nghiên cứu ứng dụng túi vải địa kỹ thuật trong xây dựng đê quai lấn biển tiên lãng - hải phòng

- 1 -

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, việc lấn biển đã trở thành chiến lược lâu dài của nước ta và nhiều
nước trên thế giới. Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước trước sức
ép quỹ đất dành cho công nghiệp ngày càng thu hẹp, việc quai đê lấn biển là rất cấp
thiết.
Việt Nam với hàng ngàn đảo và quần đảo chiều dài bờ biển dài trên 3000km kéo
dài từ Bắc vào Nam vị trí thuận lợi để phát triển kinh tế ven biển và xây dựng cơ sở hạ
tầng ven biển. Chính vì vậy đòi hỏi chúng ta phải xây dưng cơ sở hạ tầng để bảo vệ
các khu dân cư và các đặc khu kinh tế các khu công nghiệp ven biển.
Việt Nam với 24 tỉnh có đê biển chạy dài từ Quãng Ninh tới Kiên Giang, hệ
thống đê bảo vệ cho sản xuất công, nông nghiệp nuôi trồng thủy sản và nhân dân sống
ven biển, Những năm gần đây nhiều đoạn đê biển bị sạt lở và lún sụt do yếu tố khí hậu
gây ra như lũ lụt, bão lớn và hiện tượng sóng thần hết sức nghiêm trọng. Để lại hậu
quả nặng nền cho nhân dân sinh sống ven biển, làm thiệt hạ về kinh tế và hư hỏng cơ
sở hạ tầng ven biển, thay đổi hệ sinh thái ven biển.
Để bảo vệ dân cư và cơ sở vật chất ven biển việc xây mới và cải tạo hệ thống đê
biển hiện có rất cần thiết và cực kì quan trọng. Hệ thống đê biển nước ta được hình
thành qua nhiều thế hệ, phần lớn là thi công thủ công, vật liệu đắp đê không đạt được
tiêu chuẩn về cấp phối hạt, vấn đề lún sụt đê biển không thể tránh khỏi, do thân đê
được đắp trên nền đất yếu. Do đó việc sửa chữa và cải tạo gặp rất nhiều khó khăn.
Giải pháp sử dụng túi vải địa kỹ thuật để xử lý các sự cố và làm mới các tuyến đê
biển hiện nay là 1 giải pháp hợp lý. Với khả năng chịu kéo và phân bố đều áp lực nên
đất nền giảm được hiện tượng lún không đều. Bên cạnh đó sử dụng túi vải địa kỹ thuật
tận dụng được vật liệu địa phương cát biển nguồn vật liệu dồi dào, vật liệu bơm vào túi
có thể bơm liên tục cho tới khi đầy túi mà không cần dừng lại chờ cố kết. Bên cạnh đó
việc thi công túi vải địa kỹ thuật đơn giản, thi công chủ yếu bằng máy.
Đề tài tập trung nghiên cứu tính toán túi vải cường độ chịu lực và khả năng làm
việc với nền đất yếu khi quai đê lấn biển. Từ đó đưa ra những kiến nghị cần thiết khi

- 2 -

ứng dụng giải pháp này trong thực tế xây dựng công trình lấn biển. Do đó đề tài:
"Nghiên cứu ứng dụng túi vải địa kỹ thuật trong xây dựng đê quai lấn biển Tiên
Lãng - Hải Phòng". có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Hệ thống hóa cơ sở lý luận về công nghệ thi công đê biển bằng vật liệu địa
phương chứa trong các túi vải địa kỹ thuật, trong xây dựng đê biển và phân tích cơ chế
làm việc kết cấu đê biển đó với đất nền yếu.
Nghiên cứu, tính toán xác định những thông số hình học của túi vải, ứng suất trên
bề mặt túi từ đó lựa chọn thông số thiết kế cho túi, đánh giá ổn định, lún tổng thể của
thân đê biển túi vải chứa cát trên nền đất yếu.
Dùng phần mền GeoCoP(3.0) bộ phần mềm chuyên dụng được phát triển bởi
công ADAMA - Engineering - Hoa Kỳ dùng tính toán thảm vải địa kỹ thuật và túi vải
địa kỹ thuật, và phần mềm PLAXIS 8.2 là phần mềm chuyên dụng về tính toán Địa kỹ
thuật của hãng phần mềm Địa kỹ thuật Quốc tế PLAXIS BV Hà Lan.
PLAXIS 8.2 được xây dựng trên cơ sở phân tích các bài toán Địa kỹ thuật bằng
phương pháp phần tử hữu hạn. Có thể giải quyết được các bài toán phân tích ứng suất
biến dạng, đánh giá ổn định về cường độ của khối đất đá, các bài toán thấm và cố kết
theo thời gian với các mô hình thành phần mới. Các mô hình này mô phỏng đặc tính
phi tuyến của đất và sự phụ thuộc thời gian của môi trường đất đá.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp sử dụng túi vải địa kỹ thuật chứa lõi cát để làm thân đê
biển thay cho vật liệu truyền thống ông cha ta sử dụng.
Dùng bộ phần mềm Plaxis (8.2) để tính toán các dạng mặt cắt đê biển cổ điển
truyền thống và hiện đại trên nền đất yếu từ đó lựa chọn kết cấu thân đê biển.
Dùng bộ phần mềm GeoCoP(3.0) để tính toán túi vải địa kỹ thuật áp dụng thi
công đê biển.
Bài toán ứng dụng tính toán cho thân đê quai lấn biển huyện Tiên Lãng Hải

Phòng.


- 3 -

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Ứng dụng túi vải địa kỹ thuật cho các công trình lấn biển, đê biển và các công
trình bảo vệ bờ.
Nghiên cứu nền đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu như xử lý bằng biện
pháp kết cấu công trình, xử lý móng công trình và đặc biệt là xử lý nền công trình.
Sử dụng phần mềm GeoCop(3.0) để tính toán các thông số của túi vải.
Sử dụng phần PLAXIS 8.2 được xây dựng trên cơ sở phân tích các bài toán địa
kỹ thuật bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Có thể giải quyết được các bài toán phân
tích ứng suất biến dạng, đánh giá ổn định về cường độ của khối đất, các bài toán thấm
và cố kết theo thời gian với các mô hình thành phần mới.
5. Kết quả đạt được
Tổng quan được tình hình đê biển của nước ta và đê biển của các nước trên thế
giới.
Tổng kết được vấn đề nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đất yếu để xây
dựng công trình.
Tính toán được kích thước và độ bền của túi vải địa kỹ thuật, từ kết quả tính toán
đó tính toán lún cho toàn bộ thân đê
Sử dụng thành thạo hai phần mềm chuyên dụng tính toán địa kỹ thuật là: phần
mềm GeoCop(3.0) và phần mềm PLAXIS 8.2.
6. Nội dung chính của luận văn
Chương I: Tổng quan về đê biển và các công trình bảo vệ bờ biển
Chương II: cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán túi vải địa kỹ thuật trong
xây dựng công trình.
Chương III: Tính toán túi vải địa kỹ thuật, ổn định tổng thể, tính lún và biên pháp
thi công công trình đê quai lấn biển Tiên Lãng – Hải Phòng

Kết Luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục tính toán


- 4 -

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐÊ BIỂN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN
1.1 Tổng quan về đê biển Việt Nam
Nước ta có đường bờ biển dài hơn 3600km, trải dài từ Móng Cái đến Hà Tiên.
Trong đó có 1400km trực tiếp với biển. Bờ biển có nhiều vùng vịnh và nhiều cửa sông
đổ ra biển, tạo nên nhiều cồn cát và bãi cát như Bãi Cháy (Quãng Ninh), Đồ Sơn (Hải
Phòng), Sầm Sơn (Thanh Hóa), Cửa Lò (Nghệ An)…
Đê biển Việt Nam được hình thành qua nhiều thế hệ với quy mô khác nhau có
nhiệm vụ bảo vệ an toàn và ổn định đời sống dân cư ven biển, các khu du lịch, các
vùng sản xuất nông nghiêp, nuôi trồng thủy sản… Hầu hết các tuyến đê hiện nay làm
bằng đất, mái đê được bảo vệ bằng trồng cỏ hoặc lát đá. Các tuyến đê được củng cố và
nầng cấp do nhân dân bỏ công đắp và nhà nước hổ trợ kinh phí. Một số tuyến đê bờ
biển bị sạt lở đã được kè lát mái bảo vệ, kè lát mái được làm bằng đá hộc, lát khan
trong khung bê tông cốt thép hoặc trong khung đá xây. Dưới lớp đá hộc được thiết kế
tầng lọc ngược cấu tạo gồm dăm lót dày 10 đến 15cm, cát lót dày 10cm và lớp vải địa
kỹ thuật.
Hệ thống đê sông, đê biển hiện nay chỉ mới có thể đảm bảo an toàn ở mức độ
nhất định tuỳ theo tầm quan trọng về nhân sinh, kinh tế từng khu vực được bảo vệ, một
số tuyến đê đã được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua các dự án PAM và các dự
án hỗ trợ của ADB có thể chống với gió bão cấp 9 và mức nước triều tần suất 5%,
nhiều tuyến chưa được tu bổ, nâng cấp chỉ có thể đảm bảo an toàn với gió bão cấp 8.
Mặt khác, do điều kiện kinh tế việc đầu tư chưa được tập trung đồng bộ, kiên cố, lại
chịu tác động thường xuyên của mưa bão nên hệ thống đê, kè biển vẫn tiếp tục bị

xuống cấp như đê biển tại các tỉnh Miền Trung, Nam Định, Hải Phòng, Thanh Hoá, Hà
Tĩnh. Việc quy hoạch tuyến đê và tiêu chuẩn an toàn đê biển chưa được đề cập đầy đủ.
Theo xu thế phát triển chung, vùng ven biển nước ta là một vùng kinh tế trọng
điểm năng động và ngày càng đóng vai trò quan trọng hơn trong nền kinh tế quốc dân
và an ninh quốc phòng. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ về công nghiệp, du lịch,
việc chuyển đổi cơ cấu sản xuất (tăng nuôi trồng thuỷ, hải sản) và khôi phục các làng

- 5 -

nghề truyền thống, thì tuyến đê nói chung và đê biển nói riêng sẽ không chỉ có mục
tiêu ngăn lũ, ngăn mặn chung mà còn phải kết hợp đa mục tiêu, vừa ngăn lũ, kiểm soát
mặn bảo đảm an toàn dân sinh, kinh tế cho vùng đê bảo vệ, đồng thời kết hợp là tuyến
đường giao thông ven biển quan trọng phục vụ phát triển kinh tế, du lịch, an ninh quốc
phòng. Hệ thống đê biển cần phải được quy hoạch, đưa tiêu chuẩn an toàn theo trình
độ thế giới trong điều kiện Việt Nam.
Bên cạnh đó sự biến đổi khí hậu toàn cầu, đê biển có tầm quan trọng trong việc
ngăn mặn giữ ngọt, chống biển lấn, khai hoang chống lũ lụt bảo vệ các vùng đất ven
biển bảo vệ các đặc khu kinh tế quan trọng.
1.2 Tình hình đê biển trên thế giới
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, vật liệu mới và máy
móc thi công hiện đại trên thế giới đã xây dựng nhiều tuyến đê biển. Điển hình như
tuyến đê biển Saemangeum Hàn Quốc, Đê biển Afsluitdijk Hà Lan…
Đê biển Saemangeum bao quanh một vùng biển có diện tích 401 km2 Với chiều
dài 33,9 km, nó nằm giữa biển Hoàng Hải và cửa sông Saemangeum.
Đê biển Afsluitdijk với tổng chiều dài hơn 32km, rộng 90m, cao hơn mực nước
biển trung bình là 7,25m. Công trình này chạy dài từ mũi Den Oever thuộc tỉnh Noord
Holland lên đến mũi Zurich thuộc tỉnh Friesland. Công trình được thi công trong vòng
sáu năm, từ 1927 đến 1933.
Đê biển Deep Bay ở Hongkong dài 3,5km, để đảm bảo mái đê ổn định trong thời
gian ngắn, không cho đất mới đắp lún xuống nền bùn, đồng thời để tiết kiệm đất đắp

người ta đã sử dụng vải địa kỹ thuật với 3 chức năng: bảo vệ, phân cách và gia cố đất yếu.
Đê bảo vệ thành phố New Orleans (Mỹ) người ta đã dùng vải địa kỹ thuật
Nicolon trải trên nền đất yếu để giảm kích thước-tiết kiệm khối lượng đắp
Việc bảo vệ đê biển, bờ biển được các nước có bờ biển đặc biệt quan tâm nhất là
các thành phố ven biển. Đê biển ngoài tác dụng bảo vệ bờ còn tạo vùng trú ẩn cho tàu
thuyền bảo vệ cảnh lớn khi có gió bão.

- 6 -

1.3 Các công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam
Đê biển Việt Nam được hình thành từ rất sớm nhằm bảo vệ sản xuất nông nghiệp
và nuôi trồng thủy hải sản. Các tuyến đê biển được tạo thành từ những vùng đất rộng
lớn cơ bản kép kín cùng với đê sông, hằng năm các tuyến đê biển vẫn được củng cố
nâng cấp.
Hiện nay việc đầu tư nâng cấp cải tạo các tuyến đê kè bảo vệ bờ biển rất được
quan tâm từ kinh phí cũng như các giải pháp kỹ thuật, vật liệu mới và kết cấu công
trình. Tuyến đê biển cải tạo và nâng cấp vẫn là đê bằng vật liệu đất đắp hoặc đá đổ
chưa có đột phá lớn trong việc thay đổi vật liệu thân đê. Bảo vệ mái đê bằng cấu kiện
bê tông cốt thép tự chèn có liên kết ngàm với nhau. Chân kè thường là ống buy lõi đá
hộc hoặc lăng thể đá hộc.
Với điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, điều kiện kinh tế chưa cho phép đê biển Việt
Nam đang thi công và trong tương lai gần vẫn tính toán thiết kế cho nước tràn qua
đỉnh đê với lưu lượng cho phép. Tuy nhiên vật liệu xây dựng đê biển chủ yếu là đất
mềm yếu rời rạc đặt trên nền đất yếu do đó nước tràn qua đỉnh thường làm hư hỏng
công trình. Vấn đề đặt ra là nghiên cứu kết cấu thân đê nhăm đảo bảo an toàn cho toàn
tuyến đê trong mọi điều kiện khí hậu.
1.3.1 Hình dạng kích thước
Mặt cắt đê ở 3 miền có sự khác nhau rõ rệt:
Miền bắc: mặt cắt đê có dạng hình thang, mặt đê có bề rộng từ B=3÷5m, đê phía
biển có hệ số mái m=3÷4 mái phía đồng và khu dân cư m=2÷3, cao độ đỉnh đê biển

miền bắc thay đổi trong khoảng +(4÷5)m.Với cao độ này đê biển chống được mực
nước dâng tổng hợp ứng với tần suất p=5% và có gió bão cấp 9.
Miền trung: các tỉnh miền trung thường gặp nhiều thiên tai bão lụt, địa hình có độ
dốc lớn nên thời gian tập trung nước lũ rất nhanh mùa mưa các sông đổ ra biển nhanh
nên mực nước biển dâng cao làm nhiễm mặn đồng ruộng ngập cơ sở hạ tầng các vùng
ven biển. Mặt cắt đê cũng có dạng hình thang bề rộng đỉnh đê B=1,5÷3m, mái đê phía
biển m=2÷2,5; mái đê phía đồng m=1,5÷2; cao độ đỉnh đê biến đổi từ +(1,5÷4). Cục
bộ có những tuyến cao hơn như Nghi Xuân (Hà Tĩnh) là +4,5÷5,0m.

- 7 -

Miền Nam: đê biển bị chia cắt thành nhiều đoạn ngắn bởi có nhiều sông nhỏ đổ
ra biển và nhiều cồn cát lớn. Mặt cắt đê biển không đồng bộ, có những tuyến đê bề
rộng đỉnh đê B=2÷3m, bên cạnh đó có những tuyến đê biển bề rộng đỉnh đê B=6÷8m,
mái đê rất dốc về cả hai phía (m=1÷2) một số tuyến đê biển quan trọng thì hệ số mái
có thể đạt được (m=1,75÷2), cao độ đỉnh đê nhìn chung còn rất thấp có nới còn thấp
hơn mực nước triều cao nhất, điển hình là tuyến đê phía đông tỉnh Cà Mau.
1.3.2 Vật Liệu đắp thân đê
Miền Bắc: thân đê được đắp bằng đất thịt, đất phù sa cửa sông, một số tuyế đê
đắp bằng đất lẫn cát. Một số đoạn đê đắp hoàn toàn bằng đất cát như đê Hải Thịnh,
Hải Hậu, Nam Định. Một số tuyến đê phía trước có bãi sú vẹt chắn sóng.
Miền Trung: thân đê được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, có tuyến được đắp bằng
đất sét pha cát. Một số tuyến nằm sâu phía trong thì thân đê được đắp bằng cát như các
tuyến đê huyện Quãng Xương, Diễn Châu, Kỳ Anh, Vĩnh Trinh…
Miền Nam: đất đắp đê tùy theo chất đất của từng vùng, các loại đất thường được
sử dụng để đắp đê là: đất thịt nhẹ, đất thịt nặng, đất pha sét, pha cát bùn nhão… Tuyến
đê đắp trên nền đất yếu thường là bùn. Vì vậy khó xây dựng được các công trình kiên
cố như các cống ngăn triều, các công trình bảo vệ đồng ruộng.
1.3.3 Lớp bảo vệ mặt đê phía giáp biển
Miền Bắc: Phần lớn được bảo vệ bằng cỏ, những đoạn chịu trực tiếp của sóng

được bảo vệ bằng kè đá lát mái, lát tấm bê tông đúc sẵn hoặc đá hộc lát khan trong các
khung xây chia ô cắt khớp.
Miền Trung: hầu hết được bảo vệ bằng trồng cỏ, một số đoạn những năm gần đây
xây dựng cứng hóa được kè lát mái hoặc lát tấm bê tông đúc sẵn. ngoài ra tuyến đê
chịu ảnh hưởng trực tiếp của sóng biển phía trước chân đê còn được bảo vệ bằng các
rừng sú vẹt, đước phá sóng.
1.4 Những sự cố hư hỏng đê biển thường gặp
Nhìn chung đê biển Việt Nam vùng chịu ảnh hưởng lớn nhất và bất lợi nhất là đê
biển miền Bắc và miền Trung, khí hậu biến đổi nhiều và chịu ảnh hưởng của rất nhiều
trận bão và lũ lớn trong năm. Đê biển Nam bộ ít chịu ảnh hưởng của các điều kiện tự

- 8 -

nhiên bất lợi nhưng chịu ảnh hưởng trực tiếp của sóng biển cao hơn so với các yếu tố
của sông.
Hệ thống đê biển Việt Nam hiện nay chỉ đủ điều kiện đáp ứng chịu được cơn bão
cấp 9 và mực nước triều trung bình, chưa đủ để áp ứng được vấn đề biến đổi khí hậu
toàn cầu.
Các dạng hưu hỏng thường gặp là:
Những đoạn đê trực diện với biển, chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão, triều
cường và sóng lớn, thường rất dễ bị sạt sập, có trường hợp mái sạt sập và sóng cuốn
trôi 1/3÷1/2 thân đê. Sạt sập là hiện tượng phổ biến nhất của đê biển Việt Nam, không
phải chỉ đối với các tuyến đê được đắp bằng cát có tầng lọc ngược và lớp chống thấm,
mà đối với những đoạn đê có lát đá kè mái hoặc tấm lát bê tông tự chèn bảo vệ mái.
Những đoạn đê có kết cấu bảo vệ yếu, sóng sẻ làm sập mái đê phía biển. Những
đoạn đê bảo vệ cứng phía biển, do cấp đê biển chưa đáp ứng được tần suất thiết kế nên
sóng leo tràn qua đỉnh đê làm hư hỏng mái đê phía đồng có thể dẫn đến hiện tượng vỡ đê.
Nhiều đoạn đê trước đây có rừng chắn sóng nên đoạn đê cơ bản vẫn đảm bảo an
toàn trước điều kiện bất lợi của tư nhiên. Hiện nay rừng chắn sóng bị phá hủy, đê chịu
trực tiếp của sóng và thủy triều. Do vậy nếu không được nâng cấp và bảo vệ sẻ có

nguy cơ vỡ đê.
Trường hợp lũ lớn, lượng nước phía đồng tập trung nhanh do lưu lượng thoạt lũ
của cửa sông không kịp, sóng và triều ở mực nước biển thấp đây cũng là nguyên nhân
gây ra vỡ đê.
Những đoạn đê có nền yếu khi nước triều lên rồi xuống rất nhanh, dòng chảy do
triều sẽ moi rỗng nền dẫn đến sạt lở hoặc sập đê ở những đoạn xung yếu.
1.5 Các phương pháp xây dựng đê biển truyền thống
Đê biển và đê cửa sông ở Việt Nam được hình thành từ những năm 30 của thế kỷ
trước, một số tuyến đê khu vực ven biển Nam Bộ từ Vũng Tàu đến Kiên Giang được
hình thành sau giải phóng Miền Nam năm 1975. Do điều kiện kinh tế, khoa học công
nghệ chưa phát triển nên phần lớn đê biển Việt Nam hiện có đc đắp bằng thủ công vật
liêu đắp tại chổ, hàm lượng cát và đất á cát khá cao.

- 9 -

Những tuyến đê được xây dựng trước đây phần lớn do tự phát, manh múi không
có quy hoạch tổng thể. Thi công thủ công do nhân dân tự làm với vật liệu đắp tại chổ,
phương tiện đắp thô sơ chủ yếu là sức người và sức kéo của trâu bò. Đất đổ cao dần
thành đê, khối đắp không được đầm nén. Kích thước đê không được áp dụng theo một
quy định quy phạm nào. Do đó đê biển chỉ mới bảo vệ đc với hệ số an toàn rất bé.
Thân đê biển là bộ phận quan trọng của đê biển, nó chịu tải trọng chính của đê
biển. Ông cha ta trước đây thường sử dụng vật liệu thông thường là đất tốt, có chỉ tiêu
cơ lý đảm bảo ổn định cho đê. Đất đắp đê thường khai thác ở các mỏ vật liệu nằm xa
vị trí công trình.
Tuy nhiên hiện nay các dự án đê biển đều có xu hướng lấn ra biển do đó khi đắp
đất trong nước rất khó khăn. Để thuận tiện cho xây dựng và giảm giá thành công trình
nghiên cứu dùng vật liệu tại chổ để đắp đê biển, loại vật liệu này thường là cát, á cát, á
sét có hệ số rỗng lớn và độ ngậm nước cao.
1.6 Khái quát chức năng và tính chất vật lý của vải địa kỹ thuật
1.6.1 Chức năng của vải địa kỹ thuật

Trong các loại công trình đất, vải địa kỹ thuật thực hiện 5 chức năng cơ bản đơn
lẻ hoặc kết hợp tuỳ thuộc vào các ứng dụng:
1.6.1.1 Chức năng phân cách
Lớp vải địa kỹ thuật dùng để ngăn cách giữa hai lớp vật liệu có kích thước hạt
khác nhau (có những đặc tính khác nhau về khả năng thấm, độ ma sát, khả năng chịu
tải), dưới tác động của ứng suất nhất là những ứng suất do các phương tiện vận chuyển
tác động lên làm cho vật liệu hạt giữ nguyên vẹn các đặc tính cơ học của nó.
1.6.1.2 Chức năng gia cường
Vải địa kỹ thuật có tính chịu kéo cao. Người ta lợi dụng đặc tính này để truyền
cho đất một cường độ chịu kéo nào đó theo kiểu gia cố cốt cho đất hoặc chứa đất vào
các túi vải địa kỹ thuật.

- 10 -

1.6.1.3 Chức năng bảo vệ
Ngoài độ bền cơ học như bền kéo, chống đâm thủng cao … thì vải địa kỹ thuật
còn có tính bền môi trường (chịu nước mặn) và khả năng tiêu thoát nước nhanh. Nên
vải địa kỹ thuật được kết hợp với các vật liệu khác như thảm đá, rọ đá, đá hộc, bê tông
… để chế tạo lớp đệm chống xói cho đê, đập, bờ biển, trụ cầu, chống thẩm lậu bờ, lòng
dẫn, trải vải xuống đáy sông thay cho bè chìm giữ hình dạng dòng chảy không đổi.
1.6.1.4 Chức năng lọc
Lớp vải địa kỹ thuật đóng vai trò là lớp lọc được đặt giữa hai lớp đất có độ thấm
nước và cỡ hạt khác nhau, chức năng của lớp lọc là tránh sự trôi đất từ phía đất có cỡ
hạt mịn hơn vào lớp vật liệu thô. Lớp lọc nhằm đảm bảo một dòng nước không có áp
trong suốt tuổi thọ của công trình.
1.6.1.5 Chức năng tiêu thóat nước
Khả năng thấm theo phương vuông góc với mặt phẳng vải địa kỹ thuật không dệt
để chế tạo mương tiêu thoát nước ngầm. Dòng thấm trong đất sẽ tập trung đến rãnh
tiêu có bố trí lớp vải lọc và dẫn đến khu tập trung nước bằng đường ống tiêu. Vải địa
kỹ thuật dùng để thoát nước cần có đủ chiều dày để chuyển được lưu lượng nước cần

thoát.
1.6.2 Tính chất vật lý của vải địa kỹ thuật
1.6.2.1 Kích thước hình học của vải địa kỹ thuật thương phẩm
Chiều rộng vải: vải địa kỹ thuật thương phẩm có chiều rộng chuẩn từ 5m đến
5.5m. Nếu chiều rộng lớn hơn thì phải chắp nối.
- Chiều dài vải: được khống chế sao cho khi cuộn lại thành cuộn tiện cho việc
vận chuyển và thi công. Tùy thuộc khối lượng đơn vị thể tích vải, chiều dài của vải
thay đổi từ 50m đến 200m.
1.6.2.2 Khối lượng đơn vị diện tích của vải địa kỹ thuật (g/m2)
Là khối lượng tính bằng gam của 1m2 vải, thí nghiệm theo tiêu chuẩn 14TCN
93-1996. Chỉ tiêu này liên quan đến độ dày và độ rỗng của vải, phản ánh gián tiếp khả
năng thấm nước và sức chịu chọc thủng của vải.

- 11 -

Vải không dệt có khối lượng vảo khoảng 100g/m
2
đến 1000g/m
2

Vải dệt nặng hơn có khối lượng vảo khoảng 100g/m
2
đến 2000g/m
2
.
1.6.2.3 Chiều dày của vải địa kỹ thuật
Chiều dày vải: là khoảng cách giữa hai mặt phẳng giới hạn trên và dưới của vải.
Chiều dày của vải địa kỹ thuật tuỳ theo công nghệ chế tạo mà thay đổi từ 0,5mm đến
hàng chục mm. Tuỳ theo tiêu chuẩn của mỗi nước, độ dày của vải địa kỹ thuật được
xác định với áp lực nén quy định - gọi là độ dày tiêu chuẩn. Nói chung, các nước quy

định áp lực nén là 2kN/m2 (tức 2kPa) với độ chính xác là 0,01mm, riêng Mỹ với tiêu
chuẩn ASTM D5199-99 là 0,002mm. Tại Viện khoa học Thủy lợi Việt nam cũng
thường xác định chiều dày vải theo tiêu chuẩn ASTM D5199 trên thiết bị đo AIM
2651.
1.6.2.4 Tính rỗng của vải địa kỹ thuật
Tùy thuộc vào loại sợi và kiểu dệt vải địa kỹ thuật có tính rỗng lớn, tính rỗng là
thuộc tính của vải địa kỹ thuật, nó quyết định tính thấm nước, tính dẫn nước của vải
địa kỹ thuật. Độ dày của vải địa kỹ thuật dệt không lớn khoảng 0.5mm, nhưng độ dày
vải địa kỹ thuật không dệt là đáng kể, nó có thể từ 5mm đến 20mm.
- Độ rỗng thể tích của vải địa kỹ thuật (đối với vải địa kỹ thuật dày)
Xét một mẫu vải có diện tích 1m2 và chiều dày vải T, vậy thể tích mẫu vải là:
V= 1(m
2
) x T = T (m
3
), ta có công thức tính độ rỗng:
T
G
ρ
−= 1n
(1.1)
Trong đó: G - khối lượng của mẫu vải thí nghiệm (kg/m
3
)
ρ - khối lượng đơn vị của loại polime làm sợi (kg/m
3
)
Thông thường thì vải địa kỹ thuật làm lọc n>30%.
- Độ rỗng bề mặt của vải địa kỹ thuật ( đối với vải địa kỹ thuật mỏng)
Tính rỗng của vải địa kỹ thuật được biểu thị định lượng bằng độ rỗng bề mặt:

POA =
%100
S
S
rong
(1.2)

- 12 -

Trong đó: S - diện tích mẫu vải; S
rỗng
- diện tích rỗng có trong S.
Các loại vải địa kỹ thuật thương phẩm hiện nay có POA thay đổi trong phạm vi
từ 6% đến 12%. Loại vải địa kỹ thuật thưa có POA đạt 36%.
1.6.2.5 Độ thưa của vải địa kỹ thuật
Độ thưa của vải địa kỹ thuật là khái niệm vật lý có liên đến khả năng cho hạt đất
lọt qua vải khi vải cùng làm việc với đất. Kích cỡ kẽ hở của vải địa kỹ thuật loại dệt
hoặc không dệt được định lượng bằng kích thước hòn bi thủy tinh lớn nhất lọt qua kẽ
hổng ấy, có thể vẽ đường phân tích độ lớn (đường kính) lỗ hở O của mẫu vải địa kỹ
thuật (tương tự với đường phân tích hạt trong cơ học đất).
Độ thưa của vải quyết định tính thấm và tính lọc (cho hạt nhỏ qua, giữ hạt lớn
lại) của vải địa kỹ thuật. Đây là đặc tính quan trọng khi thay thế tầng lọc ngược sỏi cát.
1.6.2.6 Tính co ngắn khi tăng nhiệt độ của vải địa kỹ thuật
Hiện tượng giảm chiều dài của mẫu vải khi gia nhiệt và sau khi gia nhiệt được
gọi co nhiệt (heat shrinkage). Sự co nhiệt tạo nên sức kéo, lực kéo phát sinh do vải co
lại là lực kéo do co (shrinkage teesion). Có nhiều phương pháp thí nghiệm co nhiệt của
vải địa kỹ thuật đã được sử dụng ở nhiều nước.
Tính chất vật lý của vải địa kỹ thuật, phương pháp thí nghiệm, kiểm tra và các
khoảng trị số của các vải địa kỹ thuật thường gặp thể hiện bảng 1.1 Phụ lục.
1.6.3 Vấn đề ứng dụng vải địa kỹ thuật trong xây dựng

1.6.3.1 Trong xây dựng dân dụng
Liên kết cọc: vải địa kỹ thuật gia cường được trải trên các cọc xử lý nền đất yếu,
tạo ra giàn đỡ truyền tải trọng từ các công trình bên trên tới tất cả các cọc một các hiệu
quả, đồng thời giúp tiết kiệm được số lượng cọc sử dụng
Tạo lưới đỡ trên nền có nhiều hốc trống ;khôi phục nền đất yếu: Vải địa kỹ thuật
được sử dụng như một biện pháp tiết kiệm và hiệu quả để phục hồi các ô hay khu vực
đất rất yếu như đầm phá, ao bùn, với tính năng có cường lực chịu kéo cao, độ giãn dài
thấp, độ bền kéo mối ghép nối tốt .
Vải địa kỹ thuật (VĐKT) dùng để gia cố nền đất yếu ở dạng bấc thấm ứng dụng
trong nền móng, tường chắn đất có cốt; gia cố mái dốc có cốt…

- 13 -

1.6.3.2 Trong giao thông
Vải địa kỹ thuật có tính năng cường độ chịu kéo và ứng suất cao nên được sử
dụng làm lớp phân cách giữa nền đất đắp và đất yếu nhằm duy trì chiều dày đất đắp và
tăng khả năng chịu tải của nền đường.
Xử lý nền đất yếu của đường đắp cao: Vải địa kỹ thuật gia cường được trải trên
nền đất yếu, nhằm tăng khả năng chịu tải của nền, chống lại các lực cắt của khối sụt
trượt tiềm năng của nền đắp cao trong thời gian dài hạn.
Ngoài ra, vải địa kỹ thuật được sử dụng để ổn định và gia cường nền đường,
tăng độ bền, tính ổn định cho các tuyến đường, sân bay, đường sắt, cầu cảng đi qua
những khu vực có nền đất yếu như sét mềm, bùn, than bùn…
1.6.3.3 Trong thủy lợi
Chống sụt trượt mái dốc: VĐKT gia cường được trải thành từng lớp nằm ngang
trong thân mái đê đập, tường chắn đất để tăng khả năng chịu tải, khống chế sụt trượt
đối với đất yếu và rất yếu.
Chức năng lọc được áp dụng phổ biến trong thủy lợi để bảo vệ mái và lòng kênh,
mái đê, kè sông, đê biển, mái đập hồ chứa, mái thượng hạ lưu các cống vùng triều, xử
lý hố đùn hố sủi…

Sử dụng ống vải địa kỹ thuật (geo-tube) độn cát giúp chống xói lở xâm thực bờ
sông, bờ biển, kết lắng trầm tích, bồi đắp tái tạo lại những bãi biển bị xâm thực, lấn
biển cũng như tạo ra những vùng đất mới giữa đại dương mà lại rất thân thiện với môi
trường. Các ứng dụng phổ biến như: đê bao bảo vệ bờ, đê phá sóng ngoài khơi, đê
chống cát trôi (mỏ hàn và cầu tàu), hình thành các đảo nhân tạo…

- 14 -

1.7 Các công trình ở Việt Nam và Thế Giới sử dụng vải địa kỹ thuật
1.7.1 Dự án Cửa Lở, Tam Hải, Quảng Nam
Bắt đầu triển khai từ đầu tháng 6 năm 2009 và hoàn thành vào cuối tháng 7 năm
2009. Hệ thống Geotube với tổng chiều dài gần 300m sau khi hoàn thành tạo thành hệ
thống mỏ hàn mềm thân thiện với môi trường và cảnh quan xã đảo đồng thời giữ ổn
định cho bờ biển trong mùa mưa bão 2009.

Hình 1.1 : Kè mỏ hàn tại Cửa lở
1.7.2 Kè mỏ hàn tại Lộc An – Bà Rịa – Vũng Tàu
Công trình tại Lộc An được thực hiện với 8 ống Geotube đặt vuông góc với
đường bờ (kiểu mỏ hàn). Công trình chống xói lở bờ biển trên chiều dài 800m, đã bị
xói lở trong khoảng 10 năm qua, xâm thực hơn 100 m. Công trình hoàn thành cuối
tháng 7.2005, bảo vệ khu vực đầm phá bên trong và khu dân cư.

Hình 1.2: Kè mỏ hàn tại Lộc An

- 15 -

1.7.3 Công trình bảo vệ bờ biển Đồi Dương – thành phố Phan Thiết
Công trình bảo vệ bờ biển Đồi Dương –Thương Chánh thành phố Phan Thiết dài
1.7km bằng những túi cát GST(Geotextile Tand filled Tube) đặt ngầm song song với
bờ làm đê phá sóng . Công trình nhằm tiêu hao năng lượng sóng trước khi tiếp cận với

bờ. Công trình được triển khai thi công từ tháng 11/2007.

Hình 1.3: Công trình bảo vệ bờ biển Đồi Dương
1.7.4 Kè bảo vệ khu Resort làng Tre – Bình Thuận
Được thành lập từ năm 1998 ở Mũi Né, là địa điểm du lịch biển tuyệt đẹp của thành
phố Phan Thiết.
Nạn biển lở đang hoành hành dữ dội tại khu vực biển từ Hàm Tiến
đến Mũi Né. UBND tỉnh Bình Thuận đã chỉ đạo Sở Nông nghiệp & phát triển nông
thôn khảo sát khẩn cấp để có phương án xây dựng kè chắn sóng theo công nghệ mới
bằng vật liệu mềm nhằm bảo vệ bờ và bãi biển.

Hình 1.4: Kè bảo vệ khu Resort làng Tre

- 16 -

1.7.5 Đảo Barren, Nam Carolina, Hoa Kỳ
Barren thuộc đảo san hô Palmyra đã được hợp nhất và quản lý bởi chính phủ Hoa
Kỳ. Đảo san hô này rộng 12km
2
, bờ biển dài 14,5km. Đảo Palmyra khoảng 50 đảo con
và cồn bằng đá san hô và cát. Tất cả các đảo con của Palmyra nối tiếp với nhau trừ
Đảo Cát (Sand island) ở phía tây và Đảo Barren ở phía đông.

Hình 1.5: Sử dụng túi vải địa kỹ thuật tại đảo Barren
1.7.6 Cảng Busan, Hàn Quốc
Busan là thành phố cảng lớn nhất của Hàn Quốc, với dân số khoảng 4 triệu người.
Những khu vực đông dân nhất của thành phố được xây dựng trong những thung lũng
hẹp nằm giữa hai con sông Nakdong (Lạc Đông) và Suyeong (Thủy Doanh).

Hình1.6: Sử dụng túi vải địa kỹ thuật xây dựng cảng Busan

- 17 -

1.8 Kết Luận chương I
Khái quát được tình hình đê biển Việt Nam, việc xây dựng và nâng cấp hệ thống
đê có ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng con người và sự ổn định kinh tế xã hội của
đất nước.
Sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới đã có nhiều loại kết cấu đê
mới, vật liệu mới được nghiên cứu và được triển khai xây dựng ở nhiều nước. Mang
lại nhiều giải pháp để áp dụng vào thiết kế và thi công ở nước ta.
Sự biến đổi khí hậu toàn cầu, gặp mưa bão lớn, triều cường kết hợp với nước
dâng do bão thì đê biển Việt Nam nhiều khi phải để nước tràn qua đỉnh với lưu lượng
cho phép không làm hư hỏng tuyến đê.
Khái quát được hình dạng kích thước, vật liệu chính đắp đê, lớp bảo vệ mặt đê
phía biển, của các miền trên cả nước. Từ nhưng hiện trạng đó phân tích những nguyên
nhân gây hưu hỏng của đê biển.
Điều kiện địa hình, địa chất, thủy, hải văn khu vực ven biển của mỗi vùng miền
khác nhau nên không thể áp dụng một giải pháp kỹ thuật cụ thể mà tùy theo từng vùng
để đưa ra những giải pháp bảo vệ phù hợp và hiệu quả.
Các chức năng và tính chất vật lý của vải địa kỹ thuật chứng tỏ sự phù hợp khi sử
dụng để xây dựng đê biển ở Việt Nam. Các ứng dụng của vải địa kỹ thuật đã được sử
dụng trọng xây dụng dân dụng, giao thông và thủy lợi. Các công trình bảo vệ bờ sử
dụng túi vải địa kỹ thuật Geotube ở nước ta và trên thế giới đến nay vẫn mang lại hiệu
quả rất cao.

- 18 -

CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TÚI VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

2.1 Nền đất yếu
Đất yếu có sức chống chắt nhỏ và tính biến dạng ép lún lớn, do vậy công trình
đắp trên nền đất yếu, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp dễ mất ổn định toàn khối
hoặc lún nhiều lún kéo dài ảnh hưởng đến công trình.
Theo tiêu chuẩn 22TCN 262 – 2000 đất yếu có thể có nguồn gốc khoáng vật
hoặc nguồn gốc hữu cơ.
Loại có nguồn gốc khoáng vật: thường là sét hoặc á sét trần tích trong nước ở ven
biển, vùng vịnh đầm hồ; loại này có thể lẫn hưu cơ trong quá trình trầm tích( hàm
lượng hữu cơ có thể đạt tới 10 – 20%) nên có thể có màu mâu 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
theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0,15daN/cm
2
trở xuống, góc nội ma sát φ
từ 0 – 10
0
hoặc lực dính từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường C
u
≤ 0,35daN/cm
2
.
Loại có nguồn gốc hưu cơ: thường hình thành từ đầm lầy, nơi có nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đay các loại thực vật phát triển, thối rửa và
phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn các trầm tích khoáng vật. Loại này thường gọi
là đất đầm lầy than bùn hàm lượng hữu cơ chiếm 20 – 80%, thường có màu đen hay
nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật).
Công trình đắp trên nền đất yếu phải đảm bảo ổn định, không bị lún trồi và trượt
sâu trong quá trình thi công và trong quá trình vận hành sau này. Nói cách khác là phải
tránh được sự phá hoại của nền đất yếu.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như:

Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết
kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử lý cụ thể khi gặp nền đất
yếu như:


- 19 -

2.1.1 Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều kiện
biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu tải bé.
Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền hoặc
làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Người ta thường dùng các biện
pháp sau:
Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả năng
chịu lực của công trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân công trình, tức
là giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng.
Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng bằng cách dùng kết cấu
tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún để khử được ứng
suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều.
Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình để đủ sức chịu các ứng lực
sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép để tăng khả năng
chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện
ứng suất cục bộ lớn.
2.1.2 Các biện pháp xử lý về móng
Thay đổi chiều sâu chôn móng nhằm giải quyết sự lún và khả năng chịu tải của
nền; Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức chịu tải của nền đồng thời
làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên giảm được độ lún của móng; Đồng thời tăng
độ sâu chôn móng, có thể đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định
hơn. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh tế và
kỹ thuật.

Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực
tác dụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều
kiện biến dạng của nền. Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tác
dụng lên mặt nền và làm giảm độ lún của công trình. Tuy nhiên đất có tính nén lún
tăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp.

- 20 -

Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất
công trình: Có thể thay móng đơn bằng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè
hoặc móng hộp; trường hợp sử dụng móng băng mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng
thêm khả năng chịu lực cho móng; Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì
biến dạng bé và độ lún sẽ bé. Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt
thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng
bản có kích thước lớn.
2.1.3 Các biện pháp xử lý nền
Phương pháp thay nền. Đây là một phương pháp ít được sử dụng, để khắc phục
vướng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu trong
phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát,
đệm cát. Phương pháp này đòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng được
với mọi điều kiện địa chất. Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng phương pháp
nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp.
Các phương pháp cơ học. Là một trong những nhóm phương pháp phổ biến nhất,
bao gồm các phương pháp làm chặt bằng sử dụng tải trọng tĩnh(phương pháp nén
trước), sử dụng tải trọng động(đầm chấn động), sử dụng các cọc không thấm, sử dụng
lưới nền cơ học và sử dụng thuốc nổ sâu , phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các
loại cọc (cọc cát, cọc xi măng đất, cọc vôi ), phương pháp vải địa kỹ thuật, phương
pháp đệm cát để gia cố nền bằng các tác nhân cơ học.
Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát hoặc đất sỏi
như dùng máy đầm rung, đầm lăn. Cọc không thấm như cọc tre, cọc cừ tràm, cọc gỗ

chắc thường được áp dụng với các công trình dân dụng. Sử dụng hệ thống lưới nền cơ
học chủ yếu áp dụng để gia cố đất trong các công trình xây mới như đường bộ và
đường sắt. Sử dụng thuốc nổ sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng
không thích hợp với đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.
Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp
dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm

- 21 -

Phương pháp nhiệt học. Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kết hợp với
một số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép. Sử dụng khí nóng trên
800o để làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất yếu. Phương pháp này chủ yếu sử
dụng cho điều kiện địa chất đất sét hoặc đất cát mịn. Phương pháp đòi hỏi một lượng
năng lượng không nhỏ, nhưng kết quả nhanh và tương đối khả quan.
Các phương pháp hóa học. Là một trong các nhóm phương pháp được chú ý
trong vòng 40 năm trở lại đây. Sử dụng hóa chất để tăng cường liên kết trong đất như
xi măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa… hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụ
mục đích điện hóa. Phương pháp xi măng hóa và sử dụng cọc xi măng đất tương đối
tiện lợi và phổ biến. Trong vòng chưa tới 20 năm trở lại đây đã có những nghiên cứu
tích cực về việc thêm cốt cho cọc xi măng đất. Sử dụng thủy tinh ít phổ biến hơn do độ
bền của phương pháp không thực sự khả quan, còn điện hóa rất ít dùng do đòi hỏi
tương đối về công nghệ.
Phương pháp sinh học. Là một phương pháp mới sử dụng hoạt động của vi sinh
vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nước úng trong vùng địa chất công
trình. Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời gian thi công tương đối
dài, nhưng lại được khá nhiều ủng hộ về phương diện kinh tế.
Các phương pháp thủy lực. Đây là nhóm phương pháp lớn như là sử dụng cọc
thấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử dụng bơm chân
không, sử dụng điện thẩm. Các phương pháp phân làm hai nhóm chính, nhóm một chủ
yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi hỏi một lượng tương đối thời

gian và còn khiêm tốn về tính kinh tế. Nhóm hai ngoài mục đích trên còn muốn mượn
lực nén thủy lực để gia cố đất, nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ, thời gian thi công
giảm đi và tính kinh tế được cải thiện đáng kể. Một số biện pháp xử lý nền thường
dùng hiện nay như:
2.1.3.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước (sét
nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:

- 22 -

Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai
trò như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó các lớp đất
yếu bên dưới.
Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại ứng suất
do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.
Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng.
Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp
nhận được.
Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng,
vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt.
Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu
tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình.
Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng
tương đối rộng rãi.
Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m. Không nên sử
dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn
kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.
2.1.3.2 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm kết hợp với gia

tải trước. Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ thì có thể bố
trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết. Phương pháp này thường dùng để xử
lý công trình đắp trên nền đất yếu. Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm
thẳng đứng để tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm
độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng. Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền
đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho
phép. Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp cần tăng
nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng
bấc thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp cao công trình thêm nền so với chiều dày thiết
kế 2 - 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà công trình đạt

- 23 -

được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải. Bấc thấm được cấu tạo
gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) được bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp
(thường là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie không dệt…) Bấc thấm có các
tính chất vật lý đặc trưng sau:
Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lõi chất
dẽo.
Lõi chất dẽo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra ngoài khỏi nền
đất yếu bão hòa nước.
Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không dệt hay vật
liệu giấy tổng hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung quanh, đồng
thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị. Lõi chất dẽo có 2
chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường cho nước thấm dọc chúng ngay cả
khi áp lực ngang xung quanh lớn. Nếu so sánh hệ số thấm nước giữa bấc thấm PVD
với đất sét bão hòa nước cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10-
4m/s) lớn hơn nhiều lần so với hệ số thấm nước của đất sét ( k = 10 x 10-5m/ngày
đêm). Do đó, các thiết bị PVD dưới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong
lỗ rỗng của đất thoát tự do ra ngoài.

2.1.3.3 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Nhằm giảm độ lún và tăng cường độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã đầm chặt được
sử dụng. Cát và đá được đầm bằng hệ thống đầm rung và có thể sử dụng công nghệ
đầm trong ống chống. Đã sử dụng công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựng một số
công trình tại Tp, Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu. Sức chịu tải của cọc
cát phụ thuộc vào áp lực bên của đất yếu tác dụng lên cọc. Theo Broms (1987) áp lực
tới hạn bằng 25 Cu, cọc cát Ф 40cm có sức chịu tải tới hạn là 60KN. Hệ số an toàn
bằng 1,5. Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc cừ
tràm, cọc tre ) là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải
trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là
nền cọc cát. Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát
làm nhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá

- 24 -

trình cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn; Nền đất được ép chặt do ống thép tạo
lỗ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép
thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý; Cọc cát
thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại vật
liệu khác. Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.
Từ năm 1960 trở lại đây phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật được các nước
trên thế giới áp dụng rộng rãi trong xử lý đất yếu. Đặc biệt từ những năm 1990 trở lại
đây, các nước ASEAN đã áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6 chức năng cơ bản,
là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền, làm
lớp bảo vệ và ngăn nước.
2.2 Các đặc tính của vải địa kỹ thuật
Với mục tiêu tận dụng tối đa các ưu điểm nổi bật của đê chắn sóng mái nghiêng
bằng đá đổ, nâng cao khả năng tận dụng vật liệu tại chỗ, cùng với sự ra đời của vải địa
kỹ thuật sử dụng sợi Polypropylene có khả năng chịu chọc thủng đạt 2,67kN, tuổi thọ
đạt trên 50 năm, loại đê chắn sóng với khối đá lõi được thay thế bằng các ống vải địa

kỹ thuật chứa đầy cát (Geotube) đã được nghiên cứu thiết kế và ứng dụng thành công
ở một số dự án như Refuge - Shallow Welder Bay, Texas, USA; Amwaj Islands,
Bahrain
Giải pháp cơ bản của loại đê này là thay khối đá lõi gồm các hạt rời, thi công
kiểu đổ tự do và san ủi nên khó định hình bằng các Geotube với lõi cát được bơm lấp
đầy trực tiếp, cho phép sử dụng cát đáy biển tại chỗ. Phần lớp phủ vẫn có kết cấu
tương tự như các loại đê mái nghiêng đá đổ khác.
Về mặt kỹ thuật, yêu cầu tính toán thiết kế đê chắn sóng Geotube cơ bản tương tự
như tính đê mái nghiêng đá đổ thông thường. Ngoài ra, tốc độ thi công nhanh, khối vật
liệu được bao bọc tạo một khối lớn, đồng nhất nên khả năng chịu đựng các yếu tố thiên
nhiên bất lợi cao, đặc biệt là khả năng tận dụng được vật liệu tại chỗ thay thế cho khối
đá lõi có thể tích rất lớn. Các đặc tính cơ bản của vải địa kỹ thuật như sau:



- 25 -

2.2.1 Độ bền kéo của vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật có độ bền chịu kéo, đất là vật liệu chịu nén do đó khi kết hợp sự
làm việc giữa hai vật liệu với nhau tạo thành vật liệu mới có khả năng chịu lực rất tốt.
Độ bền chịu kéo của vải địa kỹ thuật được xác định từ thí nghiệm kéo theo tiêu
chuẩn 14TCN 95-1996. Mẫu vải địa kỹ thuật cho thí nghiệm kéo có hình chữ nhật,
kích thước thường là 100x200mm, có khi 100x500mm, tốc độ kéo từ 10mm/phút đến
100mm/phút tuỳ theo quy trình mỗi nước.
Lực kéo được tính cho 1 đơn vị chiều rộng B của mẫu kéo:

)
/( s
mkN
B

F
=
(2.1)
Thường phân biệt sức bền chịu kéo theo biến dạng tương đối và sức bền giới hạn
(kéo đứt mẫu).
2.2.2 Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật
Để đảm bảo chức năng làm lọc, ngăn cách, bảo vệ, gia cố, vải địa kỹ thuật luôn
có xu thế giữ, bọc các hạt đất, từ mịn đến các hạt thô, đá hộc, theo yêu cầu. Như vậy,
vải địa kỹ thuật dễ bị thủng rách do phải tiếp xúc với các hạt sạn, dăm, đá hộc có cạnh
sắc nhọn. Đây là điều thường xảy ra trong quá trình thi công hoặc quá trình làm việc
chịu lực chấn động. Nên cần phải xác định độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật để
có thiết kế và quy trình thi công phù hợp.
Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật được xác định nhờ thí nghiệm chọc thủng
tĩnh trên máy vạn năng , và chọc thủng động bằng thí nghiệm rơi côn (vật hình chóp
chuẩn góc mũi 45
o
, đường kính 50mm, khối lượng 1kg, chiều cao rơi 250mm đến
1000mm) theo tiêu chuẩn 14TCN 96-1996.
2.2.3 Độ bền lâu dài của vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật được dùng trong công trình vĩnh cửu cần có độ bền lâu dài hàng
chục năm và hơn. Độ bền của vải ngoài do nguyên liệu chế tạo quyết định còn phụ
thuộc vào quá trình vận chuyển, lưu kho và thi công lắp đặt, Các ảnh hưởng của quá