LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỘT XI MĂNG ĐẤT Ở KHU VỰC PHÍA NAM

Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 1
°°°
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỘT ĐẤT
TRỘN XI MĂNG Ở KHU VỰC PHÍA NAM

1.1. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU
Đất yếu có thể được đònh nghóa là những loại đất không có khả năng tiếp
nhận tải trọng công trình nếu không có các biện pháp gia cố xử lý thích hợp. Xét
về nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong lục đòa, vũng vònh hoặc
biển.
Đất yếu theo các nhà nghiên cứu có các đặc trưng cơ lý như sau:
- Khả năng chòu tải : 0.5kG/cm
2
÷ 1kG/cm
2

- Mô đun tổng biến dạng: E
o
≤ 50 kG/cm
2

- Hệ số rỗng : ε > 1
- Hệ số nén tương đối : a
o
> 0,05 ÷ 0,1 cm
2
/kG
- Góc nội ma sát : ϕ = 5 ÷ 10
o

- Lực dính : C = 0.05 ÷ 0.1 kG/cm
2

* Các dạng đất yếu:
Đất yếu có thể được phân làm bốn nhóm chủ yếu như sau :
- Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các
giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét.
- Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước
- Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn
- Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt
Các loại đất yếu trên rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng thường
giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 2
°°°
1.2. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA
NAM
1.2.1. Đòa tầng:
Vùng châu thổ sông Cửu Long tương đối bằng phẳng, được thành tạo bởi
những trầm tích trẻ xen kẽ trầm tích cổ, ngoại trừ một số ít đồi núi ở cực Nam.
Theo số liệu khoan thăm dò ở các tỉnh Cần Thơ (sâu đến 205m), ở Sóc
Trăng (sâu đến 240m) cho thấy bề dày tầng trầm tích trẻ đạt từ 50 đến 100m,
chiều dày tăng dần theo hướng từ đất liền ra biển.
phía dưới tầng trầm tích trẻ là tầng trầm tích cổ. Ngược về phía Tây
Ninh, Đồng Nai thì lớp trầm tích cổ xưa xuất hiện ngay trên mặt đất, điều này
chứng tỏ trầm tích trẻ mỏng dần về hướng tiếp giáp với miền Đông Nam Bộ.
1.2.2. Sự phân bố các khu vực đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long
Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất đòa chất công trình, đòa
chất thủy văn và chiều dày tầng đất yếu. Trong phạm vi toàn bộ đồng bằng sông
Cửu Long có thể chia làm 5 khu vực có dạng đất yếu :

Khu vực I: Khu đất sét có màu xám nâu và xám vàng bao gồm các loại
đất: đất á sét, á sét màu xám nâu có chổ đất mềm yếu nằm gửi bên trên lớp
trầm tích nén chặt.
Khu Vực II: Bao gồm các loại đất yếu thường gọi là đất bùn sét, bùn á sét,
bùn á cát xen kẹp với các lớp á cát.
Khu vực III: Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng sau: cát hạt
mòn, á cát xen kẹp ít bùn cát.
Khu vực IV: Nền đất yếu trong khu vực này thường gặp các loại đất điển
hình là đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát.
Khu vực V: Trong thực tế xây dựng công trình ở khu vực này thường gặp
các loại đất bao gồm các loại bùn á sét và bùn cát bão hòa nước, than bùn
Holoxen. Chiều dày tầng đất yếu từ 5÷10m, có nơi đạt đến 40÷50m, tầng đất
yếu này nằm trên tầng sét chặt.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 3
°°°

Hình 1.1: Bản đồ đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 4
°°°
1.3. CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG
1.3.1. Giải pháp đệm cát:
Lớp đệm cát là biện pháp để tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu dưới nền
đường sau khi đắp, đồng thời tăng cường độ chống cắt của đất yếu. Lớp đệm cát
còn có tác dụng cải tạo sự phân bố ứng suất lên đất yếu.

Hình 1.2: Lớp đệm cát đặt trực tiếp trên đất yếu

Hình 1.3: Lớp đệm cát có chiều dày không đổi.

Hình 1.4: Lớp đệm cát ở giữa mỏng, hai bên dày.

Hình 1.5: Lớp đệm cát ở giữa dày, hai bên mỏng

Ä Ưu điểm :
Thi công đơn giản không đòi hỏi các thiết bò phức tạp.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 5
°°°
Ä Nhược điểm :
Thời gian đắp đất tương đối lâu, vì thường kết hợp lớp đệm cát với phương
pháp xây dựng nền đường theo giai đoạn.
Ä Phạm vi áp dụng:
Chỉ thích hợp trong các điều kiện chiều cao nền đắp từ 6-9m, lớp đất yếu
không quá dày, có nguồn cát ở gần.
1.3.2. Giải pháp bệ phản áp:
Bệ phản áp là biện pháp đảm bảo ổn đònh nền công trình đất đắp trên đất
yếu có hiệu quả. Tính năng chủ yếu của bệ phản áp là hạn chế sự phát triển của
vùng biến dạng dẻo, chống trượt trồi hai bên.

a: dạng làm tăng độ chôn sâu của nền đường.
b: dạng làm xoải chân taluy nền đường.
Hình 1.6: Sơ đồ các dạng bệ phản áp
Ä Ưu điểm:
§ Thi công đơn giản, nhanh gọn, tận dụng được nguồn vật liệu đòa
phương.
Ä Khuyết điểm:
§ Khối lượng đất đắp lớn chiếm nhiều diện tích.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 6
°°°
§ Giải pháp này không thích hợp cho các loại đất yếu là than bùn và
bùn sét, không thích hợp ở những nơi phải vận chuyển đất từ nơi
khác đến.
§ Không giảm được thời gian lún cố kết và không những không giảm
được độ lún mà còn làm tăng thêm độ lún.
Ä Phạm vi áp dụng:
§ Chiều dày nền đất yếu không lớn lắm.
§ Nền đường có chiều cao đắp trung bình
§ Không hạn chế về quỹ đất để xây dựng công trình
§ Gần nguồn cung cấp đất đắp.
§ Khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30cm
1.3.3. Giải pháp lưới cừ tràm ngang
Lưới cừ tràm ngang làm tăng ổn đònh của khối đất đắp trên đất yếu: tăng
sức chống cắt cho lớp đất yếu ở trên mặt tiếp xúc giữa cừ tràm và đất yếu, nơi
làm việc bất lợi nhất của nền đất yếu, tăng lực chống trượt trong trường hợp xảy
ra mặt trượt trụ tròn.

Hình 1.7: Sơ đồ cấu tạo lưới cừ tràm ngang
Ä Ưu điểm:
§ Thi công đơn giản,tận dụng được nguồn vật liệu đòa phương.
Ä

K
huyết điểm:


PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 7
°°°
§ Không giảm được thời gian lún và độ lún cố kết của công trình.
Ä Phạm vi áp dụng:
§ Chiều dày nền đất yếu H
đy
≤ 8m
§ Nền đường có chiều cao đắp trung bình ≤ 3.0m.
§ Cừ tràm phải luôn nằm dưới mực nước ngầm.
§ Khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30cm.
1.3.4. Giải pháp vải đòa kỹ thuật
Trong xây dưng các công trình trên đất yếu, vải đòa có 4 chức năng chủ
yếu: Phân cách, lọc, tiêu thóat nước và gia cường.
Ä Ưu điểm:
§ Thi công đơn giản, nhanh gọn, không cần thiết bò công nghệ cao,
giá thành thấp, không phụ thuộc vào mực nước ngầm.
Ä Khuyết điểm:
§ Không giảm được thời gian lún và độ lún cố kết của công trình.
Ä Phạm vi áp dụng:
§ Chiều dày nền đất yếu H
đy
≤ 8m
§ Nền đường có chiều cao đắp trung bình ≤ 3.0m
§ Khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30cm

Hình 1.8: Thi công vải đòa gia cường taluy đường và nền đường
1.3.5. Giải pháp cừ tràm đứng:
Hàng cừ tràm đứng đóng dọc chân taluy đường tạo thành một bức tường
vững chắc không cho nền đất yếu bên dưới nền đường bò ép đẩy ra 2 bên đường,
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 8
°°°
không cho cung trượt cắt ngang qua hàng cừ tràm và đẩy cung trượt xuống sâu
qua chiều dài cừ tràm.

Hình 1.9: Sơ đồ tính toán nền cừ tràm.
Ä Ưu điểm:
§ Thi công đơn giản, tận dụng được nguồn vật liệu đòa phương.
§ Cải thiện đáng kể sức chiụ tải của công trình.
Ä Nhược điểm:
§ Do chiều dài cừ tràm bò hạn chế, khi cung trượt xuống sâu quá
chiều dài
§ cừ tràm thì không thích hợp.
§ Không giảm được thời gian lún và độ lún cố kết của công trình.
Ä Phạm vi áp dụng:
§ Chiều dày nền đất yếu H
đy
≤ 8m
§ Nền đường có chiều cao đắp trung bình ≤ 3.0m.
§ Cừ tràm phải luôn nằm dưới mực nước ngầm.
§ Khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30cm.
1.3.6. Giải pháp sử dụng hệ thống giếng cát
Giếng cát có nhiệm vụ chủ yếu là rút ngắn chiều dài đường thấm thoát
nứôc ở vùng nền đất yếu và cải tạo một phần tính chất đất yếu. Hệ thống giếng
cát gồm ba bộ phận chính không thể thiếu là: giếng cát, đệm cát thoát nước và
tải trọng phụ tạm thời tạo gradien trong nền đất yếu ép đẩy nước ra ngoài .
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 9
°°°

Hình 1.10: Các sơ đồ để tính toán giếng cát
Khi không có giếng cát mà chỉ có lớp đệm cát thoát nước ở trên mặt thì
dưới tác dụng của trọng công trình nước trong cùng hoạt động D chỉ có khả năng
thoát ra theo phương thẳng đứng dưới tác dụng của gradien thủy lực (i
v
) để ép
đẩy nước theo phương đứng .
Ä Ưu điểm :
§ Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền làm cho đất đắp ở trên chóng đạt
đến giới hạn về lún đồng thới làm cho nền đất yếu tăng khả năng
biến dạng đồng đều.
§ Nếu khoảng cách giữa các giếng cát được bố trí thích hợp thì nó còn
tác dụng làm tăng độ chặt của nền đất yếu, vì vậy mà sức chòu tải
của nền đất yếu tăng lên đáng kể.
§ Làm giảm thời gian lún cố kết.
§ Giảm độ lún trong quá trình sử dụng công trình .
§ Cải thiện đáng kể sức chòu tải của công trình.
Ä Nhược điểm:
§ Giá thành cao.
§ Cơ sở lý thuyết còn nhiều vấn đề còn đang bàn luận.
§ Việc xác đònh các thông số, đặc biệt là các thông số xác đònh bằng
thí nghiệm càng gặp nhiều khó khăn.
§ Thời gian thi công dài ( do có tải trọng phụ).
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 10
°°°
§ Khó có thể kiểm tra chất lượng, độ chặt của giếng cát ở dưới sâu.
§ Đòi hỏi thiết bò thi công cao và tải trọng phụ.
Ä Phạm vi áp dụng :
§ Chỉ nên áp dụng giải pháp này chỉ khi các giải pháp khác không

đảm bảo được các yêu cầu về độ lún cố kết còn lại theo quy đònh
do giá thành cao.
§ Chiều dày nền đất yếu lớn và bề rộng nền đất yếu vượt quá bề
rộng đáy nền đắp
1.3.7. Giải pháp sử dụng hệ thống bấc thấm:
Khi nền đất yếu có cấu tạo bấc thấm thì nước trong đất sẽ bò đẩy ra ngoài
chủ yếu theo phương ngang vì gradien thấm theo phương ngang (i
r
) lớn gấp 10
lần gradien thấm theo phương đứng (i
v
).
Ngoài ra khi có bấc thấm sẽ rút ngắn được chiều dài đường thấm thoát
nước ra khỏi đất yếu.
Hai tác dụng trên làm tăng các đặc trưng chòu tải (c, ϕ) của nền đất yếu
và là xảy ra lún trước lớn.

Hình 1.11: Các lõi bấc thấm thông dụng
Ä Ưu điểm:
§ Làm giảm thời gian lún cố kết, giảm độ lún trong quá trình sử dụng
công trình. Cải thiện đáng kể sức chòu tải của công trình.
Ä Khuyết điểm:
§ Giá thành cao, thời gian thi công dài (do gia tải phụ), đòi hỏi thiết
bò thi công cao.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 11
°°°
Ä Phạm vi áp dụng:
§ Vì giá thành cao nên chỉ áp dụng khi các giải pháp khác không đảm
bảo được tiêu chuẩn về độ lún cố kết còn lại theo qui đònh.

§ Chiều dày lớp đất yếu lớn.
§ Nền đường đắp cao > 4.0m.
1.4. GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG BẰNG
CÔNG NGHỆ CỘT ĐẤT TRỘN XI MĂNG
1.4.1. Tình hình nghiên cứu và lòch sử phát triển công nghệ cột đất trộn
ximăng
1.4.1.1. Trên thế giới:
Cột đất gia cố xi măng do nước Mỹ nghiên cứu đầu tiên thành công sau
Đại chiến thế giới thứ 2, năm 1954, gọi là “Mixed - In - Place Pile” (gọi tắt là
phương pháp MIP), khi đó dùng cột có đường kính từ 0.3 – 0.4 m, dài 10 -12 m.
Nhưng cho đến 1996 cột đất gia cố với mục đích thương mại mới được sử dụng
với số lượng lớn.
Sự phát triển của công nghệ trộn sâu bắt đầu từ Thụy Điển và Nhật Bản
từ những năm 1960. Trộn khô dùng vôi hạt (vôi sống) làm chất gia cố đã được
đưa vào thực tế ở Nhật vào giữa những năm 1970. Cũng khoảng thời gian đó
trộn khô ở Th Điển dùng vôi bột trộn vào để cải tạo các đặc tính lún của đất
sét dẻo mềm, mềm yếu. Trộn ướt dùng vữa xi măng làm chất gia cố cũng được
áp dụng trong thực tế ở Nhật từ giữa những năm 1970
Vào tháng 5 năm 1996 Hội nghò Quốc tế về phương pháp trộn dưới sâu
được tổ chức tại Nhật Bản và vào tháng 11 năm 1999 Hội nghò Quốc tế về
phương pháp trộn phun khô được tổ chức tại Stockkholm, Thụy Điển.
Năm 1954, Công ty Intrusion Prepakt (Mỹ) phát triển kỹ thuật cọc trộn tại
chổ ( Mix in place), kỹ thuật này ứng dụng vào xây dựng tại một vài nơi ở Mỹ.
Năm 1961, loại kỹ thuật này được sử dụng có bản quyền cho hơn
300.000m dài cọc tại Nhật Bản để chống đỡ hố đào và kiểm soát mực nước
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 12
°°°
ngầm. Tiếp tục đến những năm đầu của thập niên 70 bởi công ty Seiko Kogyo
thành công bằng kỹ thuật tường ngăn.

Năm 1967, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu thuộc Bộ giao thông vận
tải Nhật Bản bắt đầu các thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột
để xử lý đất biển bằng phương pháp trộn vôi dưới sâu. Công việc nghiên cứu bởi
Okumura, Terashi và những người khác suốt những năm đầu của thập niên 70.
Cũng vào năm 1967 Viện đòa kỹ thuật Thụy Điển phối hợp với công ty Linden-
Alimark tiến hành những nghiên cứu trong phòng và ngoài hiện trường về việc
xử lý nền đất sét yếu bằng phương pháp cọc vôi. Nghiên cứu này kéo theo
những phát hiện bởi Paus về việc thi công cọc vôi lỏng tại Mỹ.
Năm 1974, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu báo cáo phương pháp
trộn vôi dưới sâu đã được bắt đầu ứng dụng toàn diện tại Nhật Bản. p dụng
đầu tiên trong việc cải tạo đất sét yếu tại Chiba với thiết bò Mark IV được phát
triển bởi Fodo Construction Co, Ltd. Các áp dụng tại những nơi khác trong vùng
Đông Nam Á tiếp sau trong cùng một năm.
Năm 1975, những bài báo về phương pháp trộn dưới sâu của các nhà khoa
học Thụy Điển ( Brom , Borman) và Nhật Bản ( Okumura , Terashi) được trình
bày trong hội nghò Bangolore, Ấn Độ. Cả hai quốc gia này đã thảo luận một
cách độc lập về đề tài. Giữa năm 1975 Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu tiếp
tục những nghiên cứu của mình trong những năm 1973-1974 phát triển phương
pháp trộn xi măng dưới sâu bằng việc sử dụng vữa xi măng lỏng và dùng nó lần
đầu tiên trong những dự án quy mô lớn cho đất sét yếu bờ biển.
Năm 1975, phương pháp cột vôi đã được Thụy Điển ứng dụng vào việc
chống đỡ hố đào, ổn đònh nền đường và móng nông gần Stokkholm bởi Linden-
Alimark AB như một đối tác.
Năm 1976, viện nghiên cứu công chánh thuộc Bộ xây dựng Nhật Bản hợp
tác với Viện nghiên cứu máy xây dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 13
°°°
pháp trộn phun khô dưới sâu bằng bột xi măng, bước thử nghiệm đầu tiên hoàn
thành vào cuối năm 1980.

Năm 1977, Viện đòa kỹ thuật Thụy Điển xuất bản sách hướng dẫn thiết
kế, thi công và giám sát cột vôi. Trong năm này tại Nhật Bản lần đầu tiên
phương pháp trộn xi măng dưới sâu áp dụng trên thực tế.
Năm 1980, phương pháp trộn phun khô dưới sâu được sử dụng tại Nhật
Bản cho mục đích kinh tế, phương pháp này sau đó được thay thế bởi phương
pháp trộn vôi.
Năm 1981, Giáo sư Jim Mitchell báo cáo những tài liệu tổng quát tại
Stokholm về cột vôi và vôi xi măng để xử lý đất dẻo dính.
Năm 1986, phương pháp trộn dưới sâu được ứng dụng để gia cố nền đất
yếu tại một số nơi ở Mỹ.
Năm 1987, Công ty Bachy của Pháp phát triển phương pháp trộn và đầm
chặt đất xi măng, phương pháp thực hiện nhờ đảo ngược vòng xoay của máy
khoan trong khi rút lên. Sự phát triển này là kết quả của quá trình nghiên cứu
được tài trợ bởi cơ quan đường bộ và đường sắt quốc gia Pháp.
Năm 1989, các công ty Trevisani, Radio tại Italy phát triển phương pháp
trộn sâu theo phương pháp phun trộn khô và phun trộn ướt.
Chiến tranh thế giới lần thứ II, Mỹ là nước đầu tiên nghiên cứu về cọc
đất – xi măng trộn tại chổ (MIP), đường kính cọc 0,3 – 0,4m, dài 10 đến 12m.
Năm 1977, Trung Quốc bắt đầu thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu chế tạo
máy hai trục đầu tiên để trộn dưới sâu.
Năm 1990, Nhật Bản đưa ra loại công nghệ thi công trộn dưới sâu mới gọi
là phương pháp RR, khi thi công đầu trộn lên xuống, lắc ngang và quay tròn trộn
ngược lên làm thành cọc, một lần làm cọc có thể trộn được thân cọc có đường
kính tới 2m.
Năm 1991, Viện hàn lâm khoa học Bungari báo cáo kết quả nghiên cứu
về đất – xi măng tại đòa phương.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 14
°°°
Năm 1992, hướng dẫn thiết kế mới được giới thiệu tại Phần Lan dựa trên

những kinh nghiệm từ những thập niên 1980 và nghiên cứu của Kujuala &
Lahtinen.
Năm 1993, Hiệp hội DJM ( Deep jet mixing -phun trộn khô dưới sâu) của
Nhật Bản xuất bản sách hướng dẫn những thông tin mới nhất thiết kế và thi công
cọc đất xi măng.
Năm 1995, Chính phủ Thụy Điển thành lập Svensk Djupstabilisering –
Trung tâm nghiên cứu ổn đònh dưới sâu Thụy Điển bao gồm chủ đầu tư, chính
phủ, đối tác, các trường đại học, các nhà tư vấn, các tổ chức nghiên cứu đồng
thời phối hợp với các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu lập kế hoạch tạo cơ sở
dữ liệu kinh nghiệm, các tính chất kỹ thuật đất gia cố, mô hình cấu trúc đất gia
cố. Các kết quả được tập hợp lại và xuất bản thành những tập báo cáo.
Năm 1996, hơn 5 triệu mét cọc vôi và vôi xi măng đã được thi công tại
Thụy Điển kể từ năm 1975. Sản phẩm từng năm tại Thụy Điển và Phần Lan lúc
bấy giờ là cùng sản lượng như nhau.
Vào tháng 11 năm 1999 một hội nghò quốc tế về phương pháp trộn khô
được tổ chức tại Stokholm, Thụy Điển.
22
33
60
76
147
174
196
326
658
1183
680
580
638
650

710
730
750
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
19851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001
Năm
Thể tích đất gia cố (1000m3)

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 15
°°°
Hình 1.12: Đồ thò biểu hiện số liệu khối lượng cột đất gia cố vôi - xi măng được sử hàng
năm tại Phần Lan.
42
94
115
123
219
266
262
272
362
262

197
159
267
430
385
395
410
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
19851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001
Năm
Thể tích đất gia cố (1000m3)

Hình 1.13: Đồ thò biểu hiện số liệu khối lượng cọc vôi - xi măng được sử hàng năm tại Nhật
Bản.
Tại Đông Nam Á, cọc đất - vôi/xi măng chưa được thông dụng vì lý do
chủ yếu là các máy móc thi công, chi phí khai thác vôi sống tinh khiết cao.
Nhưng ngược lại, cọc đất - xi măng áp dụng cho các loại đất sét ven biển cố kết
thường, cố kết trước nhẹ và bùn hữu cơ, thường gặp tại một số thành phố lớn như
Bangkok, Manila, Jakata, Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Cần Thơ sẽ là giải pháp gia
cố hấp dẫn và kinh tế.

Sau khi được áp dụng, các ứng dụng của công nghệ trộn sâu ngày càng đa
dạng, thiết bò được cải tiến và các hoá chất hoá cứng cũng được hoàn thiện. Do
kết quả của các nỗ lực nghiên cứu quan trọng và sự tích luỹ các kinh nghiệm
thực tế, các phương pháp trộn sâu đã được chấp nhận rộng rãi trên nhiều quốc
gia. Do các yêu cầu về môi trường đã xuất hiện việc dùng trộn sâu để bảo vệ và
ngăn ngừa các khu vực ô nhiễm.
Hiện nay các kỹ thuật hỗn hợp đang được phát triển để phối hợp trộn sâu
với các phương pháp cải tạo đất khác (như bơm phụt vữa) hay các loại máy
khác (trộn bề mặt).
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 16
°°°









Hình 1.14: Các máy moc thi công cột đất ximăng đang được sử dụng ở Đông Nam Á
1.4.1.2. Ở Việt Nam:
Xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông vận tải là bước chuẩn bò và tiền đề để
phát triển kinh tế của Đất nước. Đó là khẳng đònh đúng đắn của Đảng, Nhà nước
và Nhân dân ta trong thời gian qua. Công cuộc đó đến nay vẫn tiếp tục phát
triển và ngày càng phải xây dựng nhiều dự án, nhiều công trình với quy mô lớn
hơn, áp dụng các kỹ thuật công nghệ mới hiện đại hơn.
Ngược lại với việc quy mô các công trình xây dựng giao thông ngày càng
nhiều, càng lớn thì nguồn vật liệu để phục xây dựng lại càng ít đi và khăn hiếm

dần. Điều này trở nên cực kỳ khó khăn hơn đối với các tỉnh ở phía Nam của Đất
nước khi đang phải xây dựng các công trình giao thông lớn mà đặc biệt là công
trình cầu đường. Ngoài những khó khăn về trữ lượng của nguồn vật liệu, khu vực
Tp. HCM và các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long còn là khu vực có đòa chất nền
đất yếu. Là nhân tố bất lợi trong việc xây dựng công trình và làm giá thành đầu
tư xây dựng rất lớn.
Trước thực trạng đó chúng ta cũng đã mạnh dạn áp dụng một số giải pháp
như: đệm cát, giếng cát, cọc cát, bấc thấm, vải đòa kỹ thuật, sàn giảm tải BTCT
trên nền cọc BTCT. Mỗi giải pháp đó đều có những ưu điểm riêng và cũng tồn
tại những khuyết điểm điển hình như: khó kiểm soát được biến dạng lún và ổn
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 17
°°°
đònh công trình, thời gian thi công kéo dài hoặc không thể thi công trên diện
rộng, gây ô nhiễm môi trường hoặc có giá thành rất cao.
Để giải quyết những vấn đề trên, giải pháp cột đất gia cố vôi, vôi –
ximăng đã và đang là xu hướng lựa chọn trong các dự án xây dựng.
Tại Việt Nam, công nghệ cọc đất - vôi/xi măng bắt đầu nghiên cứu vào
năm 1980 với ựu giúp đỡ của Viện đòa Kỹ thuật Th Điển (SGI). Đề tài nghiên
cứu được Bộ Xây dựng nghiệm thu vào năm 1985 và đã được áp dụng cho một
số công trình dân dụng và công nghiệp ở Hà Nội và Hải Phòng. Công trình đầu
tiên ở phía Nam do công ty Hercules kết hợp với công ty phát triển kỹ thuật xây
dựng thi công là công trình Tổng kho xăng dầu Hậu Giang tại khu công nghiệp
Trà Nóc, TP Cần Thơ vào đầu năm 2001 với khối lượng khoảng 50.000m dài
cọc.
Và gần đây, công nghệ này đang được áp dụng ở hai công trình lớn như :
Cải tạo, nâng cấp đường hạ cất cánh, đường lăn và sân đỗ máy bay cảng hàng
không Cần Thơ và Dự án đại lộ Đông Tây – Sài Gòn.

Hình 1.15: Thi công thử nghiệm cột đất ximăng ở Sân bay Cần Thơ

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 18
°°°
1.4.2. Các ứng dụng của cột đất trộn ximăng
§ Ổn đònh mái dốc, tường chắn
§ Nhà hai đến ba tầng, nhà kho, nhà công nghiệp nhẹ
§ Nền đường đắp cao, nền đường sắt
§ Nền đào, mương rãnh tháo nước, cấp nước, ống nhiệt
§ Giảm chấn động xe cộ và chấn động tạo bởi nổ phá và đóng cọc
§ Nền đường đắp đầu cầu
§ Gia cố các nền đất có chất tải bên trên

Hình 1.16: Các ứng dụng khác của cột đất ximăng
1.4.3. Các đặc điểm chung về cột đất trộn ximăng
§ Đường kính cột đất ximăng thông thường từ: 0,5÷1,0m
§ Chiều sâu lớn nhất từ 16÷33m
§ Chòu áp lực tiếp xúc trên nền đất từ 50÷116 kPa
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 19
°°°
§ Hàm lượng chất kết dính từ 80÷240kg/m
3
đất gia cố
§ Cường độ của đất gia cố từ 100÷1000 kPa
§ Tỷ lệ giữa diện tích đất gia cố/diện tích đất không gia cố a
s
=0,1÷0,3
(tại Nhật Bản tỷ số này có thể lên đến 0,5)

Hình 1.17: Cột đất gia cố ximăng có đường kính 0,8m

1.4.4. Sơ lược về phương pháp thi công:
Nguyên tắc thi công:
Thi công cột ximăng theo phương pháp trộn sâu được chia thành các bước
như sau:
Bước 1: Đònh vò tim cột. Tim cột được đònh vò bằng cọc gỗ hay cọc tre.
Sai số cho phép về vò trí tim cột phụ thuộc vào sơ đồ bố trí các cột. Di chuyển
máy khoan phun đến vò trí, đặt tim mũi khoan trùng với ví trí tim cột ; điều chỉnh
cân bằng máy, kiểm tra và điều chỉnh độ nghiêng của cần khoan (độ nghiêng
của cột). Kiểm tra và bổ xung chất gia cố vào bình chứa của máy khoan phun.
Bước 2: Khoan phun tạo cột. Vận hành máy cho mũi khoan xoay đi
xuống đất
Bước 3: Khi mũi khoan đạt độ sâu thiết kế thì cho mũi khoan quay ngược
lại và rút mũi khoan lên đồng thời phun chất gia cố vào trong đất bằng khí nén
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 20
°°°
thông qua lỗ ở đầu mũi trộn. Tuỳ thuộc vào thiết bò, công nghệ và yêu cầu cụ
thể việc phun chất gia có vào đất có thể thực hiện ở giai đoạn mũi trộn đi xuống
hay đi lên hoặc ở cả hai giai đoạn. Các cánh của mũi trộn sẽ trộn chất gia cố với
đất tại chỗ đã được làm tơi trước đó. Đối với các cột vôi +xi măng và cột xi măng
yêu cầu trộn đồng đều cao hơn so với các cột vôi. Việc phun chất gia cố vào đất
nên dừng lại cách mặt đất thi công khoảng từ 0,5m đến 1m để tránh ô nhiễm
môi trường. Do vậy chất lượng các phần bên trên của cột trong khoảng này có
thể không đồng nhất, điều này cần được xem xét đến trong thiết kế.


Hình 1.18: Trình tự các bước thi công cột đất ximăng
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 21
°°°

1.4.5. Những ưu, nhược điểm khi áp dụng giải pháp cột đất trộn ximăng
1.4.5.1. Ưu điểm:
§ Chất lượng cao: Quá trình trộn lẫn đều, đồng nhất tạo ra cột đất-
ximăng trong nền đất với hiệu quả rất cao. Dễ dàng san phẳng mặt
bằng công trình, làm sạch đầu cột.
§ An toàn khi thi công: ít nguy hiểm trong vận hành, giảm thiểu lao
động.
§ Nhanh chóng đem lại thuận lợi về cho công trình: Hiệu qủa nhanh,
vô hại cho nền đất, chu kỳ thi công ngắn, đơn giản và tiết kiệm
được nhiều nguyên liệu, thời gian lao động, vận chuyển.
§ Ứng dụng kép: Công nghệ cột đất gia cố ximăng được sử dụng rộng
rãi cho nhiều loại đất: cát, sét có độ dẻo cao, đất nhiều mùn.
§ Không gây ô nhiễm đối với các công trình xung quanh: Không gây
chấn độ nền đất hay gây tiếng ồn; Quy trình không gây chất thải;
Không gây ô nhiễm với nước ngầm hay vùng nước lân cận; không
bò các trường hợp xâm thực do nước ngầm, muối khoáng, axít hữu
cơ và vô cơ, nước biển, …
§ Cột đất ximăng không bò phình trướng sau khi thi công
§ Nền đất xung quanh cột không bò chèn, phá lệch gây ảnh hưởng
xấu đến các nhà lân cận
§ Kết cấu giữa đầu cột và mố, bệ đơn giản, ít tốn kém, chống sự phá
vỡ khi động đất hay gió mạnh.
§ Giá thành tương đối rẻ
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 22
°°°

Hình 1.19: Thi công cột đất trộn ximăng tại khu dân cư
1.4.5.2. Nhược điểm
Khi áp dụng giải pháp cột đất trộn ximăng vào Việt Nam hiện nay, chúng

ta vẫn gặp không ít những khó khăn:
- Việc làm chủ các công nghệ này hầu như do các đối tác nước ngoài thực.
- Vì là công nghệ mới nên các tiêu chuẩn ngành, cũng như tiêu chuẩn của
Việt Nam hướng dẫn về công nghệ cột đất trộn ximăng vẫn chưa thực sự hoàn
chỉnh. TCXDVN 385: 2006 "Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi
măng " vừa mới ban hành tháng 12/2006 chưa có hướng dẫn cụ thể về tính toán
thiết kế cột đất ximăng.
- Các công trình đã và đang sử dụng giải pháp cột đất trộn ximăng chủ
yếu được thiết kế bằng cách vay mượn quy trình của nước ngoài như Thụy Điển,
Nhật Bản, Trung Quốc.
§ Dự án Đại Lộ Đông Tây Sài Gòn: Do nhà thầu Obayashi thiết kế
theo quy trình Nhật Bản
§ Dự án sây bay Trà Nóc Cần Thơ: sử dụng quy trình của Thụy Điển
và tiêu chuẩn của Thượng Hải Trung Quốc
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 23
°°°
1.5. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Trước những vấn đề đã trình bày ở phần trên thì mục tiêu và phạm vi
nghiên cứu của đề tài tập trung giải quyết những vấn đề như sau:
§ Tổng quan về các giải pháp xử lý nền đường đắp trên đất yếu và
giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cột đất trộn xi măng ở khu vực
phía Nam;
§ Nghiên cứu các phương pháp tính toán cột đất trộn ximăng theo
quan điểm của quy trình Thụy Điển, Nhật và Trung Quốc;
§ p dụng các quy trình Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc vào
việc tính toán cho công trình: “Cải tạo, nâng cấp đường hạ cất cánh
(HCC), đường lăn và sân đỗ máy bay cảng hàng không Cần Thơ”.
Là công trình có các điều kiện đòa chất đặc trưng cho khu vực phía
Nam;

§ Tổng kết một số kết quả thí nghiệm để phân tính, đánh giá, từ đó
đề xuất giải pháp tính toán phù hợp với điều kiện Việt Nam.
§ Phân tích tổng hợp một số chỉ tiêu của nền đất yếu ở khu vực phía
Nam trước và sau khi gia cố. Từ đó xây dựng những quy luật hoặc
đưa ra một số khuyến cáo nhằm cung cấp cho người thiết kế khi
chọn giải pháp cải tạo nền đất yếu bằng công nghệ cột đất ximăng.
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Ä Phương pháp lý thuyết:
§ Tổng hợp từ các nghiên cứu của nước ngoài (Thụy Điển, Nhật,
Trung Quốc) về cơ sở lý thuyết tính toán cột đất trộn ximăng
Ä Phương pháp thực nghiệm:
§ Thu thập số liệu thí nghiệm và quan trắc ở các công trình thực tế đã
và đang áp dụng tại Việt Nam
Ä Phân tích:
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 24
°°°
§ So sánh các kết quả tính toán theo lý thuyết và kết quả thu thập
được từ các công trình thực tế, từ đó phân tích, đánh giá đưa ra các
kết luận
1.7. HẠN CHẾ CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU :
§ Thời gian thực hiện đề tài ngắn, nên không thể nghiên cứu sâu hơn
các vấn đề khác có liên quan đến đề tài;
§ Có những hạn chế về lượng thông tin, tài liệu nghiên cứu của các
nước;
§ Số lượng công trình thực tế áp dụng công nghệ này còn ít hoặc chưa
triển khai xong nên các số liệu thu thập được chưa nhiều để việc
tổng kết kết quả chính xác hơn.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Luận án Thạc sỹ KHKT Trang 25
°°°
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CỘT ĐẤT TRỘN XIMĂNG
2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Ở Việt Nam, đầu những năm 80 đã dùng kỹ thuật của hãng Linden-
Alimak (Thụy Điển) làm cọc đất – xi măng/vôi đường kính 40cm, sâu 10m cho
công trình nhà 3-4 tầng. Tại khu công nghiệp Trà Nóc (Cần Thơ) đã sử dụng loại
cọc này sâu đến 20m bằng hệ thống tự động từ khâu khoan, phun xi măng và
trộn dưới sâu do công ty Hercules (Thụy Điển) thi công với tổng chiều dài cọc
gần 50000m.
Hiện nay số công trình áp dụng giải pháp cột đất trộn ximăng ở Việt Nam
ngày càng nhiều. Tuy nhiên như đã phân tích ở trên, bên cạnh nhưng ưu việt của
giải pháp như:
§ Kinh tế, thi công nhanh;
§ Không có nhiều đất thải;
§ Lượng xi măng khống chế điều chỉnh chính xác;
§ Không có độ lún thứ cấp (nếu làm nền), không gây dao động đến
công trình lân cận;
§ Không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh
Bên cạnh đó vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề như các tiêu chuẩn ngành, tiêu
chuẩn Việt Nam hướng dẫn về công nghệ cột đất trộn ximăng vẫn chưa thực sự
hoàn chỉnh. TCXDVN 385 : 2006 "Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi
măng " vừa mới ban hành tháng 12/2006 chưa có hướng dẫn cụ thể về tính toán
thiết kế cột đất ximăng.
Do vậy, ở chương này tác giả sẽ đi tìm hiểu cách tính toán cột đất trộn
ximăng theo quan điểm của các quy trình một số nước có thế mạnh và kinh

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version