trờng
thì tiến hành bằng thí nghiệm
xuyên tĩnh, xuyên động, cắt
cánh, thí nghiệm nén bàn
xoắn. Những thí nghiệm này

cho phép xác định sức chống
cắt của cột suốt chiều dài nằm
trong lớp đất. Tơng quan giữa
cờng độ giới hạn của cột gia
cố vôi (hoặc đất ximăng) q
u
với
sức chống cắt C
u
của nó có thể tham khảo ở bảng 8-12.
Kết quả nén tĩnh cột đất ximăng cho thấy cờng độ nền đất tăng lên 2
ữ3 lần so với
khi cha gia cố trong đó phần đất nền không có cột cũng tăng lên 2ữ3 lần so với khi cha
gia cố trong đó phần đất nền không có cột cũng thu nhận đợc 20
ữ40% tải trọng.
Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy hệ số thấm của đất vôi và đất ximăng khá lớn
(K= 10
-2
ữ10
-4
cm/s). Vì vậy các cột này đóng vai trò của các cột thoát nớc thẳng đứng,
tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất.
Bảng 8-12
Tơng quan giữa q
u
và c
u
của cọc đất gia cố vôi và ximăng (Brom va Boman)
Trong phòng thí nghiệm Ngoài hiện trờng
Tơng quan giữa

qu và cu
Khi xác định cu
bằng phơng pháp
Tơng quan giữa
qu và cu
Khi xác định Cu bằng
phơng pháp
qu = 1,0 cu Cắt cánh q
u
= 0,5 cu Cắt cánh
qu = 1,0 cu Xuyên hình nón q
u
= 0,05 qx
Sức kháng xuyên đầu
mũi nén
qu = 2,0 cu Nén nở hông q
u
= 0,01 qn (qn- cờng độ cực hạn)
Sử dụng các cột đất gia cố vôi và gia cố ximăng là một phơng pháp xử lý nền đất
yếu có hiệu quả và đợc sử dụng khá rộng rãi vào việc gia cố các nền đất yếu các công
trình xây dựng dân dụng. Hàng vạn cột đất gia cố ximăng thi công bằng máy LPS-3 để gia
cố nền những nhà nhiều tầng ở Hà Nội (nh Viện Hán Nôm, nhà ở tại Ngọc Khánh,
UBND huyện Thanh Trì) đã mang lại hiệu quả giảm giá thành, tiết kiệm hàng trăm tấn
sắt thép so với các giải pháp thông thờng khác.
- 164 -
8.4.3. Nền đờng đắp trên cọc
Để giảm bớt tải trọng mà nền đất
yếu dới nền đắp phải thu nhận
có thể sử dụng nền cọc để truyền tải trọng từ nền đờng xuống lớp đất cứng, hoặc truyền
đến một độ

a)
b)

Hình 8-34: Nền đắp trên cọc sâu nhất định có đủ cờng độ a) Cọc độc lập. trong lớp đất yếu (móng cọc
ma sát) b) Cọc có bệ liên kết bằng tấm bê tông cốt thép
Có 2 phơng pháp đắp nền đờng trên cọc:
-
Đắp nền đờng trực tiếp trên đầu các cọc (hình 8-34 a)
-
Đắp nền đờng trên tấm bê tông liên kết đầu các cọc (hình 8-34.b)
Gia cố nền đất yếu dới đáy các công trình bằng cách sử dụng các cọc tre, cọc
chàm là kỹ thuật lâu đời, đã đợc ông cha ta tiến hành trớc tất cả biện pháp đã viết ở
chơng này.
Đầu thế kỷ XVIII, ở Hà Lan đã xây dựng nhiều đoạn đờng qua đầm lầy bằng
cách gia cố nền đất yếu bằng hệ thống các cọc gỗ.
ở nớc ta nhiều nền móng nhà cửa và
công trình làm trên nền đất yếu đã đợc xử lý bằng cách đóng cọc tre (ở miền Bắc) hoặc
cọc tràm (ở miền Nam). Nhà thờ đá Phát Diệm đồ sộ đã đợc xây dựng trên nền đất yếu
sau khi gia cố bằng cách đóng cọc tre. Tuy nhiên cọc tre thờng chỉ thích hợp để gia cố
các nền đất yếu dày 2 3m.
Phơng pháp tính toán sức chịu tải của các cọc dới nền đắp gần giống nh
phơng pháp tính móng cọc của các kết cấu công trình có xét đến các hiện tợng liên
quan đến đất yếu (ma sát âm, lực đẩy ngang của đất trên cọc)
8.4.4. Phơng pháp cố kết động
Phơng pháp cố kết động do Louis Ménard đề suất từ năm 1970. Nguyên lý cơ
bản của nó là tác dụng các lực xung kích năng lợng lớn trên bề mặt của đất yếu để cải
thiện các đặc trng cơ học của đất theo chiều sâu.

Trong thực tế đó là phơng pháp thả rơi tự do một vật nặng khối lợng từ 10 đến
20 tấn (cá biệt đến 140 tấn) từ độ cao 15m-20m trên bề mặt nền đất cần gia cố theo các

đỉnh của mạng lới ô vuông đợc xác định phụ thuộc vào hiện trờng cần xử lý và vào
công trình tơng lai.
Việc thả đầm đợc tiến hành nhiều lần đợc kéo dài từ vài ngày đến vài tuần tuỳ
theo hệ số thấm của đất cần gia cố.
Phơng pháp này thờng đợc áp dụng để gia cố đất yếu thuộc loại cát, đất có tính
lún sập và đất đắp có hệ số bảo hoà là S
r
< 0,7. Đã thí nghiệm nhiều lần để gia cố đất sét
nhng kết quả còn phân tán. Những kết quả nghiên cứu gần đây đã dẫn đến việc phối hợp
- 165 -
giữa phơng pháp cố kết động với phơng pháp cọc cát (hoặc các đờng thấm chế tạo
sẵn) để xử lý các nền thiên nhiên bằng đất sét bão hoà nớc.
Để đầm chặt đất bằng phơng pháp cố kết động cần phải xác định qua 2 chỉ tiêu
quan trọng là độ ẩm tốt nhất và độ chối đầm nén. Độ ẩm tốt nhất đợc xác định bằng thí
nghiệm đầm nén tiêu chuẩn trong cối Proctor. Độ chối là độ lún đàn hồi của nền đất sau
lần đầm. Khi mà độ chối của hai lần đầm liên tiếp giống nhau thì ta có độ chối đầm nén.
Để xác định trị số độ chối tại hiện trờng ngời ta đóng các đinh thép đờng kính 20
25mm, dài 350 400 mm vào trong đất trớc khi đầm để theo dõi độ lún sau mỗi lần
đầm. Theo kinh nghiệm, độ chối đầm nén ứng với độ ẩm tốt nhất có thể lấy bằng 1 2 cm
với đất sét và từ 0,5-1cm với đất cát. Thờng thì có thể đạt đợc độ chối đầm nén sau 5-12
lần thả đầm.
Trị số độ lún của đất khi đầm nén là tiêu chuẩn để ứng dụng phơng pháp này.
Kinh nghiệm cho thấy áp dụng phơng pháp cố kết động sẽ hợp lý khi độ lún của đất sau
đầm nén lớn hơn 5 cm đối với đất cát và 8 cm đối với đất sét.
Trình tự thi công theo phơng pháp cố kết động nh sau: Chuẩn bị, chọn đờng
kính và trọng lợng đầm, tiến hành đầm và kiểm tra chất lợng đầm tại hiện trờng.
Chiều cao đất đắp thực tế phải bằng chiều cao thiết kế cộng thêm chiều cao đất sẽ
lún xuống sau khi đầm. Bề mặt khu vực cần xử lý phải bằng chiều rộng đáy nền đờng
cộng thêm mỗi bên 0,5 m.
Đờng kính d (m) cuả quả đầm có thể xác định theo công thức gần đúng

d= K.h
nc

Trong đó: K Hệ số phụ thuộc vào loại đất. (đất sét thiên nhiên K =1, đất sét đắp
K = 0,85, á sét K = 0,75 0,8, á cát K = 0,7, cát K = 0,65)
h
nc
Chiều sâu nén chặt cần thiết (m).
Trọng lợng của đầm Q(t) có thể tính theo công thức
Q = 1,2 d
2
(đối với cát)
Q = 1,6.d
2
(đối với đất sét).
Trong đó: d- Đờng kính của đầm (m)
Hình 8-35: giới thiệu 2 trờng hợp xử lý nền đất yếu bằng phơng pháp cố kết
động đã dùng ở Bangladesh (a) và ở CHLB Đức (b).
Do thiết bị cồng kềnh, chi phí vận chuyển cao nền thờng áp dụng phơng pháp
này cho các hiện trờng có khối lợng từ vài ngàn m
2
trở lên. Cũng cần lu ý là khi thả
đầm sẽ gây chấn động ảnh hởng đến các công trình xung quanh.
- 166 -

H×nh 8-35: Xö lý nÒn ®Êt yÕu b»ng ph−¬ng ph¸p cè kÕt ®éng.