công nghệ thi công xử lý nền công trình vùng cửa sông ven biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI




Trần Bá Nam


CÔNG NGHỆ THI CÔNG XỬ LÝ NỀN
CÔNG TRÌNH VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Trần Bá Nam

CÔNG NGHỆ THI CÔNG XỬ LÝ NỀN
CÔNG TRÌNH VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60-58-40


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

PGS. TS Nguyễn Trọng Tư







Hà Nội – 2012

LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn
PGS.TS. Nguyễn Trọng Tư đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình
thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao
học 18 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi những
tri thức khoa học quý giá.
Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Sau đại
học và Bộ môn Xây dựng Công trình thủy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt
công việc nghiên cứu khoa học của mình.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã giúp đỡ, động viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp.

TÁC GIẢ





LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích
dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào
công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.

Trần Bá Nam





MỤC LỤC
1TMỞ ĐẦU1T 1
1T1.1T1TCHƯƠNG I: TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN.
1T 3
1T1.1.1T 1TTổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình vùng cửa sông ven

biển.
1T 3
1T1.2.1T 1TCác hiện tượng phá hoại phổ biến khi xây dựng công trình vùng cửa sông
ven biển.
1T 4
1T1.2.1.1T 1TCác công trình đê, đập, đường giao thông1T 4
1T1.2.1.1.1T 1TPhá hoại do lún trồi.1T 5
1T1.2.1.2.1T 1TPhá hoại do trượt sâu1T 5
1T1.2.1.3.1T 1TSự phát triển lún theo thời gian1T 6
1T1.2.2.1T 1TCác công trình cầu, cống, công trình xây dựng dân dụng1T 6
1T1.2.2.1.1T 1TCác tác động do đất bị phá hoại.1T 6
1T1.2.2.2.1T 1TCác tác động do lún.1T 6

1T1.3.1T 1TCác biện pháp thi công xử lý nền công trình.1T 7
1T1.3.1.1T 1TPhương pháp đệm cát (hoặc đào thay đất xấu bằng đất tốt hơn).1T 7
1T1.3.1.1.1T 1TNội dung và điều kiện áp dụng1T 7
1T1.3.1.2.1T 1TĐiều kiện áp dụng1T 7
1T1.3.1.3.1T 1THiệu quả (tác dụng của đệm cát hoặc đất tốt)1T 8
1T1.3.1.4.1T 1TThi công tầng đệm cát (hoặc thay đất xấu bằng đất tốt)1T 8
1T1.3.2.1T 1TPhương pháp đầm chặt lớp đất mặt1T 9
1T1.3.2.1.1T 1TBiện pháp thi công và điều kiện áp dụng:1T 9
1T1.3.2.2.1T 1THiệu quả (đầm xung kích).1T 10
1T1.3.3.1T 1TPhương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát (phương pháp nén chặt sâu)1T 10
1T1.3.3.1.1T 1TNội dung phương pháp:1T 10
1T1.3.3.2.1T 1TThi công cọc cát:1T 10

1T1.3.3.3.1T 1TÁp dụng:1T 11
1T1.3.3.4.1T 1THiệu quả:1T 11



1T1.3.4.1T 1TPhương pháp nén trước1T 12
1T1.3.4.1.1T 1TNội dung và điều kiện áp dụng:1T 12
1T1.3.4.2.1T 1TThi công lớp gia tải1T 12
1T1.3.4.3.1T 1THiệu quả1T 13
1T1.3.5.1T 1TXây dựng nền đắp theo giai đoạn1T 13
1T1.3.6.1T 1TMóng cọc1T 13
1T1.3.6.1.1T 1TPhân loại cọc1T 13

1T1.3.6.2.1T 1TQuy trình công nghệ thi công cọc bê tông cốt thép (BTCT)1T 15
1T1.3.6.3.1T 1TCông nghệ thi công cọc xi măng đất1T 19
1T1.4.1T 1TKết luận chương I1T 20
1T2.1T1TCHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG XỬ LÝ NỀN CÔNG
TRÌNH XÂY DỰNG VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN
1T 22
1T2.1.1T 1TCác nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công xử lý nền.1T 22
1T2.1.1.1T 1TNhóm các nhân tố về điều kiện tự nhiên của nền công trình1T 22
1T2.1.2.1T 1TNhóm các nhân tố về điều kiện thi công công trình.1T 22
1T2.1.3.1T 1TNhóm các nhân tố về đặc điểm kết cấu công trình.1T 22
1T2.2.1T 1TXử lý nền dưới nước.1T 23
1T2.2.1.1T 1TDùng hệ nổi và máy khoan (đóng) để khoan (đóng) cọc.1T 24

1T2.2.1.1.1T 1TTìm trọng tâm của hợp lực1T 24
1T2.2.1.2.1T 1TTính độ chìm1T 25
1T2.2.1.3.1T 1TTìm vị trí tâm nổi Z01T 25
1T2.2.1.4.1T 1TTính khoảng cách từ trọng tâm hợp lực đến tâm nổi1T 25
1T2.2.1.5.1T 1TTính bán kính ổn định ρ1T 26
1T2.2.1.6.1T 1TTính độ nghiêng1T 26
1T2.2.1.7.1T 1TTính toán neo cố1T 27
1T2.2.2.1T 1TĐóng hệ sàn đạo sau đó đưa máy khoan (đóng) lên để khoan (đóng)
cọc
1T 35
1T2.3.1T 1TXử lý nền dạng khô (dùng đê quây).1T 37
1T2.3.1.1T 1TTính toán thủy lực khi thi công đê quây.1T 37

1T2.3.1.1.1T 1TMục đích tính toán1T 37
1T2.3.1.2.1T 1TTrường hợp tính toán1T 38
1T2.3.1.3.1T 1TNội dung tính toán1T 38
1T2.3.2.1T 1TXác định cao trình đỉnh đê quai theo thủy triều và dòng chảy trên
sông.
1T 54
1T2.3.2.1.1T 1TTính toán thủy lực xác định mực nước cao nhất ứng với tần suất
dẫn dòng trong quá trình thi công
1T 54

1T2.3.2.2.1T 1TXác định cao trình đỉnh đê quây1T 55
1T2.4.1T 1TKết luận chương II1T 55
1T3.1T1TCHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH CỐNG
THỦ BỘ (PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ)
1T 56
1T3.1.1T 1TTổng quan về dự án Cống Thủ Bộ.1T 56
1T3.1.1.1T 1TVị trí địa lý, điều kiện kinh tế xã hội khu vực dự án1T 56
1T3.1.2.1T 1TĐặc điểm kết cấu, điều kiện tự nhiên.1T 57
1T3.1.2.1.1T 1TĐặc điểm kết cấu.1T 57
1T3.1.2.2.1T 1TĐiều kiện địa hình.1T 58
1T3.1.2.3.1T 1TĐiều kiện địa chất1T 58
1T3.1.2.4.1T 1TĐiều kiện thủy văn1T 59

1T3.2.1T 1TGiải pháp thi công xử lý nền.1T 60
1T3.2.1.1T 1TSo sánh lựa chọn phương án1T 60
1T3.2.2.1T 1TTính toán các thông số phục vụ cho thi công theo phương án chọn.1T 63
1T3.2.2.1.1T 1TThiết kế mặt cắt ngang đê quây1T 63
1T3.2.2.2.1T 1TTính toán ổn định đê quây.1T 65
1T3.2.3.1T 1TThi công xử lý nền.1T 67
1T3.2.3.1.1T 1TLựa chọn phương pháp thi công cọc khoan nhồi1T 67
1T3.2.3.2.1T 1TCông tác chuẩn bị1T 69
1T3.2.3.3.1T 1TTrình tự các công tác thi công.1T 74
1T3.2.3.4.1T 1TTiêu chuẩn chất lượng cọc khoan nhồi1T 83
1T3.2.3.5.1T 1TCác biện pháp an toàn khi khoan cọc nhồi1T 84

1T3.2.3.6.1T 1TCông tác theo dõi ghi chép và lấy mẫu.1T 85
1T3.3.1T 1TKết luận chương III1T 86
1TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ1T 87
1TTÀI LIỆU THAM KHẢO1T 89





HÌNH VẼ

Hình 1.1: Phá hoại của đê do lún trồi 5
Hình 1.2: Phá hoại của đê do có đường nứt kéo trong nền đắp 5
Hình 1.3: Các phương án thay đất 8
Hình 1.4: Sơ đồ thi công cọc cát 10
Hình 1.5: Thiết bị đóng cọc 15
Hình 2.1: Trọng tâm hợp lực 24
Hình 2.2: Độ chìm 25
Hình 2.3: Bán kính ổn định 26
Hình 2.4: Bán kính ổn định 26
Hình 2.5: Độ nghiêng 27
Hình 2.6: Thiết bị neo 28
Hình 2.7: Xích neo 28

Hình 2.8: Vòng xích 29
Hình 2.9: Mắt xích cuối 29
Hình 2.10: Mắt xích quay 30
Hình 2.11: Vòng liên kết 30
Hình 2.12: Vòng nối 31
Hình 2.13: Neo 32
Hình 2.14: Lực tác dụng vào neo 33
Hình 2.15: Lực xung kích tác dụng vào cáp neo 34
Hình 2.16: Chiều dài cáp neo 34
Hình 2.17a,b,c,d: Thi công cọc bằng hệ nổi 35
Hình 2.18a,b,c,d: Thi công sàn đạo 36
Hình 2.19a,b: Đóng cọc trên sàn đạo và hệ nổi 36

Hình 2.20: Mặt cắt ngang sông 38
Hình 2.21: Mặt cắt dọc sông 39
Hình 2.22: Mặt cắt ngang sông 41
Hình 2.23: Sơ đồ khối chất lỏng trong dòng chảy 42



Hình 2.24: Quỹ đạo chuyển động phần tử nước 43
Hình 2.25: Áp lực lên khối chất lỏng 44
Hình 2.26: Biểu diễn đường mực nước 44
Hình 2.27: Quan hệ lưu lượng và biên độ triều 46
Hình 2.28: Truyền triều trên sông 47

Hình 2.29: Sơ đồ nghiên cứu triều truyền vào sông 47
Hình 2.30: Quan hệ giữa lưu lượng và thời gian trong chu kỳ triều 48
Hình 2.31: Sơ đồ vị trí công trình chắn 50
Hình 2.32: Hệ số khuyếch đại biên độ mực nước 51
Hình 3.1: Khu vực dự án 57
Hình 3.2: Mặt cắt ngang đê quây ngang. 64
Hình 3.3: Kết quả tính thấm qua đê quây 65
Hình 3.4: Kết quả tính ổn định mái đê quây 66
Hình 3.5: Sơ đồ tính ổn định đê quây. 66
Hình 3.6: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST 72
Hình 3.7: Cấu tạo phiễu thử nhớt 74
Hình3.8: Công tác hạ ống vách 74

Hình 3.9: Sơ đồ tạo lỗ khoan 75
Hình 3.10: Công tác gia công cốt thép 78
Hình 3.11: Công tác hạ cốt thép 78
Hình 3.12: Quy trình thi công cọc khoan nhồi 81





BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Chiều dày lớp rải ứng với thiết bị đầm 9
Bảng 1.2: Phân loại cọc theo cấu tạo và công nghệ thi công 13

Bảng 2.1: Kích thước thiết bị neo 28
Bảng 2.2: Thông số xích neo 29
Bảng 2.3: Thông số mắt xích cuối 29
Bảng 2.4: Thông số mắt xích quay 30
Bảng 2.5: Thông số vòng liên kết 30
Bảng 2.6: Thông số vòng nối 31
Bảng 2.7: Thông số cáp 31
Bảng 2.8: Thông số triều 52
Bảng 3.1: Điều kiện địa chất 58
Bảng 3.2: So sánh các phương án xử lý nền 61
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của đất 65
Bảng 3.4: Thông số ô tô 71

Bảng 3.5: Thông số yêu cầu của vữa bentonite 3
Bảng 3.6: Thông số điều chỉnh độ nhớt của vữa bentonite 76
Bảng 3.7: Sai lệch cho phép của cọc khoan nhồi 83
1


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Là một quốc gia với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km, và một hệ thống
sông ngòi dày đặc, cùng với đó là rất nhiều các công trình thủy lợi vùng cửa sông
ven biển. Việt Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế biển và khai
thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ. Nhưng bên cạnh đó, chúng ta cũng phải gánh

chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại. Hàng năm, những
cơn bão liên tiếp đổ bộ từ biển vào đất liền đã mang đi một khối lượng lớn về tài
sản, tính mạng con người đồng thời để lại những thảm họa không nhỏ về môi
trường mà nhiều năm sau con người vẫn chưa khắc phục được.
Mặt khác, vài thập niên gần đây thiên tai xảy ra khốc liệt hơn do biến đổi khí
hậu toàn cầu. Tình hình bão lũ, động đất, sóng thần, xói lở , xuất hiện nhiều hơn,
cường độ lớn hơn, diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật. Đặc biệt trong
tương lai biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ dẫn tới tình trạng nước biển dâng. Theo cảnh
báo của Liên hiệp quốc thì Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng
nghiêm trọng của hiện tượng nước biển dâng. Nếu mực nước biển tăng thêm 1m,
Việt Nam sẽ phải đối mặt với mức thiệt hại lên tới 17 tỷ USD/năm, 1/5 dân số sẽ
mất nhà cửa, 12,3% diện tích đất trồng trọt sẽ biến mất và 40.000 km

P
2
P diện tích
đồng bằng, 17 km
P
2
P diện tích bờ biển ở khu vực các tỉnh lưu vực sông Mê Kông sẽ
chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được. Chính vì thế
việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, đặc biệt là các công trình vùng cửa
sông ven biển là một nhu cầu bức thiết, nhằm hạn chế mức độ tàn phá của thiên
nhiên.
Các công trình xây dựng ở vùng cửa sông ven biển hầu hết là các công trình

được xây dựng trên nền đất yếu và thiếu ổn định do đặc điểm địa chất vùng cửa
sông. Hơn nữa những công trình vùng cửa sông còn thường xuyên chịu tác động
của những điều kiện tự nhiên phức tạp như lũ lụt, bão gió và thủy triều… ảnh hưởng
đến điều kiện thi công cũng như khả năng vận hành an toàn, hiệu quả của công
trình.
2


Việc áp dụng công nghệ thi công, đăc biệt là công nghệ xử lý nền hợp lý có
tính chất quyết định đến tiến độ, chất lượng và giá thành của công trình. Đặc biệt
trong điều kiện kinh tế xã hội hiện nay luôn đòi hỏi phải đổi mới công nghệ nhằm
nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm tác động xấu tới môi trường.

Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xử lý nền
công trình xây dựng vùng cửa sông ven biển là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế
tới mức thấp nhất các tác động xấu của điều kiện tự nhiên đến quá trình thi công
công trình cũng như giá thành của công trình.
2. Mục đích của đề tài
- Đề xuất giải pháp thi công xử lý nền móng cho các công trình xây dựng ở
vùng cửa sông ven biển.
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công xử lý nền công trình cống Thủ Bộ
(phương án thiết kế sơ bộ).
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các công trình xây dựng trên nền đất yếu vùng cửa
sông ven biển.

- Phạm vi nghiên cứu: Phân tích lựa chọn biện pháp thi công xử lý nền đất yếu
cho công trình cống Thủ Bộ (phương án thiết kế sơ bộ).
4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến công nghệ thi
công xử lý nền vùng cửa sông ven biển.
- Phân tích tổng hợp các giải pháp xử lý nền.
- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi công và phân tích lựa
chọn phương án xử lý hợp lý.

3

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN.
1.1. Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình vùng cửa sông ven
biển
Dọc theo bờ biển Việt Nam là các thành tạo trầm tích trẻ Haloxen đệ tứ,
nguồn gốc trầm tích biển và sông – biển hỗn hợp, thành phần trầm tích hạt vụn với
ưu thế là nhóm sét – cát – bụi, đất có kiến trúc sét – bụi, cát – bụi, cấu tạo phân lớp.
Do ảnh hưởng của hệ bồi tích sông biển tại vùng bờ biển hình thành tầng bồi tích
hạt thô tích tụ khá dày dưới dạng cồn cát, đụ cát và bãi cát mỏng ven bờ, kéo dài
liên tục.
Hoạt động của sóng và gió biển đã ảnh hưởng trực tiếp vào quá trình trầm
tích làm thay đổi thành phần, tính chất, sự phân bố và thế nằm của các lớp đất dẫn

đến tính chất, độ bền, trạng thái của các lớp đất chưa ổn định, mức độ nén chặt còn
thấp, nhất là những lớp đất vùng cửa sông.
Theo tài liệu thu thập được ở các tỉnh ven biển miền Bắc, thì địa chất vùng
cửa sông chủ yếu là cát mịn pha đất thịt hoặc sét, thành phần hạt chủ yếu là cát dễ
thoát nước nhưng dễ bị bào xói, hiện tượng cát chảy, hóa lỏng khi gặp nước dâng.
Đó là các dạng lớp phù sa bồi của các cửa sông dâng lên thành bãi. Đường kính hạt
thay đổi khoảng (0.01÷0.02)mm, góc nội ma sát φ = (5÷25)
P
0
P, lực dính C =
(0.03÷0.5)kg/cm
P

2
P, trọng lượng thể tích γ = (1.1÷1.9)kg/cmP
3
P. Sức chịu kéo, chịu nén
yếu, độ ngậm nước lớn, dễ bị tác động phá hoại của sóng và dòng ven bờ, lún lớn và
kéo dài, độ ổn định thấp.
Vùng ven biển miền Nam có địa hình khá phức tạp, là nơi tương tác giữa đất
liền với biển, thể hiện tác động qua lại đất, nước, gió bão, thủy triều, cùng sự ảnh
hưởng của hệ thống sông ngòi dày đặc, đặc biệt là sông Mê Kông và các cửa sông
chính.
Dải đất ven biển là một vùng bồi tích bằng phẳng với nhiều mảnh trũng có
cao độ phổ biến (0.5÷1.0)m, có nhiều bãi bồi.

4


Khu vực này là một dải hẹp gồm các bãi cát, đụn cát, cồn cát chạy liên tục từ
cửa sông Sài Gòn dọc theo bờ biển Đông và bờ biển Tây kéo tới tận Hà Tiên, càng
về sát biển lớp cát càng dày, càng vào sâu trong đất liền lớp cát càng vạt nhọn. Các
hình trụ hố khoan có độ sâu đạt đến 40m cho biết các lớp cát hạt mịn kém chặt dễ
biến thành dạng cát chảy hoặc bùn cát khi có các động lực cơ học, thường có độ dày
(8÷10)m, dưới là tầng sét mùn dày khoảng (15÷160)m, dưới cùng là tầng sét dẻo
cứng. Tầng bồi tích trẻ ở đây có chiều sâu trên 50m. Móng công trình thường nằm
trên các lớp cát mịn - bùn sét kém chặt có chứa nhiều muối hoà tan, lớp này có
chiều dày thay đổi và nằm trên tầng sét bùn không ổn định. Để công trình ổn định

cần phải xử lý nâng cao sức chịu tải của lớp này hoặc truyền tải xuống nền đất sét
cứng nằm sâu bên dưới.
Tóm lại, nền các công trình vùng cửa sông ven biển tuy mỗi vùng có khác
nhau nhưng đều thuộc nền đất yếu đến rất yếu. Muốn công trình làm việc ổn định
lâu dài thì đi đôi với các giải pháp bảo vệ công trình thì nhất thiết phải có giải pháp
xử lý nền công trình hợp lý.

1.2. Các hiện tượng phá hoại phổ biến khi xây dựng công trình vùng cửa
sông ven biển
1.2.1. Các công trình đê, đập, đường giao thông
Khi đắp các công trình đê, đập, đường giao thông,… trên nền đất yếu của
vùng cửa sông ven biển, tải trọng bản thân của công trình sẽ làm tăng ứng suất trên

nền đất. Nếu sự tăng ứng suất này vượt quá giới hạn cho phép, phụ thuộc vào tính
chất cơ học của đất, thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền bị lún
nhiều và đột ngột gây hư hỏng công trình. Cùng với sự lún sụt của nền đất dưới
chân công trình thì nền đất yếu xung quanh công trình cũng bị đẩy trồi lên tương
ứng.
Những phá hoại quan sát được thường có hai dạng:
- Phá hoại do lún trồi.
- Phá hoại do trượt sâu.
5


1.2.1.1. Phá hoại do lún trồi

Toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ
đất gần chân ta luy.

Hình 1.1: Phá hoại của đê do lún trồi
Hình 1.1 mô tả toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu, đẩy trồi đất yếu
tạo thành các bờ đất gần chân mái dốc 2 bên.
1.2.1.2. Phá hoại do trượt sâu
Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng do hình dạng hình học thông
thường của nền đất đắp. Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục bộ khi thi
công đắp đê gần các công trình cống tiêu.
Hậu quả của sự lún này là một bộ phận của nền đắp của đất thiên nhiên dọc
theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và đặc

tính cơ học của vật liệu dưới nền đất đắp.
Do nền đắp bị trượt mà sinh ra một hoặc nhiều các vết nứt mấp mô dốc đứng
hoặc các dốc đứng có biên độ vài mét.


Hình 1.2: Phá hoại của đê do có đường nứt kéo trong nền đắp
Hình 1.2 mô tả một cung trượt tròn sinh ra do đê bị lún cục bộ dẫn đến hậu
quả một bộ phận đê và của đất nền thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị
chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và các đặc trưng cơ học của vật
liệu dưới nền đắp.
Dat yeu
Dat yeu

6


1.2.1.3. Sự phát triển lún theo thời gian
Sự phá hoại của đất nền yếu do lún trồi hoặc trượt sâu vì đắp nền đường, đê
đập quá cao là một hiện tượng xảy ra nhanh chóng trong khi thi công hoặc sau khi
thi công một thời gian ngắn.
Qua theo dõi sự phá hoại thấy các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ
và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần.
Tuy nhiên cũng có những phá hoại khác xẩy ra sau khi thi công vài tháng
hoặc vài năm như các trường hợp tôn cao nền đường, đê mới trên nền đắp hiện hữu
hoặc khi mở móng các công trình.

1.2.2. Các công trình cầu, cống, công trình xây dựng dân dụng
Hiện tượng phá hoại hoặc lún cho thấy đất yếu có thể chịu các biến dạng
thẳng đứng và nằm ngang khá lớn và nhanh. Điều này cũng thường xuyên gặp ở các
kết cấu tường chắn, nhà cửa, mố cầu, cống… khi xây dựng trên nền đất yếu. Vì vậy
phải giảm nhỏ tác động của các chuyển động có thể gây nên sự cố lớn nếu không
được xem xét từ đầu.
Các tác động này có thể xếp thành hai loại:
- Các tác động do đất bị phá hoại.
- Các tác động do lún.
1.2.2.1. Các tác động do đất bị phá hoại
Sự phá hoại của đất nền thiên nhiên dưới nền đắp và các lớp mềm lân cận
gây nên các chuyển động lớn và nhanh. Các chuyển động này làm cho nền đắp bị

lún và nền thiên nhiên trồi lên đến vài mét.
Hậu quả các biến dạng này thường làm gẫy cọc của móng công trình, lật mố
và tường chắn cũng như phá hoại các công trình chìm trong đất.
1.2.2.2. Các tác động do lún
Lún thường sinh ra nhiều vấn đề hơn so với các vấn đề liên quan của đất, tuy
nhiên việc bố trí kết cấu lại thường chú ý đảm bảo an toàn đối với sự sụt trượt, còn
các tác dụng liên quan đến các chuyển động chậm của đất lại thường chưa biết rõ
hoặc chưa được xác định.
7


Tình hình này thường gặp chỗ tiếp giáp các công trình khi thi công nền

đường vào cầu sau khi đóng cọc hố móng.
Việc đắp đường vào cầu liên tục sẽ gây lún nền đất yếu và làm tăng ứng suất
tác dụng lên cọc.
Các chuyển động thẳng đứng và chuyển động nằm ngang của đất sẽ tác dụng
khác nhau lên công trình.
Do sự liên kết giữa đất và cọc cừ khi bố trí kết cấu đặc biệt, khi đất lún nó sẽ
ma sát dọc theo cọc và kéo cọc xuống dưới. Hiện tượng này được gọi là ma sát âm.
Các chuyển động nằm ngang của đất sinh ra các lực đẩy lên cọc dẫn đến
chuyển động uốn có thể làm gãy hoặc chuyển vị công trình.
1.3. Các biện pháp thi công xử lý nền công trình
Mục đích của việc xử lý nền là:
- Làm giảm độ lún của nền.

- Làm tăng khả năng chịu tải của nền.
- Làm giảm tính thấm của nền.
Bất kỳ biện pháp xử lý nào nếu tăng được cường độ liên kết giữa các hạt đất
và làm tăng được độ chặt của đất nền thì đều thỏa mãn được ba mục đích trên.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu, nhưng nhìn
chung có những phương pháp chính, được áp dụng phổ biến sau:
1.3.1. Phương pháp đệm cát (hoặc đào thay đất xấu bằng đất tốt hơn)
1.3.1.1. Nội dung và điều kiện áp dụng
Vì ứng suất do tải trọng ngoài giảm dần theo chiều sâu, do đó khi gặp lớp đất
yếu thì người ta thay lớp đất yếu nằm ngay dưới đáy móng chịu ứng suất lớn bằng
một đệm cát để đủ sức chịu tải trọng mà vẫn tận dụng được khả năng của lớp đất
yếu nằm phía dưới.

1.3.1.2. Điều kiện áp dụng
- Đất yếu là đất sét chảy (nếu dùng biện pháp đầm thì không có lợi).
- Chiều dày lớp đất yếu tương đối mỏng (nhỏ hơn 3m) và không xuất hiện
nước ngầm có áp.
8


- Vật liệu cát dễ kiếm.
- Đối với công trình thủy lợi, do có độ chênh cột nước cần có biện pháp
chống xói ngầm (tường, cừ ) và phải chú ý đến hiện tượng hóa lỏng dưới
tác dụng của tải trọng động.

a - Thay toàn bộ b - Thay một phần

Hình 1.3: Các phương án thay đất
1.3.1.3. Hiệu quả (tác dụng của đệm cát hoặc đất tốt)
- Tăng sức chịu tải của nền.
- Giảm độ lún của móng công trình (vì đất cát có mô đun biến dạng E
R
0
R lớn
hơn của đất sét).
- Giảm độ chênh lệch lún của móng công trình vì sự phân bố lại ứng suất
do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền nằm dưới tầng đệm cát.

- Giảm chiều sâu chôn móng, do đó giảm được khối lượng vật liệu làm
móng.
- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của
nền và rút ngắn quá trình lún.
1.3.1.4. Thi công tầng đệm cát (hoặc thay đất xấu bằng đất tốt)
Trước tiên thường dùng máy xúc để đào bỏ lớp đất yếu thay bằng lớp cát
hoặc lớp đất tốt và lu lèn thành từng lớp. Chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào thiết bị
đầm nền, có thể tham khảo theo bảng 1.1:


®Êt y?u
t hay ®Êt

®Êt y?u
n?n cøng
®Êt y?u
t hay ®Êt
n?n cøng
®Êt y?u
9


Bảng 1.1: Chiều dày lớp rải ứng với thiết bị đầm
Thiết bị đầm nén
Chiều dày lớp rải (cm)

Đầm thủ công nặng 30kg
Đầm bàn rung
Đầm ES – 60 của Đức
Đầm bánh xích T-54
Đầm lu EUS 2EP
Đầm rung có phun nước U20
20
25
25
30-40
30-40
100-150

Hiệu quả của tầng đệm phần cát phụ thuộc phần lớn vào độ chặt của nó, khi
thi công đệm cát phải đảm bảo độ chặt lớn nhất, đồng thời không làm phá hoại kết
cấu đất thiên nhiên dưới tầng đệm cát, thường gặp hai trường hợp sau:
- Khi đào khô: Cát được đổ từng lớp dày 20cm và đầm chặt (bằng đầm lăn,
xung kích, chấn động).
- Trường hợp mực nước ngầm cao mà không dùng biện pháp hạ mực nước
ngầm thì nên dùng biện pháp thi công trong nước (xỉa lắc cát, D = 0.7).
1.3.2. Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt
1.3.2.1. Biện pháp thi công và điều kiện áp dụng
- Dùng biện pháp đầm chặt để làm chặt lớp mặt.
- Các loại đầm: đầm lăn (chân dê, bánh hơi…), đầm xung kích.

- Để có hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do trọng
lượng quả đầm gây ra trên mặt đất không nhỏ hơn 0.2Kg/cm
P
2
P đối với các
loại đất sét và không nhỏ hơn 0.15Kg/cm
P
2
P đối với đất loại cát.
- Căn cứ vào độ chối e (độ lún do một nhát đầm gây ra) để kết thúc quá
trình đầm.
+ Đối với đất loại sét e ≥ 1-2cm.

+ Đối với đất loại cát e ≥ 0.5-1cm.
+ Thường kết quả này đạt được sau 5-10 lần đầm.
- Đất nền xấu nhưng ít ẩm (độ bão hòa G < 0.7) dễ dàng cho việc đầm.
10


- Những công trình có thể đưa các thiết bị cơ giới vào hiện trường công
trình để thi công cơ giới được.
1.3.2.2. Hiệu quả (đầm xung kích)
Sau khi đầm đến độ chặt yêu cầu thì độ chặt của nền theo độ sâu có sự phân
bố lại: lớp đất phía trên chặt hơn lớp đất phía dưới, lúc này lớp đất mặt sẽ có tác
dụng tương tự như một tầng đệm cát.

Như vậy, dùng phương pháp đầm chặt lớp mặt chẳng những có được những
ưu điểm như phương pháp tầng đệm cát mà còn có ưu điểm nổi bật là tận dụng được
toàn bộ đất nền thiên nhiên, tránh được khối lượng đào, đắp.
1.3.3. Phương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát (phương pháp nén chặt sâu)
1.3.3.1. Nội dung phương pháp
Hạ cọc vào trong đất yếu, nhờ thể tích cọc choán chỗ mà đất được lèn chặt
lại (nén chặt sâu).
1.3.3.2. Thi công cọc cát
Các phương pháp thi công khác nhau chủ yếu ở cách tạo lỗ.
Hình 1.4 trình bày để tạo lỗ có thể dùng một ống thép với đường kính vào
khoảng (30÷50)cm. Mũi cọc nhọn bằng thép gồm 4 cách mắc bản lề. Khi đang đóng
ống thép xuống thì mũi cọc khép lại, khi rút lên thì mũi cọc mở ra. Ống rỗng thường

được hạ xuống nền đất bằng búa cọc bằng phương pháp chấn động. Việc thi công
cọc cát theo hai cách hạ ống thép như sau:
- Đóng ống thép xuống tới cao trình thiết kế, sau đó rút lên rồi nhồi cát vào lỗ,
đồng thời đầm từng lớp một bằng búa treo, chiều dày mỗi lớp khoảng 1m.
1 - Máy rung;
2 - Ống thép;
3 - Bản lề;
4 - Cánh mở mũi;
5 - Vòng giữ mũi cọc.

Hình 1.4: Sơ đồ thi công cọc cát
2

2
5
3
4
1
a
b
11


- Dùng chấn động hạ ống thép tới độ sâu thiết kế, nhồi cát vào từng lớp dày
khoảng 1.0m, sau đó dùng chấn động để làm chặt lớp cát, rút ống lên

khoảng 0.5m cho cát tụt xuống. Cứ tiến hành như thế đối với các lớp cát
tiếp theo.
Có thể tạo lỗ hổng bằng cách dùng mìn nổ ép đất (theo chiều sâu cọc), sau đó
đổ cát vào từng lớp. Với cách thi công này có thể tạo được cọc cát dài khoảng
(18÷20)m. Lưu ý rằng, do chấn động khi nổ làm cho lớp đất trên dày khoảng 2m bị
tơi ra, cần có biện pháp xử lý trước khi làm móng.
1.3.3.3. Áp dụng
Trong xây dựng, phương pháp cọc cát thường dùng để nén chặt các lớp đất
yếu có chiều dày lớn hơn 2.0m như: các loại đất cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái bão hòa
nước, đất sét xen kẽ những lớp bùn mỏng, đất dính yếu, đất bùn và than bùn.
1.3.3.4. Hiệu quả
- Đất nền được lèn chặt do thể tích cọc cát bù vào phần thể tích lỗ rỗng giảm

trong phạm vi chiều dài cọc (chiều dài cọc tùy thuộc vào phương tiện đóng,
nhổ, ống thép), độ ẩm giảm; môđun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong
tăng lên. Vì thế, biến dạng của nền giảm và cường độ tăng rõ rệt.
- Cọc cát có tính nén lún không khác nhiều so với tính nén lún của đất nền
xung quanh nó, cho nên có thể coi cọc cát cùng chịu tải trọng với nền đất, và
khi tính toán thì lớp đất có cọc cát được coi là nền có các chỉ tiêu cường độ
chống cắt tương ứng với độ chặt thiết kế. Tính chất này hoàn toàn không thể
có được khi dùng các loại cọc cứng: môđun biến dạng của các loại cọc này
lớn hơn rất nhiều so với của đất xung quanh thân cọc; do đó dưới tác dụng
của tải trọng công trình, đất ở giữa các cọc hầu như không tham gia chịu lực
và độ lún của móng chỉ do tính nén của đất dưới mũi cọc.
- Cọc cát có tác dụng làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền. Phần lớn độ

lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công, làm cho
công trình mau chóng đạt đến giá trị ổn định.
12


- Về mặt kinh tế, cát dùng trong cọc là loại vật liệu rẻ hơn so với cọc làm bằng
vật liệu cứng và không bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính xâm thực. Biện
pháp thi công cọc cát tương đối đơn giản, không đòi hỏi những thiết bị phức
tạp. Vì những lý do trên mà giá thành xây dựng khi dùng cọc cát thường rẻ
hơn so với một số phương án xử
lý khác.
1.3.4. Phương pháp nén trước

Đối với đất nền có tính nén lún lớn và biến dạng không đồng đều vượt quá
giới hạn cho phép, đồng thời biến dạng lại xảy ra trong một thời gian dài thì để đảm
bảo cho công trình có thể sử dụng ngay sau khi thi công, người ta có thể chọn biện
pháp nén trước bằng tải trọng tĩnh.
1.3.4.1. Nội dung và điều kiện áp dụng
Nội dung: Trước khi xây dựng công trình dùng các loại vật liệu (cát, sỏi,
gạch, đá …) chất đống lên mặt đất trong phạm vi xây dựng móng để gây ra một áp
lực nén (gọi là nén áp lực nén trước) tác dụng lên mặt nền làm cho đá nền bị lún, do
đó đất được chặt lại. Khi đất nền đạt độ chặt yêu cầu, người ta dỡ áp lực nén trước
rồi tiến hành xây dựng công trình. Lúc này nền công trình vừa có cường độ đạt yêu
cầu vừa có tính nén lún nhỏ.
Áp dụng: phương pháp thường được dùng đối với đất sét và sét pha cát ở

trạng thái chảy hoặc cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái bão hòa nước; phạm vi nền không
lớn.
1.3.4.2. Thi công lớp gia tải
Lớp gia tải được thi công theo từng lớp, thời gian và độ dày của mỗi lớp phải
đảm bảo để nền đất luôn trong điều kiện ổn định.
Khi thi công lớp gia tải phải có biện pháp tạo đường thoát thuận tiện cho
nước lỗ rỗng thoát ra từ nền đất yếu, nước được ép và đẩy ra ngoài phạm vi nền
đắp.
Phải đặt các mốc đo rồi tiến hành quan trắc độ lún, độ chuyển vị ngang và áp
lực nước trong lỗ rỗng.
13

Công tác dỡ tải được tiến hành theo từng lớp theo sau khi hết thời gian gia tải
và độ lún của đất đạt được tương ứng với độ lún thiết kế.
1.3.4.3. Hiệu quả
Đất sau khi nén trước có tính nén lún nhỏ; hệ số rỗng ε và hệ số ép co a giảm
và cường độ tăng lên.
Hiệu quả của phương pháp nén trước thường được đánh giá bằng độ lún S
R
t
R
sau một thời gian nào đó.
1.3.5. Xây dựng nền đắp theo giai đoạn

Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đường,
đê, đập … ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp
đất từng lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả năng chịu
được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo.
Đây là biện pháp xử lý đơn giản nhưng thời gian thi công kéo dài.
1.3.6. Móng cọc
1.3.6.1. Phân loại cọc
Việc phân loại cọc theo được xếp theo bảng 1.2 sau:
Bảng 1.2: Phân loại cọc theo cấu tạo và công nghệ thi công
Đặc trưng
Loại cọc
Cấu tạo

Công nghệ thi
công
Phạm vị và điều kiện áp dụng
Cọc tre
Tre tươi già, dài từ
2-3m, có d>6cm.
Dùng vồ gỗ
hoặc các máy
ép cải tiến.
- Khi xây dựng các công trình
vừa và nhỏ.
- Đóng vào nền có tầng đất

yếu dày từ 2-3m.
- Không sử dụng ở nền đất
khô hoặc ướt theo mùa.
14


Cọc gỗ
Gỗ tươi có chiều
dài 10-
15m có
d=20-30cm.
- Búa thường

hoặc máy
rung.
-
Búa treo
kéo bằng
sức người.
- Khi xây dựng các công trình
tạm thời, ít quan trọng và
không chịu tải trọng lớn.
- Chiều dày tầng đất yếu từ
10-15m.
- Ở những nơi luôn ẩm ướt.

Cọc thép
Thường dùng loại
cọc ống thép có d =
(30-70)cm, với
chiều dày thành ống
từ 8-16mm và loại
cọc thép tiết diện
chữ I, chiều dài có
thể tới 40-50m.
- Hạ cọc bằng
búa đóng
hoặc máy

rung.

- Sử dụng trong trường hợp
công trình chịu va đập mạnh.
- Những loại đất khó đóng các
loại cọc thông thường.
- Những công trình có lực nhổ
lớn.
- Khi yêu cầu chiều dài cọc
tương đối lớn.
Cọc bê
tông cốt

thép
Dùng phổ biến hiện
nay là cọc đặc, tiết
diện vuông, có
L=(3-24)m, tiết
diện cọc 20x20-:-
45x45, khối lượng
của mỗi cọc khoảng
từ (0.3-:-10)T. Để
bảo vệ đầu và mũi
cọc, thường bố trí
cốt thép dày hơn ở

những vị trí này.
- Hạ cọc bằng
búa thường:
Búa treo,
búa điêzen,
búa hơi.
- Hạ cọc bằng
phương
pháp xối
nước.
- Hạ cọc bằng
máy ép cọc.

- Yêu cầu khả năng chịu tải
lớn.
- Sử dụng ở những vùng có
nước và khí xâm thực, các
công trình vùng biển và
những vùng có nước ngầm
lên xuống.