LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ CÁC GIẢI PHÁP TRONG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐỂ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG DẪN CẦU VĨNH TUY

Bộ giáo dục và đào tạo
Tr ờng đại học giao thông vận tải





Vũ HồNG sơn





Các giảI pháp trong thiết kế và thi công để đảm
bảo chất l ợng xây dựng đ ờng dẫn cầu vĩnh tuy








Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Hà Nội, tháng 10 năm 2007



!"#$%&"'()"*+",+&" &"
Tr"ờng đại học giao thông vận tải





Vũ HồNG sơn





Các giảI pháp trong thiết kế và thi công để đảm
bảo chất l"ợng xây dựng đ"ờng dẫn cầu vĩnh tuy


Luận án thạc sỹ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng đ ờng ô tô và đ ờng thành phố
Mã số: 60.58.30
Ng ời h ớng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Xuân Cậy







Hà Nội, tháng 10 - 2007



Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội


mục lục

phần mở đầu
ch ơng 1
khái quát về dự án xây dựng cầu vĩnh tuy và

hệ thống đ ờng dẫn đầu cầu
1.1 Mục tiêu đầu t,
2
1.2 Địa điểm xây dựng
2
1.3 Diện tích chiếm đất của dự án
2
1.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật và năng lực thiết kế của dự án
2
1.4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
2
1.4.2 Năng lực thiết kế
3
1.5 Nguồn vốn
5
1.6 Tổng mức đầu t,
5
ch ơng 2
những vấn đề chung về đất yếu
và các giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu
2.1 Những vấn đề chung về đất yếu
6
2.1.1 Khái niệm về đất yếu
6
2.1.2 Đất sét mềm
7
2.1.3 Bùn
8
2.1.4 Than bùn
9

2.1.5 Các loại đất yếu khác
10
2.2 Các giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu 11
2.2.1 Các kỹ thuật xây dựng
12
2.2.2 Các biện pháp xử lý đồng thời với việc xây dựng nền đắp
13
2.3 Kết luận ch,ơng 2
28


Trang

Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
ch ơng 3
giải pháp xử lý nền đất yếu áp dụng cho
đ ờng dẫn cầu vĩnh tuy
3.1 Lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu cho đ,ờng dẫn cầu
Vĩnh Tuy
29
3.2 Giải pháp thiết kế và kết quả tính toán xử lý nền đất yếu của
đ,ờng dẫn cầu Vĩnh Tuy
29
3.2.1 Quy mô công trình
29
3.2.2 Điều kiện địa chất công trình
30

3.2.3 Giải pháp thiết kế và các chỉ tiêu tính toán
30
3.3 Kết luận ch,ơng 3
35
ch ơng 4
các giải pháp quản lý chất l ợng thi công nền đ ờng
đ ờng dẫn cầu vĩnh tuy
4.1 Giải pháp thi công cho nền đ,ờng đắp thông th,ờng (không
nằm trên nền đất yếu)
45
4.1.1 Khôi phục cọc và định vị phạm vi thi công
45
4.1.2 Dọn dẹp mặt bằng
45
4.1.3 Đào bỏ vật liệu không thích hợp
46
4.1.4 Xây dựng nền đ ờng đắp
48
4.1.5 Xây dựng lớp nền th ợng
51
4.2 Kiểm tra rải thử đầm nén cho vật liệu đắp nền K95 và K98
54
4.2.1 Giới thiệu chung
54
4.2.2 Nội dung công tác rải thử nghiệm đầm nén
54
4.2.3 Vị trí rải thử nghiệm
54
4.2.4 Thiết bị máy móc tham gia rải thử nghiệm đầm nén
55

4.2.5 Nhân lực
55
4.2.6 Trình tự thi công rải thử nghiệm
56
4.2.7 Báo cáo tổng kết đánh giá kết quả Rải thử
59
4.3 Giải pháp thi công cho nền đ,ờng đắp trên nền đất yếu ( xử
lý nền đất yếu bằng giếng cát)
62
4.3.1 B ớc 1: Chuẩn bị mặt bằng. Bóc bỏ hữu cơ ra khỏi mặt bằng.
Đắp bờ vây tại vị trí ao hồ
62
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
4.3.2 B ớc 2: Rải vải địa kỹ thuật loại không dệt 64
4.3.3 B ớc 3: San nền lớp cát bù phụ, tạo phẳng mặt cát K95 64
4.3.4 B ớc 4: Rải vải địa kỹ thuật gia cố tại mép. Thi công lớp đệm cát
thoát n ớc lần 1 đến cao độ đỉnh cọc. Tạo đ ờng công vụ vận chuyển
vật liệu
66
4.3.5 B ớc 5: Định vị sơ đồ cọc trên mặt bằng và thứ tự thi công cọc 67
4.3.6 B ớc 6: Thi công giếng cát 67
4.3.7 B ớc 7: Thi công hoàn thiện lớp đệm cát thoát n ớc đến cao độ
thiết kế
71
4.3.8 B ớc 8: Thi công lớp cát đắp K95 đến cao độ thiết kế 72
4.3.9 B ớc 9: Gia tải 72
4.3.10 B ớc 10: Quan trắc lún 74

4.3.11 B ớc 11: Tháo dỡ gia tải và thi công lớp nền đ ờng K98 75
4.4 Kết luận ch,ơng 4
77
kết luận
83
tài liệu tham khảo
85
phụ lục tính toán
86

Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 1
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội

mở đầu

1. Giới thiệu về công trình cầu Vĩnh Tuy:
Cầu Vĩnh Tuy bắc qua sông Hồng, nằm khoảng giữa hai cầu Ch ơng D ơng
và cầu Thanh Trì, nhằm giảm tải mối quan hệ đi lại hiện nay giữa hai phần tả hữu
ngạn sông Hồng và quan hệ vận tải giữa hai vùng Nam - Bắc Hà Nội với các tỉnh
phía Bắc và Đông Bắc đang tập trung qua cầu Ch ơng D ơng với mật độ giao
thông đang ngày càng vựot quá khả năng l u l ợng của cầu.
Cầu Vĩnh Tuy đ ợc xây dựng cũng ghóp phần quan trọng trong phục vụ vận
tải giữa nội đô, nối hai bờ sông Hồng giữa các quận nội đô với quận Long Biên,
Gia Lâm đang phát triển
Cầu Vĩnh Tuy bắc qua sông Hồng nằm trên vành đai II, thuộc địa phận hai
quậnHai bà Tr ng và Long Biên - Thành phố Hà Nội. Điểm đầu dự án cách ngã ba
Minh Khai - ph ờng Minh Khai khoảng 275m. Điểm cuối dự án vựot qua Quốc lộ
5 khoảng 400m về phía khu đô thị Sài Đồng. Toàn bộ dự án cầu Vĩnh Tuy dài

khoảng 8493m. Trong đó phần tuyến chính dài 5830m với hai cầu Vĩnh Tuy v ợt
sông Hồng dài 3778m và cầu v ợt Quốc lộ 5 dài 364m, các cầu nhánh và tuyến hai
đầu cầu dài 1690m. Ngoài ra còn có các tuyến liên quan nh Thạch Bàn-Long Biên
dài 1037m, tuyến đê Hữu Hồng dài 847m và tuyến Quốc lộ 5 dài 779m.

2. Mục đích nghiên cứu
Dự án xây dựng cầu Vĩnh Tuy và tuyến đ ờng hai đầu cầu đ ợc khẩn tr ơng
thi công, nhằm thông xe công trình vào quí I - 2008. Tuy nhiên, vấn đề đảm bảo
tiến độ và chất l ợng thi công đ ờng đầu cầu trở thành vấn đề cấp bách. Một trong
những vấn đề thiết kế và thi công phức tạp nhất của hệ thống đ ờng dẫn đầu cầu
Vĩnh Tuy đó là việc xử lý nền đ ờng đắp trên nền đất yếu, nhằm giải quyết hiện
t ợng nền đ ờng tiếp tục phải chờ lún khi đã đ a vào khai thác.
Mục tiêu của luận án là đ a ra các giải pháp trong thiết kế và thi công để
đảm bảo chất l ợng xây dựng đ ờng dẫn cầu Vĩnh Tuy theo đúng tiêu chuẩn thiết
kế, thi công và nghiệm thu của dự án. Vì vậy:
Tên đề tài là: Các giải pháp trong thiết kế và thi công để đảm bảo chất
l ợng xây dựng đ ờng dẫn cầu Vĩnh Tuy
Ph ơng pháp nghiên cứu chính là sử dụng các ph ơng pháp thiết kế tính toán
của cơ học đất kết hợp với xem xét các giải pháp th ờng dùng, tính toán và so sánh
với các giải pháp truyền thống áp dụng trong dự án cầu Vĩnh Tuy, từ đó rút ra các
giải pháp thiết kế và thi công đ ợc áp dụng vào công trình.
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 2
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
ch ơng 1
khái quát về dự án xây dựng cầu vĩnh tuy và hệ thống
đ ờng dẫn đầu cầu

Dự án xây dựng cầu Vĩnh Tuy đ ợc UBND Thành phố Hà Nội phê duyệt tại
quyết định số 398/QĐ-UB ngày 14/01/2005, theo các nội dung chủ yếu sau:
1.1 Mục tiêu đầu t :
- Đầu t xây dựng cầu Vĩnh Tuy nhằm giải quyết nhu cầu bức xúc về giao
thông nội đô và giao thông qua sông Hồng ngày càng tăng của khu vực, góp phần
hoàn thiện quy hoạch đ ờng vành đai II và phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế xã
hội khu vực phía Bắc sông Hồng của Thành phố Hà Nội theo quy hoạch phát triển
Thủ đô đã đ ợc Thủ t ớng chính phủ phê duyệt.
1.2 Địa điểm xây dựng:
- Phía bờ Nam: Ph ờng Vĩnh Tuy, Thanh L ơng thuộc Quận Hai Bà Tr ng;
Ph ờng Vĩnh H ng, quận Hoàng Mai;
- Phía bờ Bắc: Thôn Trạm, Ph ờng Sài Đồng thuộc Quận Long Biên - Thành
phố Hà Nội.
- Điểm đầu: Phía bờ Nam là ph ờng Vĩnh Tuy, Thanh L ơng thuộc quận Hai
Bà Tr ng, cách ngã ba dốc Minh Khai khoảng 275m về phía cầu Mai Động (thuộc
quận Hai Bà Tr ng)
- Điểm cuối: Phía bờ Bắc là ph ờng Sài Đồng thuộc Quận Long Biên v ợt
qua Quốc lộ 5 và đ ờng sắt Hà Nội - Hải Phòng tại Km2+630 (lý trình QL5) và kết
nối với đ ờng nội bộ của khu công nghiệp Sài Đồng thuộc Quận Long Biên.
1.3 Diện tích chiếm đất của dự án: Khoảng 42 ha
1.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật và năng lực thiết kế của dự án:
1.4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:
- Việc thi công xây dựng công trình đảm bảo tuân thủ theo tiêu chuẩn, quy
chuẩn thiết kế hiện hành:
+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-01
+ Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 2000
+ Quy phạm tính toán các đặc tr ng thuỷ văn thiết kế QP.TLC-6-77 của Bộ
Thuỷ Lợi 1979.
+ Tính toán các đặc tr ng dòng chảy lũ 22TCN 220-95
+ Quy phạm AASHTO 98

+ Quy phạm CEB-FIP 1990
+ Quy trình móng cọc CHUII2-02-03-85
+ Tiêu chuẩn thiết kế đ ờng ô tô 22TCN 273-01
+ Quy phạm thiết kế đ ờng ô tô cao tốc TCVN 5729-1997
+ Đ ờng ô tô - Yêu cầu thiết kế TCVN 4054-1998
+ Quy phạm TK đ ờng phố, đ ờng quảng tr ờng đô thị 20TCN-104-83
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 3
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
+ Quy phạm thiết kế áo đ ờng mềm 22TCN-211-93
+ Quy phạm thiết kế áo đ ờng mềm 22TCN-274-01
+ Quy phạm thiết kế áo đ ờng cứng 22TCN-223-95
+ Tham khảo các quy trình n ớc ngoài AASHTO(Mỹ), JIS (Nhật)
+ Kích th ớc tuynen kỹ thuật TCN 19-84-BNL
+ Tiêu chuẩn thiết kế mạng l ới thoát n ớc 22TCN 51-84
+ Quy phạm thiết kế t ờng chắn đất QP 23-65
+ Điều lệ báo hiệu đ ờng bộ 22TCN 237-97 và 22TCN 237-01
+ Tiêu chuẩn thiết kế mạng l ới thoát n ớc bên ngoài CT 22TCN 51-84
+ H ớng dẫn thiết kế thoát n ớc AASHTO 1986, 1992 (Hightway Drainage
Guidelines-1986,1992)
+ Và các tiêu chuẩn hiện hành khác.
- Các yêu cầu thiết kế của dự án:
+ Cầu đ ợc thiết kế vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT dự ứng lực.
+ Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL-93 theo 22TCN-272-01
+ Tần suất lũ thiết kế: P = 1%
+ Cấp động đất: Cấp 8 (theo bảng kê cấp động đất dự báo ở các tỉnh, thành
phố trên lãnh thổ Việt Nam)
+ Tĩnh không thông thuyền: Chiều cao khoang thông thuyền H=10m, chiều
rộng khoang thông thuyền B=80m, mực n ớc thông thuyền: H

5%
= 12,58m
+ Tĩnh không d ới cầu:
* Phạm vi v ợt đ ờng trên đê Tả Hồng và Hữu Hồng: H=4,5m
* Phạm vi v ợt đ ờng tại ngã ba Minh Khai : H=4,75m
* Cầu v ợt Quốc lộ 5: Đảm bảo tĩnh không v ợt đ ờng sắt H=6m, đ ờng bộ
H=4,75m
+ Các tiêu chuẩn khác:
* Tốc độ thiết kế trên tuyến: V=60 km/h
* Tốc độ thiết kế tại các nút giao cùng mức V= 40km/h
1.4.2 Năng lực thiết kế:
Tổng chiều dài toàn tuyến và cầu v ợt sông khoảng 5830m, trong đó:
- Cầu chính:
+ Tổng chiều dài đến đuôi hai mố phía th ợng l u L=3778m.
+ Chiều dài cầu v ợt quốc lộ 5: 364m
+ Chiều dài tuyến chính hai đầu cầu: 1688m
- Chiều dài các tuyến đ ờng nhánh và đ ờng gom liên quan:
+ Tuyến đ ờng đê Nguyễn Khoái: 874m
+ Tuyến Long Biên - Thạch Bàn : 1037m
+ Tuyến QL5 (phạm vi nút giao): 779m
- Quy mô mặt cắt ngang phần cầu chính:
+ B=38,5m đ ợc đầu t thành 2 giai đoạn gồm 6 làn xe cơ giới, 2 làn xe tổng
hợp và 2 lề đ ờng đi bộ. Giai đoạn 1 của dự án thực hiện 1/2 cầu chính có mặt cắt
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 4
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
ngang 19,25m gồm 2 làn xe cơ giới và 2 làn xe tổng hợp; Giai đoạn II hoàn thành
toàn bộ mặt cắt (với một cây cầu nữa) với quy mô và hình dáng giống nh giai
đoạn I.

- Mặt cắt ngang tuyến đ ờng 2 đầu cầu:
+ Đoạn từ đầu từ đầu tuyến bờ Bắc đến ngã ba Minh Khai: B=4x2 + 4x3,75
+ 4,5x2 + 0,5x2 + 27 = 59,5m
+ Đoạn từ ngã ba Minh Khai đến đê Hữu Hồng (Dốc Vĩnh Tuy): B=6x2 +
3x2 +3,75x2 + 0,5x2+27 = 53,5m
+ Đoạn đ ờng trên đê Nguyễn Khoái qua cầu: B=18,5 -20m
+ Đoạn ngã ba lên dốc Minh Khai : B=(2 x 8m hè) + 14 = 30m
+ Đoạn từ quốc lộ 5 đến đầu cầu: Lề bộ hành: (3 -7m), Bề rộng B thay đổi
B= 42,65 - 61,25m.
+ Đoạn tuyến bờ Long Biên: B=2x9 + 4x3,75 + 2x4,25 + 2x5,5 = 60m
+ Đoạn tuyến Long Biên - Thạch Bàn: B= 5 + 2x3 + 2x3,75 + 0,5x2 +5+
2 3,75 + 8 = 40m
- Quy mô mặt cắt ngang nút giao:
ỉ Nút giao Vĩnh Tuy:
+ Tuyến chính: 6 làn xe; Tổng bề rộng: B=25,0m
+ Tuyến CV1A (h ớng Ch ơng D ơng - Sài Đồng): 3 làn xe; B=11,0m
+ Tuyến nhánh CV1B(h ớng Thanh Trì - Sài Đồng): 2làn xe; B=8,0m
+ Tuyến CV1C (h ớng Sài Đồng - Ch ơng D ơng): 3 làn xe; B=11,0m
ỉ Nút giao Quốc lộ 5: Xây dựng mặt cắt ngang hoàn chỉnh:
+ Tuyến chính: 8 làn xe; Tổng bề rộng B= 2x19,25m
+ Tuyến CV2A (h ớng Vĩnh Tuy -Hải Phòng): 2 làn xe; B=9,0m
+ Tuyến CV2B (h ớng Cầu Chui - Vĩnh Tuy): 3 làn xe; B=12,5m
+ Tuyến CV2C (h ớng Vĩnh Tuy - Cầu Chui): 3 làn xe; B=12,5m
+ Tuyến CV2D (h ớng Hải Phòng - Vĩnh Tuy): 2 làn xe; B=9,0m
- Ph ơng án kết cấu:
+ Phần cầu có kết cấu dầm hộp BTCT DƯL liên tục thi công theo ph ơng
pháp đức hẫng khẩu độ v ợt L= 90m + 4x135m + 90m. Cắt ngang hộp có chiều cao
thay đổi, vách ngăn giữa và thành hộp xiên.
+ Phần v ợt đê Tả Hồng: 55m + 90m + 55m
+ Phần đê Hữu Hồng: 4x50m (phía th ợng l u), 50m+55m+2x50m (phía

hạ l u)
+ Phần cầu dẫn bằng BTCT DƯL kiểu bản đổ tại chỗ chiều cao không đổi
khẩu độ L=30-35m
- Phần móng khoan cọc nhồi đ ờng kính D= 1.0m, 1.5m, 2m; Phạm vi
đ ờng đầu cầu sau mố sẽ đ ợc làm t ờng chắn BTCT, móng tựa trên nền cọc ép
30x30cm hoặc cọc khoan nhồi đ ờng kính D=0,6 - 0,8m.
- Kết cấu mặt đ ờng cấp cao: E
y/c
= 1960 daN/cm
2

- Giải pháp thiết kế nút giao: Xây dựng hoàn chỉnh 3 nút ngay giai đoạn I
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 5
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
+ Nút bờ Nam: Cầu v ợt qua đ ờng Nguyễn Khoái đảm bảo: Tĩnh không
d ới cầu tại đê Nguyễn Khoái H=4.5m, tĩnh không tại ngã t quy hoạch H=4.75m
+ Nút bờ Bắc: Cầu v ợt qua đê Tả Hồng với tĩnh không H=4,5m. Nút giao
quốc lộ 5 cầu v ợt qua đ ờng sắt với tĩnh không H=6m, v ợt qua quốc lộ 5
H=4.75m
- Các công trình khác trên tuyến:
+ Đ ờng gom dân sinh phía đê Tả Ngạn sông Hồng tạo trục liên thông.
+ Đồng bộ hệ thống HTKT đô thị (cống thoát n ớc, tuynen kỹ thuật bố trí
đ ờng điện, điện thoại, cáp thông tin )
+ Xây dựng các công trình phục vụ khai thác và các công trình phục vụ công
tác bảo vệ, duy tu, bảo d ỡng.
1.5 Nguồn vốn:
- Ngân sách Thành phố đảm bảo phần kinh phí chuẩn bị đầu t và kinh phí
GPMB (kể cả quỹ nhà và quỹ đất).

- Ngân sách Trung ơng đảm bảo phần xây lắp, đ ợc cân đối theo kế hoạch
hàng năm.
1.6 Tổng mức đầu t - giai đoạn I (Tạm tính): 3.597.754 Triệu đồng
- Xây lắp : 1.829.886 Triệu đồng
- KTCB khác: 118.900 Triệu đồng
- Đền bù GPMB + Tái định c : 1.321.900 Triệu đồng
- Dự phòng phí (10%): 327.068 Triệu đồng




















Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 6

Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
ch ơng 2
những vấn đề chung về đất yếu
và các ph ơng pháp xử lý nền đắp trên đất yếu

2.1 Những vấn đề chung về đất yếu
2.1.1 Khái niệm về đất yếu:
Đất yếu là những loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5-
1.0daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu nh bảo hoà n ớc, có hệ số rỗng lớn (e>1),
môđun biến dạng thấp (th ờng thì E
0
=50daN/cm2), lực chống cắt nhỏ Nếu không
có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất
khó khăn hoặc không thể thực hiện đ ợc.
Đất yếu là các loại vật liệu mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi),
có thể chia thành ba loại: đất sét hoặc á sét bụi mềm, có hoặc không có chất hữu
cơ, than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn.
Tất cả các loại đất này đều đ ợc bồi tụ trong n ớc một cách khác nhau theo
các điều kiện thuỷ lực t ơng ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao, hồ
vv Trong các loại này, đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, đồng
bằng châu thổ sông Hồng, sông Cửu Long, cửa sông ) tạo thành một họ đất yếu
phát triển nhất. ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng th ờng bằng hoặc lớn hơn
giới hạn cháy, hệ số rỗng lớn nhất (đất sét mềm e>=1,5, đất á sét bụi e>=1), lực
dính không thoát n ớc Cu<=0,15daN/cm2 , góc nội ma sát u=0, độ sệt II>0,50
(trạng thái dẻo mềm).
Loại đất có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) th ờng hình thành từ
đầm lầy, nơi đọng n ớc th ờng xuyên hoặc có mực n ớc ngầm cao, các loại thực
vật có điều kiện thuận lợi để thối rữa, phân huỷ và tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn
với trầm tích khoáng vật. Loại này th ờng gọi là đầm lầy than bùn, hàm l ợng hữu
cơ chiếm từ 20% đến 80%. Trong điều kiện tự nhiên than bùn có độ ẩm rất cao,

trung bình W=85-95% và có thể lên đến vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị
nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất, hệ số nén lún có thể đạt 3-8-10cm2/daN,
vì thế th ờng phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với các mẫu cao ít
nhất 40-50cm.
Bùn là các lớp đất mới đ ợc tạo thành trong môi tr ờng n ớc ngọt hoặc n ớc
biển, gồm các hạt rất mịn (<200àm) với tỷ lệ phần trăm các hạt<2àm, bản chất
khoáng vật thay đổi và th ờng có kết cấu tổ ong. Hàm l ợng hữu cơ th ờng d ới
10%. Bùn chủ yếu đ ợc tạo thành do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc
các cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh h ởng của thuỷ triều. Bùn luôn no n ớc
và rất yếu về khả năng chịu lực. C ờng độ của than bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn,
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 7
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1-1,5daN/cm2, với bùn sét và từ 10-25daN/cm2,
với bùn á sét, bùn á cát, hệ số nén lún có thể lên tới 2-3daN/cm2. Nh vậy, bùn là
những trầm tích nén ch a chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng
trên bùn chỉ có thể đ ợc thực hiện sau khi đã áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt,
tốt nhất là vét bùn thay đất tốt.
Nói chung các loại đất yếu th ờng có các đặc điểm sau:
1) Th ờng là loại đất sét có lẫn hữu cơ (nhiều hoặc ít);
2) Hàm l ợng n ớc cao và trọng l ợng thể tích nhỏ;
3) Độ thấm n ớc rất nhỏ;
4) C ờng độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn. ở Việt nam th ờng gặp
các loại đất sét mềm, bùn, than bùn. Ngoài ra, ở một số vùng còn gặp loại đất có ít
nhiều tính chất của loại đất lún sập nh đất bazan ở Tây Nguyên; thỉnh thoảng còn
gặp các via cát cháy là những loại đất yếu có những đặc điểm riêng biệt.
2.1.2 Đất sét mềm.
Đất sét mềm là loại đất sét hoặc á sét t ơng đối chặt bão hoà n ớc và có
c ờng độ t ơng đối cao so với bùn. Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt

nh ng cũng có nhiều tính chất chung của đất đá thuộc loại đất sét, đó là giai đoạn
đầu của quá trình hình thành đất loại sét. Đất sét gồm chủ yếu các loại hạt nhỏ nh
thạch anh, fenspat (phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn).
Các khoáng vật sét này là các silicat alumin cá thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và
Fe chia thành ba loại chính là ilit, kaolimit và mônmôrilomit. Đây là những khoáng
vật làm cho đất sét có các đặc tính riêng biệt của nó. Các khoáng vật sét là dấu hiệu
biểu thị các điều kiện môi tr ờng mà nó đ ợc tạo thành và có ảnh h ởng quyết định
đến tính chất cơ lý của đất sét. Vì vậy, khi đánh giá đất sét về mặt địa chất công
trình cần nghiên cứu thành phần. Khoáng vật sét của nó. Trong tr ờng hợp chung,
đất sét là hệ phân tán ba pha (hạt khoáng, n ớc lỗ rỗng và hơi), tuy nhiên do đất sét
yếu th ờng bão hoà n ớc nên có thể xem là một hệ hai pha: cốt đất và n ớc lỗ
rỗng.
Các hạt sét và hoạt tính của chúng với n ớc trong đất làm cho đất sét có
những tính chất mà các loại đất khác không có: tính dẻo và sự tồn tại của gradien
ban đầu, khả năng hấp thụ, tính l u biến, từ đó mà đất sét có những đặc điểm riêng
về c ờng độ; tính biến dạng.
Một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét mềm là tính dẻo. Nhân tố
chủ yếu chi phối dẻo là thành phần khoáng vật của nhóm hạt kích th ớc nhỏ hơn
0,002mm và hoạt tính của chúng đối với n ớc. Sét kaolinit có chỉ số dẻo 1-40, sét
hiđromica có chỉ số dẻo 25-40, sét mônmôrilônit 44-600. Trong thực tế xây dựng
th ờng dùng các giới hạn Atterberg để đánh giá độ dẻo của đất sét.
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 8
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Một tính chất quan trọng khác của đất sét là độ bền cấu trúc (hay c ờng độ
kết cấu
C
hoặc q
tc

) của chúng. Nếu tải trọng truyền lên đất nhỏ hơn trị số
C
thì
biến dạng rất nhỏ, có thể bỏ qua, còn khi v ợt quá
C
thì đ ờng cong quan hệ giữa
độ rỗng và áp lực bắt đầu có độ dốc lớn . Trị số
C
của đất sét mềm vào khoảng
0.2-0.3daN/cm2.
Tính chất l u biến cũng là một tính chất quan trọng của đất sét yếu. Đất sét
yếu là một môi tr ờng dẻo nhớt. Chúng có tính từ biến và có khả năng thay đổi độ
bền khi chịu tác dụng lâu dài của tải trọng. Khả năng đó gọi là tính l u biến. Ngoài
sự từ biến, trong tính chất l u biến của đât sét còn có biểu hiện giảm dần ứng suất
trong đất khi biến dạng không đổi, gọi là sự chùng ứng suất.
Hiện t ợng hấp thụ là khả năng của đất sét hút từ môi tr ờng chung quanh và
giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi), những ion phân tử và
các hạt keo. Ng ời ta dùng nó giải thích nhiều hiện t ợng và tính chất đặc biệt của
đất sét.
2.1.3 Bùn.
Theo quan điểm địa chất thì bùn là các lớp đất mới đ ợc tạo thành trong môi
tr ờng n ớc ngọt hoặc trong môi tr ờng n ớc biển, gồm các hạt rất nhỏ (nhỏ hơn
200à) với tỷ lệ phần trăm các hạt <2 cao, bản chất khoáng vật thay đổi và th ờng
có kết cấu tổ ong. Tỷ lệ phần trăm các chất hữu cơ nói chung d ới 10%.
Bùn đ ợc tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng, vịnh, hồ,
hoặc các bãi bồi cửa sông, nhất là các cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh
h ởng của thuỷ triều. Bùn luôn no n ớc và rất yếu về mặt chịu lực.
Theo quy phạm Liên Xô SNIP II - 1.62 thì bùn là trầm tích thuộc giai đoạn
đầu của quá trình thành đất đá loại sét, đ ợc thành tạo trong n ớc, có sự tham gia
của các quá trình vi sinh vật. Độ ẩm của bùn luôn cao hơn giới hạn chảy, còn hệ số

rỗng e>1 (với á cát và á sét) và e>1.5 (với sét)
Theo thành phần hạt, bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thể là cát mịn, đều
có chứa một hàm l ợng hữu cơ nhất định (đôi khi đến 10-12%), càng xuống sâu
hàm l ợng này càng giảm. Trong thành phần khoáng vật của bùn biển th ờng chứa
nhiều khoáng vật sét thuộc nhóm ilit và mônmôrilimit, còn trong bùn n ớc ngọt thì
có nhiều ilit và kaolinit.
C ờng độ bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn (bùn có đặc tính là nén chặt không
hạn chế kèm theo sự thoát n ớc tự do), môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1-
5daN/cm2 (bùn sét) và 10-25daN/cm2 (bùn á sét, bùn á cát), còn hệ số nén lún có
thể đạt tới 2-3 daN/cm2 . Nh vậy, bùn là những trầm tích nén ch a chặt và dễ thay
đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực hiện đ ợc sau khi
áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt.
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 9
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
2.1.4 Than bùn
Than bùn là đất yếu nguồn gốc hữu cơ, đ ợc thành tạo do kết quả phân huỷ
các di tích hữu cơ (chủ yếu là thực vật), tại các đầm lầy. Than bùn có dung trọng
khô rất thấp (3-9kg/m3), hàm l ợng hữu cơ chiếm 20-80%, th ờng có màu đen
hoặc màu nâu sẫm, cấu trúc không mịn, còn thấy tàn d thực vật.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao, trung bình 85-95% và có
thể đạt hàng trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và
mạnh nhất: Hệ số nén lún có thể đạt 3-8-10daN/cm2, vì thế phải thí nghiệm than
bùn trong các thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40-50cm. Than bùn th ờng đ ợc
phân loại theo địa chất công trình và theo tính chất cơ lý.

Bảng 2.1 Phân loại than bùn theo địa chất công trình

Loại

than
bùn
Tính chất
độ sệt
Đặc điểm C ờng độ
chịu tải
(daN/cm2)
I Độ sệt ổn
định
ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0oC
đào hố sâu 2,. Thành thẳng đứng có thể
giữ đ ợc 5 ngày đêm không bị biến dạng,
mức n ớc ngầm sâu d ới 0,5-1,2m trên
các loại nh sú vẹt
1.0

II Độ sệt
không ổn
định
ở độ ẩm bất kỳ, khi nhiệt độ trên 0oC
đào hố sâu 2m, thành thẳng đứng thì
không thể giữ đ ợc 5 ngày đêm. Địa thế
t ơng đối thấp và bằng phẳng.
0.5-0.8
III Lỏn, có và
không có
lớp vỏ
cứng trên
mặt
Than bùn phân huỷ mạnh, khi bão hoà

n ớc ở thể lỏng, n ớc ngầm th ờng lộ
trên mặt, bộ phận trũng có n ớc chảy, có
các loại cói, sú vẹt mọc tốt, lớp than bùn
có nhiều rễ cây, trên bề mặt , trên mặt
dày 2-4,5m, ng ời và súc vật đi lại đ ợc.
<0.3







Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 10
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Bảng 2.2 Phân loại than bùn theo tính chất cơ lý

Loại
than
bùn

Độ
ổn
định

Thành phần

Tính chất cơ lý Chất

l ợng
Hàm
l ợng
tro
(%)
Hệ số
rỗng
e
Độ
sệt
Il
Tg C
(daN/c
m2)

I
T ơn
g đối
ổn
định

Hàm nhiều
hạt khoáng.
Có cấp phối
gần với cát
nhỏ
60-90

3 0,5

0,07

0,04 T ơng
đối tốt

II
Khôn
g ổn
định

Hàm nhiều
hạt khoáng,
chủ yếu do
hạ sét tạo
thành
15-60

10 5,4

0,05 0,03 T ơng
đối
kém
III
Rất
khôn
g ổn
định

Hàm ít hạt
khoáng, , cơ

bản thành
tạo từ chất
hữu cơ
10-15

15 10,3

0,03 0,01 Kém
.
2.1.5 Các loại đất yếu khác.
Cát chảy là loại cát mịn, có kết cấu rời rạc, khi bão hoà n ớc có thể bị nén
chặt hoặc pha loãng đáng kể, có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét. Loại cát này khi
chịu tác dụng chấn động hoặc ứng suất thuỷ động thì chuyển sang trạng thái lỏng
nhớt gọi là chảy. Trong thành phân hạt của cát chảy, hàm l ợng các hạt bụi (0,05-
0,002mm) chiếm 60-70% hoặc lớn hơn. ở trạng thái tự nhiên, cát chảy có thể có
c ờng độ và khả năng chịu lực t ơng đối cao nh ng khi bị phá hoại kết cấu và rời
rạc thì không còn tính chất đó nữa; lúc đó cát chuyển sang trạng thái chảy nh chất
lỏng. Ngoài ra còn có loại cát chảy giả, chỉ bị chảy khi có áp lực thuỷ động. Thành
phần cát chảy giả là cát mịn sạch, không lẫn vật liệu keo. Đất bazan cũng là một
loại đất yếu với đặc điểm là độ rỗng rất lớn, dung trọng khô rất thấp, thành phần
hạt của nớ gần giống với thành phần hạt của đất á sét, khả năng thấm n ớc khá cao.
Chỉ tiêu cơ lý của đất yếu: Theo quy trình khảo sát thiết kế nền đ ờng ôtô
đắp trên đất yếu, 22TCN 262-2000 thì: Tuỳ theo nguyên nhân hình thành, đất yếu
có thể có nguồn gốc khoảng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ:
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 11
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Loại có nguồn gốc khoáng vật th ờng là sét hoặc á sét trầm tích trong n ớc ở
ven biển, vùng, vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ

trong quá trình trầm tích (hàm l ợng hữu cơ có thể tới 10-12%) nên có thể có mầu
nâu đen, có mùi. Đối với loại này, đ ợc xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét
e>=1,5, á sét e>=1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát n ớc từ 0,15
daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát & từ 0-10
o
hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm
cắt cánh hiện tr ờng Cu<0,35 daN/cm2. Ngoài ra, ở các vùng thung lũng còn có
thể hình thành đất yếu d ới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e>1,0, độ bão
hoà G>0,8).
Loại có nguồn gốc hữu cơ th ờng hình thành từ đầm lầy, nơi n ớc tích đọng
th ờng xuyên, mực n ớc ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và
phân huỷ, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này
th ờng gọi là đất lầy than bùn, hàm l ợng hữu cơ chiếm tới 20-80%, th ờng có
màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn d thực vật). Đối với loại
này đ ợc xác định là đất yếu nếu số lỗ rỗng và các đặc tr ng sức chống cắt của
chúng cũng đạt các trị số nh đã trình bày ở phần khái niệm.
Đất yếu đầm lầy than bùn còn đ ợc phân theo tỷ lệ l ợng hữu cơ có trong
chúng:
- L ợng hữu cơ có từ 20-30%: Đất nhiễm than bùn.;
- L ợng hũu cơ có từ 30-60%: Đất than bùn.
- L ợng hữu cơ có trên 60%: Than bùn.
2.2 Các giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu
Việc lựa chọn các kỹ thuật xây dựng đắp nền trên đất yếu phụ thuộc vào các
yếu tố sau:
- Thời gian yêu cầu để thi công các công trình
- Biên độ các biến dạng cho phép sau khi đ a công trình vào sử dụng
- Những hạn chế về môi tr ờng của dự án (phạm vi chiếm đất, sự nhạy cảm
với chấn động, việc bảo vệ n ớc ngầm ).
- Những khả năng về kinh phí

Các giải pháp đ ợc chọn gắn liền với hai nhóm kỹ thuật.
- Nhóm đầu tiên tập hợp các giải pháp bố trí xây dựng trực tiếp gắn liền với
nền đắp (xây dựng theo giai đoạn, gia tải )
- Nhóm thứ hai là nhóm các kỹ thuật cần thiết có những can thiệp trong đất
nền (thay thế đất xấu, thoát n ớc, cột balát ).


Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 12
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
2.2.1 Các kỹ thuật xây dựng:
Bao gồm hai nhóm kỹ thuật chính là: nhóm dựa trên biện pháp bố trí xây
dựng cùng nền đắp và nhóm dựa trên việc cải thiện đất d ới nền đắp. Cụ thể nh
sau:
a) Bố trí xây dựng cùng nền đắp:
- Xây dựng theo giai đoạn;
- Bệ phản áp;
- Nền đắp nhẹ;
- Tăng c ờng bằng vật liệu địa kỹ thuật;
b) Cải thiện đất d ới nền đắp
- Thay đất xấu;
- Đ ờng thấm thẳng đứng;
- Cố kết bằng hút chân không;
- Cột ba lát (hoặc cột đá dăm);
- Hào ba lát;
- Phun chất rắn;
- Cột đất gia cố vôi hoặc xi măng;
- Cột vữa đất xi- măng, tiến hành bằng phun (kỹ thuật th ờng gọi là
jetgrouting);

- Nền đắp trên móng cứng;
- Điện thấm.
Các kỹ thuật xây dựng đặc thù của nền đất đắp trên nền đất yếu nhằm đảm bảo
độ ổn định của đất và hạn chế của nền đ ờng đắp ở các trị số quy định trong đồ án.

Hình 2.1 Tổng hợp tác dụng của các kỹ thuật xây dựng nền đắp trên đất yếu
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 13
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Các u điểm, nh ợc điểm và các điểm còn nghi ngờ của các kỹ thuật khác
nhau cho trong bảng 2.3;
Bảng 2.3 So sánh các giải pháp kỹ thuật
Kỹ thuật xây
dựng
Giá thành

Thời gian

Tính kỹ
thuật
Tính khả thi
(dự báo)
Xây dựng theo
giai đoạn
+ +++ + ++ (thời gian )

Bệ phản áp ++ ++ + +++
Gia tải tạm thời + +++ + ++ (thời gian,
hiệu quả)

Nền đắp nhẹ +++ + ++ +++
Tăng c ờng bằng
vật liệu địa kỹ
thuật tổng hợp
++ + ++ ++ (hiệu quả)
Tác dụng đối với đất nền
Thay đất xấu +++ + + +++
Đ ờng thấm
thẳng đứng
++ ++ ++ ++ (thời gian)
Cố kết bằng hút
chân không
+++ ++ +++ ++ (thời gian)
Cột ba lát +++ ++ +++ ++ (hiệu quả)
Hào ba lát ++ + +++ ++ (hiệu quả)
Phun chất rắn +++ ++ +++

++ (hiệu quả)
Cột vừa đất xi
măng thi công
bằng phun
+++ ++ +++ ++ (hiệu quả)
Cột đất gia cố +++ ++ +++ ++ (hiệu quả)
Nền đắp trên
móng cứng
+++ ++ ++ +++
Điện thấm +++ +++ +++ ++ (thời gian,
hiệu quả)
Ghi chú thích: +kém, ++ trung bình, +++ tốt
2.2.2 Các biện pháp xử lý đồng thời với việc xây dựng nền đắp

D ới đây sẽ trình bày các biện pháp th ờng đ ợc sử dụng trong xây dựng
nền đắp. Khi áp dụng các biện pháp này phải nhằm đạt đ ợc hai mục tiêu:
- Đảm bảo sự ổn định của nền đắp trong khi xây dựng
- Đạt đ ợc một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 14
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Khi áp dụng các biện pháp này, yêu cầu của lớp đất trên nền đất yếu phải
tiếp xúc với một loại vật liệu thấm n ớc tốt. Nếu vật liệu đắp nền đ ờng là đất dính
thì phải làm một lớp đệm cát có chiều dày từ 0,5-1m để tăng nhanh thời gian cố
kết.
Trình tự tiến hành nh sau:
- Tính chính xác chiều cao phòng lún
- Kiểm tra ổn định ứng với chiều cao đắp đất có xét đến phòng lún.
- Chọn biện pháp xử lý thích đáng để đạt hai mục tiêu nêu trên.
Sau đây là mô tả chi tiết về các biện pháp xử lý trên:
1/ Xây dựng nền đắp theo giai đoạn
Khi c ờng độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đ ờng
ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần c ờng 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 đ ợc tải
trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo.
Trình tự tính toán nh sau:
Tr ớc hết xác định chiều cao cho phép của lớp đất đắp đầu tiên H
1
, lúc bấy
giờ sức chống cắt của đất yếu là C
u1
(lực dính xác định bằng thí nghiệm không cố
kết, không thoát n ớc). Có thể bỏ qua phần sức chống cắt do ma sát và áp lực có

truyền lên hạt đất xem nh không đáng kể.
Chiểu cao H
1
tính từ công thức Mandel - Salencon:
1
1
cu
NC
H
F

=
(2.1)
Trong đó: F - hệ số an toàn, lấy bằng 1;
N
C
- hệ số tra ở hình 2.4 tùy theo tỷ số B/h ( với B chiều rộng trung bình của
nền đắp, h là chiều dày trung bình lớp đất yếu).

Hình 2.2 Xác đinh chiều cao nền đ ờng có xét đến độ phòng lún
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 15
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội


Hình 2.3 Xây dựng nền đ ờng đắp

Hình 2.4 Biểu đồ xác định sức chịu tải N
C

của nền đất yếu
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 16
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Chờ cho đất cố kết hoàn toàn d ới tác dụng của tải trọng yH
1
thì đắp lớp thứ
hai, khi đó sức chống cắt của đất yếu tại độ sâu z sẽ tăng thêm (hình 2.5).
C
u
=
z
tg
cu
=H
1
tg
cu
(2.2)
Trong đó:
z
- độ tăng ứng suất có hiệu thẳng đứng trong nền đất yếu ở độ
sâu z do tải trọng đất đắp H
1
gây ra.
Nếu không chờ cố kết hoàn toàn mà chỉ cố kết U% thì độ tăng sức chống cắt
là:
C
u

=H
1
Utg
cu
(2.3)
Thực tế công thức này cho thấy độ tăng sức chống cắt ở d ới tim của nền
đắp, còn C
u
sẽ gần bằng 0 ở chân taluy. Vì vậy ta lấy độ tăng trung bình gần đúng
theo cung tr ợt là:
Cu =1/2H
1
Utg
cu
Nh vậy ta sẽ có một sức chống cắt (lực dính) mới là Cu2=Cu1+Cu cho
phép đắp nền đ ờng đến chiều cao H2 và cứ tiếp tục nh vậy cho đến thứ ba H3
Có thể kiểm tra trạng thái cố kết của đất yếu d ới nền đắp bằng các biện
pháp sau:
- Đo áp lực n ớc lỗ rỗng;
- Đo độ lún của lớp đất yếu;
- Xác định độ tăng dần của lực dính C
u
bằng thí nghiệm cắt cánh.

Hình 2.5 Sức chống cắt của nền đ ờng sẽ tăng thêm.



Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 17
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
2/ Tăng chiều rộng nền đ ờng, làm bệ phản áp
Khi c ờng độ chống cắt của nền đất yếu không đủ để xây dựng nền đắp theo
giai đoạn hoặc khi thời gian cố kết quá dài so với thời gian thi công dự kiến thì có
thể áp dụng các biện pháp này nhằm đẩy nhanh tốc độ, giảm khả năng trồi đất ra
hai bên.
Bệ phản áp đóng vai trò một đối trọng, tăng tốc độ ổn định và cho phép đắp
nền đ ờng với các chiều cao lớn hơn, do đó đạt đ ợc độ lún cuối cùng trong một
thời gian ngắn hơn. Bệ phán áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm
n ớc.
Hình 2.6 cho thấy khi tăng chiều rộng của bệ phán áp thì giá trị của hệ số an
toàn F sẽ tăng lên. Chiều cao và chiều rộng bệ phản áp đ ợc xác định theo c ờng
độ chống cắt, chiều dày của lớp đất yếu và hệ số an toàn yêu cầu.

Hình 2.6 Quan hệ giữa chiều rộng và chiều sâu của bệ phản áp với hệ số an
toàn (theo F Bourges)
Kích th ớc bệ phản áp th ờng lấy nh sau:
Theo kinh nghiệm Trung Quốc:
Chiều cao h>1/3H
Chiều rộng L=(2/3-3/4) chiều dài trồi đất
Theo tính toán của Pilot;
Chiều cao bằng 40-50% chiều cao nền đ ờng H.
Luận án Thạc sỹ kỹ thuật

Vũ Hồng Sơn - Lớp cao học Xây dựng công trình giao thông Khóa 12 Trang 18
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
Chiều rộng bằng 2-3 chiều dày lớp đất yếu D.
Bệ phản áp th ờng đ ợc đắp cùng lúc với việc xây dựng nền đắp chính. Nếu
không cho máy thi công đi lại trên đó thì không cần đầm lèn. Nếu có dùng cho máy

thi công đi lại thì phần d ới bệ phản áp phải đắp bằng vật liệu thấm n ớc.
Khi có một nền đắp bị tr ợt trồi thì đắp bệ phản áp có khả năng tăng độ ổn
định chống tr ợt làm cho nền đắp trở lại ổn định.
Tuy nhiên muốn bệ phán áp phát huy đ ợc hiệu quả để có thể xây dựng nền
đắp một giai đoạn thì thể tích của nó phải rất lớn. Vì vậy ph ơng pháp này chỉ thích
hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ và phạm vi đắp đất không hạn chế.
3/ Giảm trọng l ợng nền đắp (nền đắp nhẹ)
Có thể giảm trọng l ợng nền đắp tác dụng lên đất yếu bằng 2 cách:
a. Giảm chiều cao nền đăp đến trị số tối thiểu cho phép tuỳ thuộc vào điều kiện
địa chất thuỷ văn (bảo đảm chiều cao tối thiểu của nền đ ờng cũng nh chiều
cao tối thiểu trên mực n ớc đăng bằng cách tăng khẩu độ cầu).
b. Dùng vật liệu nhẹ đắp nền đ ờng: Sử dụng các vật liệu đắp có trọng l ợng thể
tích nhỏ thì có thể loại trừ đ ợc các yếu tố bất lợi ảnh h ởng đến sự ổn định
của nền đắp cũng nh giảm nhỏ độ lún.
4/ Ph ơng pháp gia tải tạm thời (=8 ữ 10kN/m
3
)
Ph ơng pháp này gồm có việc đặt một gia tải (th ờng là đắp bổ sung nền 2-
3m) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi thời điểm t mà ở đó nền đ ờng sẽ đạt đ ợc độ lún
cuối cùng dự kiến nh tr ờng hợp với nền đắp không gia tải. Nói cách khác đây là
ph ơng pháp cho phép đạt đ ợc một độ kết cấu trong một thời gian ngắn hơn. Gia
tải này phải phù hợp với điều kiện ổn định của nền đắp. Ph ơng pháp này chỉ nên
dùng khi chiều cao hơn nhiều so với chiều cao thiết kế. Để tính áp lực tăng thêm và
thời gian tác dụng của nó, cần áp dụng ph ơng pháp tính lún nh đã nêu. Tăng trị
số tải trọng tác dụng lên bề mặt lớp đất yếu, tính các trị số độ lún t ơng ứng rồi
chọn trị số độ lún gần với độ lún ổn định của nền đắp trong thời hạn thi công cho
tr ớc.