Tải bản đầy đủ (.pdf) (106 trang)

“Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công trình trên nền đất yếu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.29 MB, 106 trang )

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu
ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong
xây dựng công trình trên nền đất yếu” được hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của
bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Bộ môn địa kỹ thu
ật - Khoa Công trình
và các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi đã tạo mọi điều kiện, động viên giúp
đỡ về mọi mặt. Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói
trên.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.
Hoàng Việt Hùng đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực
hiện luận văn.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ
của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian có hạn nên không
thể tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu
của các thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp.

Hà nội, ngày tháng 5 năm 2014
Tác giả



Mai Hồng Diên




LỜI CAM ĐOAN


Tên tôi là Mai Hồng Diên, tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng
mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để thoát nước đất nền trong xây dựng công
trình trên nền đất yếu” là đề tài luận văn của riêng tôi. Những nội dung và kết quả
trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công
trình khoa học nào.
Tác giả



Mai Hồng Diên









MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN 3
1.1. Giới thiệu chung: 3
1.2. Đặc điểm và phân loại nền đất yếu: 3
1.2.1. Đặc điểm của nền đất yếu: 3
1.2.2. Các loại nền đất yếu thường gặp: 4
1.3. Các giải pháp xử lý nền đất yếu: 4
1.3.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học 5
1.3.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn 8

1.3.3. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng 9
1.3.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ 11
1.3.5. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm 11
1.3.6. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính 12
1.3.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch 13
1.3.8. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu 16
1.3.9. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất-vôi,
cọc đất-xi măng, cọc cát-xi măng-vôi 18

1.3.10. Bệ phản áp: 19
1.3.11. Tăng hệ số mái: 20
1.3.12. Phương pháp nén trước: 20
1.3.13. Phương pháp cố kết chân không: 21
1.4. Các biện pháp thi công để xử lý nền: 22
1.4.1. Nén chặt đất bằng cách hạ thấp mực nước ngầm: 22
1.4.2. Khống chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực của nền đất: 23
1.4.3. Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng của nền 24
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 25
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP 26
2.1. Đặt vấn đề 26
2.2. Khái quát thiết bị thoát nước thẳng đứng 26
2.3. Các đặc tính của bấc thấm (PVD) 27
2.4. Nguyên tắc tính toán bấc thấm 28
2.4.1. Mục đích: 28
2.4.2. Các biểu thức thiết kế: 29
2.4.3. Trường hợp lý tưởng 32
2.4.4. Trường hợp chung: 34
2.4.5. Khoảng cách giữa các bấc thấm: 39
2.4.6. Chiều dài bấc thấm 40
2.4.7. Quy trình thiết kế 41

2.5. Thi công bấc thấm: 43
2.5.1. Giới thiệu: 43
2.5.2. Chuẩn bị hiện trường 43
2.5.3. Thiết bị thi công 44
2.5.4. Quy trình thi công bấc thấm 46
2.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ cố kết của đất nền khi sử dụng bấc thấm: 50
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 51
CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH HOÁ CÁC TRƯỜNG HỢP ỨNG DỤNG 52
3.1. Đặt vấn đề 52
3.2. Phân tích lựa chọn trường hợp tính toán 52
3.3. Giới thiệu phần mềm tính toán: 54
3.4. Kết quả tính toán 57
3.5. Phân tích kết quả tính toán: 59
3.5.1. Ảnh hưởng của mức độ xáo trộn đất : 59
3.5.2. Ảnh hưởng của khoảng cách bấc thấm 62
3.5.3. Ảnh hưởng của chiều dày đất nền và chiều cao khối đắp 66
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 72
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI NỀN ĐƯỜNG NỘI
BÀI-LÀO CAI (ĐOẠN TỪ KM46+040 ĐẾN KM46+350) 73

4.1. Giới thiệu về dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai: 73
4.1.1. Giới thiệu chung 73
4.1.2. Đặc điểm địa chất Km46+040 – Km46+350: 73
4.1.3. Các yêu cầu về thiết kế nền đắp trên đất yếu: 74
4.1.4. Công tác quan trắc đoạn Km46+040 đến Km46+350 dự án cao tốc Nội Bài –
Lào Cai 76

4.2. Kết quả quan trắc: 79
4.3. Phân tích đánh giá số liệu quan trắc 89
4.4. So sánh kết quả nghiên cứu và số liệu quan trắc 91

KẾT LUẬN CHƯƠNG IV 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95
I. Các kết quả đạt được của luận văn 95
II. Một số vấn đề tồn tại 96
III. Kiến nghị 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO









DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí đầm xung kích 6
Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm lăn 7
Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm rung 8
Hình 1.4: Máy chuyên dụng tự hành cắm bấc thấm 10
Hình 1.5: Sơ đồ nền công trình phụt vữa xi măng 14
Hình 1.6: Biểu đồ để tra lượng vữa xi măng trong lỗ phụt 14
Hình 1.7: Sơ đồ thiết bị thi công phụt nhựa bitum 15
Hình 1.8: Sơ đồ bố trí các điện cực 16
Hình 1.9: Sơ đồ bố trí thiết bị gia cường đất bằng nhiệt 17
Hình 1.10: Sơ đồ bố trí cọc cát 18
Hình 1.11: Sơ đồ bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt của đất 18
Hình 1.12: Sơ đồ máy thi công cọc vôi – đất 19
Hình 1.13: Xử lý nền bằng cọc vôi – đất 19
Hình 1.14: Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải đến tốc độ cố kết và cường độ chống cắt 23

Hình 2.1: Đường kính tương đương của bấc thấm 27
Hình 2.2: Bấc thấm PVD 27
Hình 2.3: Sự cố kết do thoát nước theo phương đứng và xuyên tâm 31
Hình 2.4: Sơ đồ làm việc ống thoát nước PV với sức kháng thoát nước 33
Hình 2.5: Đường kính tương đương của ống thoát nước PV 34
Hình 2.6: Quan hệ giữa F
n
và D/
w
d cho trường hợp lý tưởng 35
Hình 2.7: Ví dụ đường cong thiết kế cho trường hợp đơn giản 35
Hình 2.8: Hệ số xáo trộn (F
s
) với các thông số cơ bản 36
Hình 2.9: Ước lượng giá trị hệ số sức kháng thoát nước
'
r
F 38
Hình 2.10: Các hình thức bố trí bấc thấm 40
Hình 2.11: Giá trị xấp xỉ của vùng xáo trộn xung quanh lõi bấc thấm 40
Hình 2.12: Xác định chiều dài bấc thấm 41
Hình 2.13: Ví dụ ảnh hưởng của các thông số đến t
90
42
Hình 2.14: Một số hình ảnh thi công bấc thấm 46
Hình 2.15: Quy trình thi công bấc thấm 48
Hình 2.16: Quy trình lắp ghép bấc thấm 49
Hình 3.1: Giao diện phần mềm FoSSA (2.0) 54
Hình 3.2: Lựa chọn mô hình bài toán 55
Hình 3.3: Lựa chọn thông số tính lún 55

Hình 3.4: Lựa chọn thông số thiết kế PVD (bấc thấm) 56
Hình 3.5: Thông số tính cố kết của nền 56
Hình 3.6: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =1,0m 59
Hình 3.7: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =1,5m 60
Hình 3.8: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =2,0m 60
Hình 3.9: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =2,5m 61
Hình 3.10: Quan hệ của độ lún theo thời gian với khoảng cách bấc thấm c =3,0m 61
Hình 3.11: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =0,5 62
Hình 3.12: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =1,0 63
Hình 3.13: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =2,0 64
Hình 3.14: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =3,0 64
Hình 3.15: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =4,0 65
Hình 3.16: Quan hệ của độ lún theo khoảng cách bấc thấm với Fs =5,0 65
Hình 3.17: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 4m, L = 8m 69
Hình 3.18: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 4m, L = 16m 69
Hình 3.19: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 8m, L = 8m 70
Hình 3.20: Quan hệ của độ lún theo thời gian với H = 8m, L = 16m 70
Hình 4.1: Thiết bị đo lún 77
Hình 4.2: Một số hình ảnh quan sát lún 77
Hình 4.3: Thiết bị đo áp lực lỗ rỗng 78
Hình 4.4: Sơ đồ bô trí quan trắc lún mặt nền tại mặt cắt Km46+300 78
Hình 4.5: Biểu đồ độ lún của đất nền theo thời gian 89
Hình 4.6: Xác định độ lún cuối cùng theo phương pháp Asaoka 90
Hình 4.7: Tính toán độ lún cuối cùng của nền theo Asaoka 91
Hình 4.8: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời gian tại mặt cắt Km46+300 93

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3 - 1: Các thông số tính toán sử dụng trong nghiên cứu 53

Bảng 3 - 2: Các thông số của đất nền và đất đắp 53

Bảng 3 - 3: Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian 57
Bảng 3 - 4: Bảng kết quả tính toán độ cố kết theo thời gian 58
Bảng 3 - 5: Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian khi thay đổi chiều dày đất nền
và chiều cao khối đắp 67

Bảng 3 - 6: Bảng kết quả tính độ cố kết theo thời gian khi thay đổi chiều dày đất
nền và chiều cao khối đắp 68

Bảng 4 - 1: Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 73
Bảng 4 - 2: Phần độ lún cố kết cho phép còn lại ΔS tại trục tim của nền đường sau
khi hoàn thành công trình: 76

Bảng 4 - 3: Kết quả quan trắc lún mặt nền tại mặt cắt Km46+300 79
Bảng 4 - 4: Các thông số tính toán sử dụng trong tính toán 91
Bảng 4 - 5: Các thông số của đất nền và đất đắp tại Km46+300 92
Bảng 4 - 6: Bảng tính độ lún theo thời gian tại Km46+300 92

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trong thực tế xây dựng, nền móng công trình đóng vai trò quan trọng đối với
sự ổn định chung của cả công trình, theo thống kê nguyên nhân sự cố thì có nhiều
nguyên nhân dẫn đến sự cố công trình nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là do quá
trình xử lý nền công trình chưa hợp lý, tốc độ thi công quá nhanh so với độ cố kết
đất nền. Vì vậy, cần thiết phải có nh
ững công trình nghiên cứu tìm ra những giải
pháp xử lý hiệu quả trong quá đầu tư xây dựng, cải thiện quá trình tính toán thiết kế
với mục tiêu hạn chế tối đa các sự cố có thể xảy ra trong quá trình thi công, vận
hành và sử dụng, đồng thời tiết kiệm được nguồn ngân sách mà vẫn mang lại hiệu
quả cao.

Một trong những giải pháp hiệu quả rút ngắn thời gian thi công là làm tăng
nhanh tốc độ cô kế
t nền bằng cách sử dụng vật thoát nước đứng để gia cố nền khi
xây dựng công trình trên nền đất yếu. Giải pháp này được sử dụng rộng rãi ở các
ngành xây dựng, giao thông, thủy lợi vì vậy việc nghiên cứu đánh giá chính xác
thêm các thông số tính toán thiết kế là việc làm rất cần thiết.
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ xáo trộn đất khi dùng bấc thấm để
thoát nước đất nền trong xây d
ựng công trình trên nền đất yếu” là một trong những
nội dung cấp bách, thiết thực giải quyết các vấn đề tồn tại như đã nêu.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu.
a. Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng của mức độ xáo trộn đất nền khi cắm vật
thoát nước đứng (PVD) đến tốc độ cố kết của đất nền, so sánh đối chiếu với kết quả
quan tr
ắc thực địa để hiệu chỉnh số liệu tính toán.
b. Nhiệm vụ: Phân tích tổng quan về các giải pháp xử lý nền khi xây dựng
công trình trên nền yếu
- Nguyên tắc tính toán bấc thấm (PVD).
- Mô phỏng một số bài toán thực tế bằng phần mềm chuyên dụng
- Phân tích kết quả và kết luận

2
c. Phạm vi nghiên cứu: Chỉ giới hạn nghiên cứu bấc thấm kết hợp gia tải trước
để xử lý nền đất yếu, không xét quá trình từ biến của đất.
3. Các phương pháp nghiên cứu.
- Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về xử lý nền công
trình, các ứng dụng tại Việt Nam và trên thế giới;
- Phân tích lý thuyết;
- Phân tích mô hình toán.


3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN
1.1. Giới thiệu chung:
Trong những năm gần đây, từ yêu cầu thực tế ở Việt Nam cũng như trên thế
giới phải tiến hành xây dựng một số công trình như đê, đường giao thông, cầu, bãi
chứa vật liệu, sân bay, bãi đỗ xe, trên nền đất trầm tích mềm yếu (công trình trên
những vùng đầm lầy, gồm các loại
đất bùn, đất sét yếu, đất hữu cơ có tính nén
mạnh, chỉ tiêu kháng cắt nhỏ và thoát nước chậm, khó cố kết) và bị hạn chế về thời
gian thi công đã thúc đẩy sự phát triển các biện pháp xử lý nền bằng các kỹ thuật
mới mà các phương pháp truyền thống không thể giải quyết được. Một trong các
biện pháp truyền thống hay được áp dụng là nén trước bằng cách chất tải trên mặt
n
ền, tuy nhiên, đối với loại đất nền quá yếu, tốc độ cố kết chậm, trong một số
trường hợp yêu cầu chiều cao lớp đất chất tải trên mặt nền lớn, sẽ dẫn đến không
đảm bảo yêu cầu ổn định và mái đắp bị trượt. Để khắc phục nhược điểm này, biện
pháp thoát nước đứng (PVD) để gia cường nền khi xây dựng công trình trên nề
n đất
yếu là một giải pháp hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật, với giá thành rẻ hơn, rút
ngắn thời gian cố kết, cải thiện sức chịu tải của nền, tăng nhanh tốc độ thi công
công trình.
1.2. Đặc điểm và phân loại nền đất yếu:
1.2.1. Đặc điểm của nền đất yếu:
Nền đất yếu là nền đất không
đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng
nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng.
Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất
yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà
người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của
nề

n đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây
dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá
chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc đánh giá chính xác và
chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong

4
phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp
là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa
học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công
trình khi xây dựng trên nền đất yếu.
Một số đặ
c điểm của nền đất yếu [2]: Sức chịu tải (0,5 ÷1kG/cm2); Đất có tính
nén lún (a> 0,1 cm2/kG); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt ( B > 1); Mo đun biến
dạng (E< 50kG/cm2); Khả năng chống cắt bé (ϕ, c), khả năng thấm nước nhỏ; Hàm
lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G> 0,8.
1.2.2. Các loại nền đất yếu thường gặp:
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đố
i chặt, ở trạng thái bão
hòa nước, có cường độ thấp;
- Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất
mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;
- Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết
quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầ
m lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 -80%);
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc
pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái
chảy gọi là cát chảy;
- Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm
nước cao, dễ bị lún sụt [2].

1.3. Các gi
ải pháp xử lý nền đất yếu:
* Mục đích của xử lý nền là:
- Làm tăng sức chịu tải của nền đất;
- Cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm
tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số Modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt
của đất
- Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm
của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp [2].

5
Bất kỳ biện pháp xử lý nào nếu làm tăng được cường độ liên kết giữa các hạt
đất và làm tăng được độ chặt của đất nền thì đều thoả mãn được ba mục đích trên.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu, nhưng nhìn
chung có thể xếp chúng vào một số nhóm phương pháp sau [5]:
1.3.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ h
ọc
Phương pháp làm chặt đất trên mặt là một phương pháp cổ điển, đã được sử
dụng từ lâu trên thế giới. Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như
xe lu, búa đầm, máy đầm rung, làm chặt đất. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả
năng làm chặt đất gồm: độ ẩm, công đầm, thành phần hạt, thành phần khoáng hoá,
nhiệt độ c
ủa đất và phương thức tác dụng của tải trọng. Để làm chặt đất cần phải
xác định được độ ẩm tốt nhất ứng với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất.
Đầm nén bề mặt là phương pháp đơn giản, có thể áp dụng cho cả công trình
đất đắp mới lẫn nền tự nhiên. Khi tác dụng tải trọng lên nền đất, chỉ một phần
đất ở
độ sâu hạn chế tiếp nhận được ảnh hưởng này. Một mặt, ảnh hưởng của tải trọng
nhanh chóng tắt dần theo độ sâu, mặt khác tải trọng từ đầm nén là các tác động
trong thời gian ngắn. Giải pháp đầm nén trực tiếp bề mặt đất do đó được áp dụng

chủ yếu trong nền đất nhân tạo (đất đắp mới), không phải là giải pháp thông dụng
cho xử lý nền. Trong một số trường hợp, hạng mục xây dựng chỉ chiếm diện tích
nhỏ trên toàn bộ công trình thì lựa chọn giải pháp đầm nén cục bộ bề mặt là lựa
chọn có tính khả thi cần xem xét. Có thể nêu một số phương pháp làm chặt đất trên
mặt bằng cơ học sau đây:
1.3.1.1. Làm chặt đất bằng đầm rơi
Nội dung phương pháp.
Dùng đầm là vật n
ặng rơi làm chặt đất, vật làm đầm thường làm bằng bê tông
cốt thép hoặc bằng gang, với khối lượng từ 2 đến 4 tấn, cho rơi từ độ cao 4 đến 5
mét.

6

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí đầm xung kích
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp được sử dụng rộng rãi khi xây dựng công trình trên nền đắp mới.
Chiều dày nén chặt của đất phụ thuộc vào đường kính, khối lượng và chiều cao rơi
của vật đầm cũng như tính chất của đất. Đạt hiệu quả kinh tế đối với cát có lẫn
nhiều hạt bụi và đất hạt bùn.Thông thường, độ chặt của đất tăng lên ở những lớp đất
phía trên và giảm đi ở những lớp đất phía dưới.
1.3.1.2. Làm chặt đất bằng phương pháp đầm lăn
*Nội dung phương pháp.
Dùng đầm lăn, xe lu để làm chặt đất. Phương pháp này thường được sử dụng
khi làm đường giao thông. Tuỳ thuộc vào trọng lượng xe lu và số lần đầm mà chiề
u
sâu làm chặt đất có thể đạt (0,5÷0,6)m. Khi dùng đầm lăn có mặt nhẵn, do chiều dày
lớp đất được đầm nhỏ nên hiệu suất đầm thường thấp, chất lượng đầm không đều.

7


Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm lăn
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp được sử dụng rộng rãi khi xây dựng công trình trên nền đắp mới,
tận dụng được toàn bộ đất nền thiên nhiên. Đối với các công trình đắp bằng đất có
quy mô lớn dùng đầm lăn mặt nhẵn là không hiệu quả. Đối với các loại đất dính
d
ạng cục thì dùng đầm lăn chân dê mang lại hiệu quả cao hơn, chất lượng đầm đều
hơn và tạo ra mặt nháp liên kết tốt giữa các lớp đất đầm với nhau. Hiện nay, người
ta còn dùng đầm lăn bánh hơi để đầm chặt cả đất dính và đất rời. Mức độ đầm chặt
phụ thuộc vào số lượt đầm, chiều dày lớp đất đầm, áp suất bánh xe, tải tr
ọng đặt
trên xe, tốc độ di chuyển của xe cũng như độ ẩm và cấu tạo của đất. Muốn đất được
đầm chặt như nhau ở mọi nơi thì yêu cầu tải trọng đầm phải phân bố đều lên các
bánh xe, không phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đất và sức chịu tải của đất tại các
vị trí đầm [ ].
1.3.1.3. Làm chặt đấ
t bằng phương pháp đầm rung
*Nội dung phương pháp.
Dùng các chấn động tạo ra các dao động liên tục có tần số cao và biên độ nhỏ,
làm cho tính toàn khối của đất bị phá hoại, các hạt cát di chuyển đến lấp những chỗ
trống giữa các hạt có kích thước lớn hơn. Tác dụng của đầm rung lớn nhất khi xảy
ra hiện tượng cộng hưởng khi mà tần số dao động của máy trùng với tần số
dao
động của đất đầm.

8




Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng đầm rung

*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp làm chặt đất bằng đầm rung chủ yếu dùng để nén chặt đất cát.
Nếu hàm lượng hạt sét trong đất nhỏ hơn 6% thì hiệu quả nén chặt thường gấp từ 4
đến 5 lần so với các phương pháp đầm nén khác.
Chiều dày lớp đất được làm chặt bằng
đầm rung thường thay đổi từ 0,3 đến
1,5m đôi khi đến 2,0m.
1.3.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ
chấn
Đối với các loại đất hạt rời (đất cát và đất đắp), khi chiều sâu lớn hơn 1,5m có
thể dùng phương pháp chấn động và thuỷ chấn để nén chặt.
Phương pháp này hiện nay được ứng dụng ở nhiều nước và có hiệu quả kinh tế
rõ rệt.
Theo kết quả nghiên cứu, nếu dùng phương pháp này thì độ rỗng của đất giảm
(10÷20)% và sức chịu tải tăng lên (3,5÷4,0) kG/cm
2
.
1.3.2.1. Phương pháp nén chặt đất bằng chấn động
*Nội dung phương pháp.
Để nén chặt đất cát ở dưới sâu, người ta thường dùng các loại đầm chùy có tần
số (2900÷3000) vòng/phút. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả nén chặt đất là gia
tốc chấn động, độ ẩm của đất, khoảng cách giữa các vị trí đầm, tính đàn hồi của đất
và bán kính máy chấn động.

9
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Khi làm chặt đất cát ở độ sâu nhỏ hơn 3,0m thì bán kính làm chặt có thể đạt
1,5m. Khi bán kính máy chấn động tăng thì gia tốc chấn động và hệ số nén chặt

chấn động cũng tăng lên.
1.3.2.2. Phương pháp nén chặt đất bằng thuỷ chấn
*Nội dung phương pháp.
Vừa phun nước, vừa tạo chấn động tác dụng vào cát. Khi đó lực dính giữ
a các
hạt giảm đi, các hạt lớn sẽ lắng xuống còn các hạt nhỏ sẽ nổi lên, hình thành chuyển
động xoắn ốc làm phát sinh cấp phối hạt mới và như vậy sẽ hình thành cấp phối tốt
nhất của đất ở trạng thái nén chặt.
Để thi công nén chặt đất bằng phương pháp thuỷ chấn, người ta đóng vào
trong đất những ống thép đường kính (19÷25)mm và có đầu nhọn, phầ
n ống dưới
dài khoảng (50÷60)cm, có đục lỗ xung quanh với đường kính (5÷6)mm. Lợi dụng
sức nước cao áp để đưa ống thép và máy chấn động đến độ sâu thiết kế và cho máy
chấn động làm việc, nén chặt đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chặt thường
(30÷40)cm trong khoảng thời gian (40÷120) giây. Sau khi làm chặt được lớp thứ
nhất thì lại nâng máy đầm lên làm chặt lớp thứ
hai và như vậy lần lượt cho đến khi
lên đến mặt đất.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Đối với nền cát nhân tạo có chiều dày cần nén chặt lớn thì người ta dùng
phương pháp thuỷ chấn.
1.3.3. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng
Đối với các nền đất sét yếu, do hệ số thấm của đất sét nhỏ nên quá trình cố k
ết
của nền ở điều kiện bình thường cần rất nhiều thời gian, trong khi đó, các công trình
xây dựng lại đòi hỏi phải thi công nhanh, đảm bảo tiến độ yêu cầu. Do vậy, người ta
thường dùng các thiết bị tiêu nước thăng đứng kết hợp với biện pháp gia tải trước để
làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền.
1.3.3.1. Phương pháp gia cố bằng gi
ếng cát

*Nội dung phương pháp.
Nguyên lý làm việc của giếng cát là, dưới tác dụng của tải trọng ngoài, trong
đất sẽ xuất hiện gradient thuỷ lực làm cho nước lỗ rỗng thoát ra theo phương ngang

10
về phía các thiết bị tiêu nước, sau đó chảy tự do theo phương đứng dọc theo thiết bị
về phía các lớp đất dễ thấm nước. Như vậy, việc đặt các giếng cát có tác dụng làm
tăng tốc độ thoát nước của đất và dẫn đến giảm thời gian hoàn thành cố kết.
Giếng cát đóng vai trò thoát nước là chính nên gia cố nền bằng giếng cát
thường phải đi kèm với biệ
n pháp gia tải để nước thoát ra nhanh.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Giếng cát được sử dụng rộng rãi để tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền,
làm cho nền có khả năng biến dạng đều và nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về
lún, rút ngắn thời gian chờ, thời gian thi công.
1.3.3.2. Phương pháp gia cố bằng bấc thấm (PVD)
*Nội dung phương pháp.
Bấc thấm là thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn, gồm nhiều loại, có
chiều rộng thường từ (100÷200)mm, dày từ (3÷5)mm. Lõi của bấc là một băng chất
dẻo được bọc bởi lớp vải địa kỹ thuật bằng polyester không dệt, bằng vải địa cơ
propylene hoặc giấy tổng hợp có nhiều rãnh nhỏ để nước đưa lên cao nhờ
mao dẫn.

Hình 1.4: Máy chuyên dụng tự hành cắm bấc thấm
Để cắm bấc thấm vào nền đất, người ta dùng một máy chuyên dụng tự hành.
Sau khi thi công bấc thấm, người ta cũng tiến hành gia tải nén trước giống như đối
với giếng cát. Để nước thoát ra dễ dàng từ đầu bấc thấm người ta thường phủ lên

11
phía trên mặt lớp đất yếu một lớp vải địa kỹ thuật và trên lớp vải này đắp một lớp

cát hạt to là lớp thấm nước.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Giống như phương pháp cọc cát, giếng cát, phương pháp bấc thấm hiện nay
được sử dụng rộng rãi trong xử lý nền đất yếu để tăng nhanh quá trình cố kết của
đất n
ền, làm cho nền nhanh chóng đạt đến giới hạn ổn định về lún. Tuy nhiên đòi
hỏi thiết bị, công nghệ thi công kỹ thuật cao.
1.3.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ
*Nội dung phương pháp.
Phương pháp này đã được sử dụng từ lâu trên thế giới. Bản chất của phương
pháp là dùng năng lượng của sóng nổ để nén chặt đất. Người ta bố trí các quả mìn
dài trong các giếng, phân bố theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết chiều dày lớp
đất yếu. Phía trên các quả mìn người ta đổ cát thành đống hoặc đặt các thùng đựng
cát không đáy. Khi mìn nổ, năng lượng được tạo ra sẽ nén đất ra xung quanh, cát sẽ
rơi xuống lấp đầy vào giếng vừa được tạo ra. Sau đó, người ta tiếp tục đổ thêm cát
vào giếng và đấm tới độ chặt yêu cầu.
*Ưu nhược đi
ểm của phương pháp.
Phương pháp đòi hỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao, giá thành tương đối cao
nên ít được áp dụng để xử lý nền đất yếu.
1.3.5. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm
*Nội dung phương pháp.
Trong những năm gần đây, việc kết hợp vải địa kỹ thuật và bấc thấm để xử lý
nền đấ
t yếu nhằm tạo ra biên thoát nước theo phương ngang đã được ứng dụng rộng
rãi ở nước ta, nhất là trong gia cố nền đường giao thông, thủy lợi. Tuỳ theo mục
đích sử dụng, vải địa kỹ thuật có thể được dùng để: Làm chức năng như một mặt
phân cách nước, làm chức năng như một vật liệu tiêu thoát nước.
*Ưu nhược điểm của phươ
ng pháp.

Khi xử lý nền là bùn hoặc than bùn quá yếu cần sử dụng lớp bọc vải địa kỹ
thuật nằm dưới đệm cát thoát nước hoặc đất đắp để làm lớp bọc cho lớp lọc thoát

12
nước và hạn chế xáo trộn đất nền làm ảnh hưởng đến khả năng thoát nước và làm
tăng sức kháng chống trượt. Phương pháp này hiện đang được áp dụng phổ biến
trong xử lý nền đất yếu ở Việt Nam.
1.3.6. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính
Bản chất của các phương pháp này là đưa vào nền đất các vật liệu kết dính như
xi măng, vôi, bitum, nhằm tạo ra các liên kết mới bền vững hơn nhờ các quá trình
hoá lý và hoá học diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tính chất cơ lý của đất nền.
1.3.6.1. Gia cố nền bằng phương pháp trộn vôi
*Nội dung phương pháp.
Khi trộn vôi vào đất, vôi có tác dụng hút ẩm, làm giảm độ ẩm của đất và đóng
vai trò là chất kết dính liên kết các hạt đất. Khi tác dụng với nước, vôi chưa tôi có khả

năng ngưng kết và đông cứng nhanh trong vòng (5÷10) phút. Khi hydrat hoá, vôi
chưa tôi có khả năng hấp phụ một khối lượng nước lớn (từ 32% đến 100% khối lượng
ban đầu) nên nhanh chóng làm nền đất khô ráo, dẫn đến đất nền được nén chặt.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Để gia cố nền đất yếu ở dưới sâu, người ta sử dụng cọc vôi hoặc cọc
đất-vôi.
Vôi tác dụng với nước sẽ tăng thể tích nên tiết diện các cọc vôi sẽ tăng lên làm đất
xung quanh cọc nén chặt lại. Cọc đất-vôi, ngoài tác dụng làm tăng độ chặt của nền
còn có độ bền nén, lực dính và góc ma sát trong khá lớn dẫn đến sức chịu tải tổng
hợp của khối đất gia cố tăng lên.
1.3.6.2. Gia cố nền bằng phương pháp trộn xi măng
*Nộ
i dung phương pháp.
Khi trộn xi măng vào đất sẽ xảy ra quá trình kiềm và sau đó là quá trình thứ

sinh. Quá trình kiềm là quá trình thuỷ phân và hydrat hoá xi măng, được coi là quá
trình chủ yếu hình thành nên độ bền của đất gia cố. Quá trình kiềm sẽ tạo ra một
lượng lớn hydroxyt canxi, làm tăng độ pH của nước lỗ rỗng trong đất, tạo điều kiện
thúc đẩy quá trình thứ sinh.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Ở đi
ều kiện bình thường, các khoáng vật sét có thành phần hoá học chính là các
ôxít nhôm và silic khá bền vững, khó bị hoà tan, song trong môi trường kiềm có độ
pH cao, chúng dễ bị hoà tan dẫn đến sự phá huỷ các khoáng vật. Các ôxít nhôm và
silic ở dạng hoà tan tạo nên một phần vật liệu gắn kết đông cứng và làm tăng cường
độ của hỗn hợp đất-xi măng. Quá trình thứ sinh xảy ra chậm chạp trong một thời gian
dài. Đối với nền đất yế
u ven biển xử lý theo phương pháp này là không phù hợp.

13
1.3.6.3. Gia cố nền bằng phương pháp trộn bitum
*Nội dung phương pháp.
Bitum là chất kết dính hữu cơ gồm các chất cacbuahydro khác nhau và các
chất dẫn suất không kim loại như ôxy, lưu huỳnh và nitơ.
Khi trộn bitum vào đất, bitum tác dụng chủ yếu với các hạt sét, còn các hạt bụi
và hạt cát nhờ có bitum mà được dính kết, tích tụ lại dưới dạng ổ hoặc thấu kính với
hình dạng và kích thước khác nhau. Bitum tác dụng v
ới hạt sét tạo thành hỗn hợp
hấp phụ lẫn nhau, có tính đàn hồi, có khả năng gắn chặt các hạt, kết quả là nhận
được vật liệu mới bitum-đất liên kết bởi màng đàn hồi vật chất sét-bitum, ổn định
đối với nước.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp gia cố đất bằng bitum thường được sử dụng gia cố n
ền đường
giao thông có chiều dày gia cố nhỏ.

1.3.6.4. Gia cố nền bằng keo polyme tổng hợp
*Nội dung phương pháp.
Các chất polyme tổng hợp không có sẵn trong thiên nhiên, nó được tổng hợp
từ dầu mỏ, khí đốt, than đá, Phân tử của chúng gồm rất nhiều khâu, nối với nhau
bởi liên kết hoá học, tạo nên những chuỗi xích có cấu trúc thẳng, phân nhánh và
mạng ba chiều. Keo polyme tổng hợp có tính bám dính cao, thời gian đông cứng
nhanh. Khi cho keo vào đất, các quá trình hoá lý, vật lý và hoá học phức tạp xảy ra
giữa các hạt đất và keo, tạo thành chuỗi xích thẳng đi xuyên qua khối đất.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Keo polyme tổng hợp thường được sử dụng để gia cố nền làm móng hay mặt
đường giao thông với đất không chứa cacbonat và có độ pH nhỏ hơn 7.
1.3.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch
*Nội dung phương pháp.
Phương pháp ph
ụt dung dịch có tác dụng đảm bảo cho nền ổn định về cường
độ khi công trình chịu tải trọng ngang lớn hoặc tạo màng chống thấm phía dưới các
công trình thuỷ công, làm giảm tính thấm và áp lực đẩy nổi của nước ngầm vào
móng công trình. Các dung dịch thường được sử dụng để gia có nền là dung dịch xi
măng, dung dịch bitum và dung dịch silicát.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp này đòi h
ỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao, giá thành công
trình cao nên ít được áp dụng phổ biến.

14
1.3.7.1. Phương pháp gia cố nền bằng dung dịch vữa xi măng
*Nội dung phương pháp.
Phun vào các lỗ rỗng của đất đá một lượng vữa xi măng cần thiết để sau khi
đông cứng có tác dụng làm giảm tính thấm và tăng sức chịu tải của nền.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi đối với công trình thuỷ lợ
i, thích hợp
với các loại cát, đất sỏi và các nền đá nứt nẻ, đặc biệt hiệu quả khi kích thước khe
nứt lớn hơn 0,15mm, tốc độ thấm lớn hơn 0,1cm/s nhưng không vượt quá 0,22cm/s.

Hình 1.5: Sơ đồ nền công trình phụt
vữa xi măng
Hình 1.6: Biểu đồ để tra lượng vữa xi
măng trong lỗ phụt
1.3.7.2. Phương pháp gia cố nền bằng dung dịch silicát:
*Nội dung phươ
ng pháp.
Nếu nền đất và nền đá có độ lỗ rỗng và khe nứt nhỏ không thể sử dụng
phương pháp phụt vữa xi măng thì người ta dùng phương pháp bơm hoá chất để gia
cố. Chất hoá học thường dùng là natri silicát (thuỷ tinh lỏng Na
2
OnSiO
2
) và canxi
clorua (CaCl
2
).
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp này sử dụng thích hợp nhất khi nền là:
- Cát khô và bão hoà nước, có hệ số thấm từ (2÷80) m/ngày đêm;
- Cát nhỏ và cát bụi, có hệ số thấm từ (0,5÷5) m/ngày đêm;
- Đất hoàng thổ có hệ số thấm từ (0,1÷2) m/ngày đêm.
Trường hợp đất có thấm ướt các loại dầu mỡ, tạp chất của dầu ho
ả và khi nước
ngầm có độ pH lớn hơn 9 thì không được sử dụng phương pháp này.

γ
γ

15
1.3.7.3. Phương pháp gia cố nền bằng nhựa bitum:
*Nội dung phương pháp.
Phương pháp phụt nhựa bitum lạnh còn gọi là phương pháp dùng nhũ tương
bitum để gia cố nền đất cát và đá gốc có khe nứt nhỏ. Thường dùng nhũ tương
bitum lỏng gồm 65% bitum, 35% nước và chất gây ra nhũ tương. Bitum được nấu
chảy trong nồi hơi đến nhiệt độ theo yêu cầu, sau đó được bơm vào ống phụt và
dưới áp lực phụt, bitum sẽ thấm vào các lỗ rỗng hoặc khe nứt của đất đá.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Phương pháp này sử dụng thích hợp trên các nền đá dăm, cuội, sỏi hoặc trong
nền đá có nhiều khe nứt. Hiện nay, trên thế giới người ta thường dùng hai phương
pháp phụt nhựa bitum: phụt nhựa bitum nóng và phụt nhựa bitum lạnh. Phương
pháp phụt nhự
a bitum nóng dùng thích hợp trong đá cứng nứt nẻ, hang hốc và trong
cuội, sỏi. Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị thi công cồng kềnh, phức
tạp, nhựa bitum sau khi lạnh bị giảm thể tích nên hạn chế trong việc ngăn ngừa biến
dạng.
6
5
3
4
8
7
220V
12V
2
1


1. thiết bị làm nóng (lanh) bitum; 2. bơm; 3. lỗ khoan; 4. ống phụt; 5. ống bọc lỗ
khoan; 6. chất nhét kín bằng xi măng; 7. biến thế điện; 8. dây điện
Hình 1.7: Sơ đồ thiết bị thi công phụt nhựa bitum

16
1.3.8. Nhúm cỏc phng phỏp vt lý gia c nn t yu
1.3.8.1. Gia c nn bng phng phỏp in thm
*Ni dung phng phỏp.
Cỏch tin hnh ca phng phỏp ny l cm vo trong t dớnh bóo ho nc
hai in cc, cc dng l thanh kim loi, cc õm l ng kim loi cú nhiu l nh.
Sau khi cho dũng in mt chiu chy qua, cỏc ht t s chuyn dch v phớa cc
dng, cũn nc trong t s chuyn dch v phớa cc õm. B trớ thit b hỳt nc
ti cc õm thỡ lng nc s thoỏt ra ỏng k, lm tng nhanh tc c kt, h thp
mc nc ngm.
*u nhc im ca phng phỏp.
Nu t cú cha mui v dn in n v ln thỡ phng phỏp ny khụng
kinh t
, cụng ngh thi cụng phc tp nờn ớt c s dng.


1. cc õm; 2. cc dng; 3. phn cc õm cú c l; 4. mc o; 5. khi t nộn cht;
6. ng dn nc; 7. ngun in mt chiu cú in th 120V220V
Hỡnh 1.8: S b trớ cỏc in cc
Cực dơng
Cực âm
-20
-10
Bùn
Cát

Cát
Mực nớc ngầm
0,00
2
4
6
8
Bơm hút nớc
5
3
1


17
1.3.8.2. Gia cố nền bằng phương pháp điện hoá học
*Nội dung phương pháp.
Phương pháp này cũng dựa vào nguyên lý điện thấm, chỉ khác là người ta đưa
vào đất qua cực dương các dung dịch hoá học như canxi clorua, natri silicát để khi
có dòng điện chạy qua, các điện cực sẽ bị phá huỷ và các sản phẩm phá huỷ liên kết
với các hạt sét làm cho khối đất trở nên cứng lại và nước s
ẽ được thải ra ở cực âm.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Nếu đất có hàm lượng muối lớn thì hiệu quả của phương pháp này sẽ cao. Tuy
nhiên đòi hỏi công nghệ thi công kỹ thuật cao nên ít được áp dụng.
1.3.8.3. Gia cố nền bằng phương pháp nhiệt
*Nội dung phương pháp.
Dùng nhiệt độ cao để gia cố đất bằng cách:
- Phụt qua lỗ khoan vào trong đất không khí nóng có nhiệt độ t
ừ (600÷800)
0

C.
- Đưa nhiên liệu cháy vào trong đất qua lỗ khoan và đốt ở nhiệt độ
(1000÷1100)
0
C.
*Ưu nhược điểm của phương pháp.
Giống như phương pháp điện thấm và phương pháp điện hoá học phương pháp
nhiệt yêu cầu thiết bị và công nghệ thi công phức tạp, chi phí lớn nên ít được ứng
dụng vào thực tế.










1. máy nén; 2. máy phụt; 3. bơm để chuyển khí nóng vào lỗ khoan;
4. đường ống dẫn khí; 5. bể chứa chất cháy lỏng; 6. thiết bị lọc
Hình 1.9: Sơ đồ bố trí thiết bị gia cường đất bằng nhiệt
d = 0.1m; D = 2.3m
§Êt hoμng thæ
®Êt kh«ng lón sËp
6
5
4
3
2

1

×