LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU NỀN ĐẤT ĐẮP

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



ĐOÀN NGỌC SƠN


GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU
NỀN ĐẤT ĐẮP



LUẬN VĂN THẠC SĨ






Hà Nội – 2014






BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI


ĐOÀN NGỌC SƠN



GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU
NỀN ĐẤT ĐẮP


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: NGND.GS.TS. Lê Kim Truyền




Hà Nội – 2014




LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ từ thầy hướng dẫn, bạn bè,
phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Công trình trường Đai học Thủy
Lợi, đến nay luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
với đề tài: “Giám sát thi công và nghiệm thu nền đất đắp” đã hoàn thành.

Tác giả xin gửi lời chân thành cám ơn tới KS. Phùng Mạnh Vương, người
đã cung cấp các số liệu cho luận văn này.
Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến NGND.GS.TS. Lê
Kim Truyền, người đã trực tiếp hướng dẫn, và giúp đỡ tận tình tác giả trong suốt
quá trình thực hiện luận văn.
Do thời gian và kiến thức có hạn, luận văn không thể tránh khỏi những
điều thiếu sót. Tác giả rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo,
bạn bè đồng nghiệp và những quý vị quan tâm. Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ
theo địa chỉ email:
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả


Đoàn Ngọc Sơn







BẢN CAM KẾT CỦA HỌC VIÊN
Tác giả xin cam kết rằng, nội dung trong luận văn này hoàn toàn được
thực hiện bởi chính tác giả dưới sự hướng dẫn của NGND.GS.TS. Lê Kim
Truyền. Các số liệu, kết quả sử dụng trong luận văn hoàn toàn trung thực, nguồn
trích dẫn có thực và đáng tin cậy.
Tác giả xin cam kết những điều trên là đúng sự thật. Tác giả chịu trách
nhiệm với những gì mình cam kết.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả

Đoàn Ngọc Sơn







Mục lục
Mục lục
Danh mục hình vẽ
Danh mục bảng biểu
Danh mục chữ viết tắt
Mở đầu 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4
1.1. Mở đầu 4
1.2. Đặc điểm và yêu cầu nền đất đắp 5
1.2.1. Đặc điểm của nền đất đắp 5
1.2.2. Yêu cầu của nền đất đắp 6
1.3. Đất xây dựng và đặc trưng cơ bản của nó 7
1.3.1. Đất xây dựng 7
1.3.2. Đặc trưng của đất xây dựng 8
1.3.3. Lựa chọn đất đắp 15
1.4. Những sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên nền đất đắp 16
1.4.1. Lún nền đất đắp 16
1.4.2. Nứt khối đắp 20
1.4.3. Sạt trượt khối đắp 22
1.4.4. Xói, xói ngầm 24

1.5. Thí nghiệm đầm nén và lựa chọn công cụ 25
1.5.1. Khái niệm về đầm đất 25
1.5.2. Các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng tới hiệu quả đầm nén 26
1.5.3. Lựa chọn công cụ đầm nén đất khi thi công nền đất đắp 28
1.5.4. Thí nghiệm đầm nén 29
1.6. Xử lý tiếp giáp giữa nền và khối đất đắp 42
1.6.1. Nguyên tắc xử lý 42
1.6.2. Cách xử lý 43
Kết luận chương 1 44




CHƯƠNG 2.
GIÁM SÁT THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU KHỐI ĐẤT ĐẮP 45
2.1. Những căn cứ để nghiệm thu và giám sát công trình đất đắp 45
2.1.1. Căn cứ tiêu chuẩn hiện hành 45
2.1.2. Căn cứ hồ sơ thiết kế 45
2.2. Nội dung của giám sát thi công khối đất đắp 45
2.2.1. Giám sát vật liệu đất đắp 45
2.2.2. Giám sát khai thác vật liệu đắp 47
2.2.3. Giám sát công tác đắp đất 47
2.3. Giám sát công tác đầm nén đất 48
2.4. Các phương pháp kiểm tra chất lượng đầm nén đất 49
2.4.1. Nội dung kiểm tra chất lượng khối đắp 49
2.4.2. Dụng cụ kiểm tra chất lượng 51
2.5. Phân tích và đánh giá chất lượng khối đất đắp 61
2.5.1. Phương pháp đánh giá 61
2.5.2. Đánh giá kết quả 62
2.5.3. Báo cáo kết quả kiểm tra 62

2.6. Tổ chức và trách nhiệm các cá nhân giám sát thi công nền đất đắp 63
2.6.1. Tổ chức công tác giám sát 63
2.6.2. Trách nhiệm của các đơn vị, cá nhân tham gia giám sát 63
2.7. Công tác nghiệm thu khối đất đắp 68
2.7.1. Căn cứ nghiệm thu 68
2.7.2. Nội dung và trình tự nghiệm thu 68
2.7.3. Thành phần tham gia nghiệm thu 70
2.7.4. Nội dung biên bản nghiệm thu công trình 70
2.7.5. Kết luận và kiến nghị 71
Kết luận chương 2 71
CHƯƠNG 3. GIÁM SÁT VÀ NGHIỆM THU NỀN ĐƯỜNG DÂN SINH
CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC LẬP ĐINH XÃ NGỌC THANH THỊ XÃ
PHÚC YÊN TỈNH VĨNH PHÚC 73

3.1. Giới thiệu công trình 73




3.1.1.
Đặc điểm điều kiện tự nhiên 73
3.1.2. Đặc điểm địa chất vùng tuyến đường dân sinh 74
3.1.3. Quy mô dự án 75
3.1.4. Đặc điểm công trình và yêu cầu xây dựng 76
3.2. Giám sát công tác khai thác vật liệu 77
3.2.1. Yêu cầu vật liệu đối với tuyến đường dân sinh 77
3.2.2. Giám sát công tác khai thác vật liệu 77
3.3. Kiểm soát biện pháp thi công của nhà thầu xây lắp 78
3.4. Giám sát công tác xử lý nền 78
3.5. Giám sát đảm bảo chất lượng 79

3.5.1. Trách nhiệm của cá nhân và tổ chức 79
3.5.2. Nội dung giám sát chất lượng 82
3.5.3. Kiểm tra đánh giá chất lượng nền đắp 84
3.6. Công tác nghiệm thu 85
3.6.1. Căn cứ nghiệm thu 85
3.6.2. Nội dung và trình tự nghiệm thu 86
3.6.3. Thành phần tham gia nghiệm thu 87
Kết luận chương 3 87
Kết luận và kiến nghị 88
Tài liệu tham khảo 90
Phụ lục 92
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo 3 pha của đất 8
Hình 1.2. Quan hệ giữa trạng thái vật lý và lượng ngậm nước của đất dính 12
Hình 1.3. Độ lún và chênh lệch lún của nền công trình 17
Hình 1.4. Mô phỏng ba pha và cấp phối hạt đất 27
Hình 1.5. Ống lấy mẫu tiêu chuẩn SPT 30
Hình 1.6. Biểu đồ quan hệ sức chịu tải và góc ma sát trong của đất 32
Hình 1.7. Chùy xuyên DPA và DPB 34
Hình 1.8. Biểu đồ kết quả thí nghiệm xuyên động 35
Hình 1.9. Biểu đồ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh 37




Hình 1.10.
Bố trí thí nghiệm với một trị số của chiều dày rải đất h
1
40
Hình 1.11. Biểu đồ các đường đầm nện 41

Hình 1.12. Các đường quan hệ giữa h, N, w và γ
K
khi thí nghiệm đầm nén đất
có tính dính 41

Hình 1.13. Các đường quan hệ giữa dung trọng khô, số lần đầm nén và chiều
dày rải đất khi đầm nén thí nghiệm đất không có tính dính 42

Hình 1.14. Tạo độ nhám bề mặt tiếp giáp giữa khối đắp và nền 43
Hình 1.15. Tường lõi và chân khay bằng đất 43
Hình 1.16. Cọc gia cố tăng tiếp giáp giữa nền và khối đắp 44
Hình 2.1. Máy đo dung trọng đất bằng phóng xạ 54
Hình 2.2. Mô hình tia phóng xạ thu và phát khi máy đặt ở các vị trí khác
nhau 55

Hình 2.3. Dao vòng dùng trong thí nghiệm đo dung trọng của đất 56
Hình 2.4. Phương pháp đo thể tích lỗ thí nghiệm 60
Hình 3.1. Vị trí địa lý vùng công trình trong bản đồ tỉnh Vĩnh Phúc 73
Danh mục bảng biểu
Bảng 1.1. Trọng lượng riêng của một số loại đất 9
Bảng 1.2. Trạng thái của đất cát 11
Bảng 1.3. Các trạng thái độ chặt của cát 12
Bảng 1.4. Trạng thái của đất dính dựa theo chỉ số lỏng 13
Bảng 1.5. Bảng phân loại đất theo độ cứng 14
Bảng 1.6. Bảng phân loại đầm 27
Bảng 1.7. Các đặc trưng của cát được diễn dịch từ thí nghiệm SPT 31
Bảng 1.8. Trạng thái của đất và sức kháng nén đơn được diễn dịch từ kết quả
thí nghiệm SPT 32

Bảng 1.9. Trạng thái của cát theo thí nghiệm xuyên tĩnh 38

Bảng 1.10. Góc ma sát trong xác định theo thí nghiệm xuyên tĩnh 38
Bảng 1.11. Kết quả thực nghiệm trị số α và q
c
ở khu vực Hà Nội 38
Bảng 2.1. Độ ẩm khống chế ứng với khối lượng thể tích của một số loại đất . 46
Bảng 2.2. Số lượng mẫu đất kiểm tra tương ứng với khối lượng thể tích
đất đắp 51

Bảng 2.3. Quy định số tổ mẫu kiểm tra khối đắp 61
Bảng 2.4. Sai lệch cho phép của bộ phận công trình đất so với thiết kế 69
Danh mục chữ viết tắt
XDCT Xây dựng công trình
TVTK Tư vấn thiết kế




TVGS Tư vấn giám sát
CĐT Chủ đầu tư
[số thứ tự] Trích dẫn tài liệu tham khảo

1

Mở đầu
1. Tính cấp bách
Nước ta là nước đang phát triển, nền kinh tế phát triển chưa mạnh mẽ. Do
đó, trong đầu tư XDCT, việc lựa chọn kết cấu, phương pháp thi công tiết kiệm
chi phí được đánh giá cao. Trong các kết cấu thường được sử dụng, kết cấu đất
đắp luôn rất được chú trọng nhờ chi phí vật liệu thấp, không mất nhiều chi phí
vận chuyển và công nghệ thi công đơn giản. Nền đất đắp được đầm chặt là một
trong những phương pháp cải tạo nền đất nhằm tăng khả năng chịu tải của nền.
Nền đất đắp là bộ phận quan trọng của công trình trên nền đất đắp, nếu đất
đắp không đạt yêu cầu như thiết kế sẽ dẫn đến những sự cố như hư hỏng, lún,
gãy, sập,… cho các công trình trên đó, nên việc giám sát thi công và nghiệm thu
nền đất đắp đòi hỏi rất chặt chẽ.
Các công trình đất đắp phổ biến ở nước ta như đê, đập, đường giao
thông,… Mỗi loại công trình đều có yêu cầu khác nhau nên đất cũng khác nhau
phù hợp với yêu cầu đó. Điều đó khiến việc lựa chọn loại đất đắp cần được chú
trọng, vì nó ảnh hưởng tới chất lượng, chi phí đầu tư XDCT. Do đó, cần phải thí
nghiệm đánh giá chính xác cấp phối, tính chất cơ lý, khả năng chống thấm,… của
đất để đảm bảo chất lượng nền công trình.
Các yếu tố ngoại cảnh có ảnh hưởng tới chất lượng của đất như: độ ẩm,
nhiệt độ, gió,… Các yếu tố này có thể thể làm giảm chất lượng đất hoặc tăng chất
lượng đất. Để chất lượng khối đất đắp được tốt cần có quy trình giám sát vật liệu
để tránh lẫn vật liệu kém chất lượng vào công trình.
Việc thi công đất đắp theo quy trình Rải – San – Đầm. Trong quá trình thi
công các khâu thi công này có ảnh hưởng tới khâu khác và ảnh hưởng tới chất
lượng công trình. Do đó việc thi công đất đắp cần có một quy trình hoàn chỉnh để
đảm bảo chất lượng khối đất đắp đạt yêu cầu, tránh các sự cố cho các công trình
nằm trên nó.

Ngoài việc lựa chọn được loại đất đắp, công công cụ thi công,… chúng ta
cần chú ý đến quá trình thi công, công tác giám sát để đảm bảo chất lượng khối


2

đất đắp, tránh để chất lượng khối đất đắp kém chất lượng hoặc chỗ đạt, chỗ
không đạt yêu cầu của thiết kế.
Những sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên khối đất đắp như:
lún, nghiêng, nứt nẻ,…Các sự cố này phần lớn do chất lượng của khối đất đắp
không đạt yêu cầu của thiết kế gây nên, nó gây thiệt hại lớn đối với kinh tế xã hội
và đời sống dân cư khu vực đó, làm cho công trình đạt hiệu quả thấp. Nguyên
nhân chất lượng khối đất đắp không đạt theo yêu cầu của thiết kế là do công tác
giám sát và nghiệm thu công trình của các tổ chức, cá nhân liên quan chưa làm
tròn trách nhiệm của mình.
Đề tài “Giám sát thi công và nghiệm thu nền đất đắp” sẽ đưa ra các quy
trình về giám sát thi công và nghiệm thu nền đất, đưa ra cách đánh giá chất lượng
khối đất đắp trong xây dựng các công trình.
2. Mục đích của luận văn
− Nắm được đặc điểm làm việc của nền đất đắp và sự cố có thể xảy ra (lún,
nghiêng,…).
− Nắm được các nhân tố ảnh hưởng đến độ đầm chặt đất và phương pháp
đầm chặt.
− Các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng đầm chặt đất và nội dung
nghiệm thu nền đất đắp.
3. Phạm vi nghiên cứu
Những công trình xây dựng thuộc loại đắp đất.
4. Phương pháp nghiên cứu của luận văn
Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn là
- Phương pháp điều tra thực địa và phân tích thống kê;

- Phương pháp kế thừa trong nghiên cứu.
5. Các kết quả của luận văn
Các kết quả dự kiến đạt được trong quá trình thực hiện nghiên cứu luận
văn như sau:


3

- Xác định được quy trình giám sát thi công và nghiệm thu công trình nền
đất đắp.
- Xác định các yếu tố ảnh hướng tới hiệu quả đầm lèn đất.
- Xác định một số sự cố khi thi công đắp đất và cách khắc phục.
6. Bố cục của luận văn
Luận văn bao gồm 3 chương. Nội dung khái quát của các chương như sau:
- Chương 1. Tổng quan. Trong chương này tác giả nêu ra các đặc điểm
của đất xây dựng nói chung, của đất đắp nói riêng, các thí nghiệm đầm
nén, việc lựa chọn thiết bị thi công, các sự cố có thể xảy ra trong thi công
và cách khắc phục.
- Chương 2. Giám sát thi công và nghiệm thu khối đất đắp. Nội dung
chính của chương này đề cập tới các quy trình giám sát thi công ngoài
hiện trường và nghiệm thu đánh giá chất lượng của khối đắp.
- Chương 3. Giám sát và nghiệm thu nền đường dân sinh công trình
“Hồ chứa nước Lập Đinh xã Ngọc Thanh thị xã Phúc Yên tỉnh Vĩnh
Phúc”. Chương này giới thiệu về công trình hồ chứa nước Lập Đinh, công
tác giám sát vật liệu đất đắp, kiểm soát biện pháp thi công, giám sát đảm
bảo chất lượng, kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng khối đắp.
- Kết luận và kiến nghị


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Mở đầu
Nền đất đắp là một trong những giải pháp xử lý nền khi gặp địa chất xấu
hoặc đắp lại sau khi thi công các công trình ngầm, công trình phải mở móng tự
nhiên.
Ngày nay các công trình trên nền đất đắp rất phổ biến như nhà cửa, kênh
mương, đường giao thông, công trình kiến trúc văn hóa,… Sự phổ biến đó có
được nhờ nó có chi phí thấp hơn, thi công đơn giản, vật liệu sẵn có trong tự
nhiên, kinh nghiệm thực hiện công tác đất của con người nhiều.
Ở Nhật Bản, một đất nước gồm rất nhiều đảo nhỏ thì việc XDCT trên nền
đất đắp là khá phổ biến. Tại đất nước này có rất nhiều công trình được xây dựng
trên nền đất đắp tiêu biểu như: Sân bay quốc tế Kansai – Osaka, công trình được
xây dựng trên một hòn đảo nhân tạo (được tạo ra bởi việc đắp đất, đá để hình
thành đảo).
Tại Việt Nam, việc phát triển công nghiệp khiến cho các khu công nghiệp
mọc lên rất nhiều. Đại đa số chúng được xây dựng trên phạm vi đất nông nghiệp
cũ sau khi đã được đắp đất nền mới. Sau khi xử lý nền đất đắp chắc chắn, các nhà
xưởng được xây dựng phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của
chúng ta. Đồng thời, quá trình xây dựng nông thôn mới xây dựng nhiều con
đường xuyên qua các khu dân cư giúp giao thông đi lại được thuận tiện hơn.
Chúng thường được xây dựng trên nền đất đắp. Thêm vào đó những kênh dẫn
nước cũng được xây dựng phục vụ nhu cầu của dân. Chúng có thể là kênh nổi
hay kênh trìm nhưng thường nằm trên nền đất đắp.
Hiện nay, các công trình trên nền đất đắp được xây dựng với quy mô và
kích thước ngày càng lớn hơn, tải trọng tác dụng lên nền tăng lên. Để đáp ứng
được nhu cầu đó cần có các công nghệ thi công mới hơn để xử lý nền nhằm nâng
sức chịu tải của nền, chống thấm (giảm khả năng thấm) cho nền. Vấn đề này
khiến cho quy trình thi công, nghiệm thu cần được hoàn thiện hơn để bắt kịp các
công nghệ mới.

5

1.2. Đặc điểm và yêu cầu nền đất đắp
Nền công trình là bộ phận rất quan trọng của công trình; toàn bộ tải trọng
của phần trên của công trình tác động trực tiếp lên nền. Nền cần có sức chịu tải
lớn để đảm bảo an toàn công trình, mọi hư hỏng của nền đều có ảnh hưởng ít
nhiều tới phần trên công trình.
Nền công trình có thể làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như: đá, đất,
cát,… Trong nền đất thì có nền đất đắp, nền đất tự nhiên. Nền đất đắp là nền
được hình thành qua quá trình đắp đất lên phần đất trũng thấp để đạt đến cao độ
cần thiết làm nền công trình. Nền đất tự nhiên là nền hình thành trên mặt đất sẵn
có hoặc bóc bỏ một lớp đất trên bề mặt.
Nền đất đắp hay còn gọi là “nền đất mượn”, được sử dụng khi nền đất tự
nhiên thấp hơn yêu cầu. Phần nền đắp có thể mỏng hoặc dày tùy theo yêu cầu của
thiết kế. Do là phần đất đắp thêm, không liền thổ với đất tự nhiên nên có một số
đặc điểm và yêu cầu khác so với nền tự nhiên.
1.2.1. Đặc điểm của nền đất đắp
Nền đất đắp là nền được hình thành trên nền đất cũ hoặc đắp lại sau khi thi
công các công trình ngầm hoặc mở móng lộ thiên. Nền có thể được đắp bằng loại
đất như đất tự nhiên hoặc loại đất khác. Khối đắp thường nằm trên nền tự nhiên
sau khi đã bóc bỏ phong hóa, bóc bỏ lớp đất yếu, xử lý bề mặt. Độ đầm chặt của
khối đất đắp cũng phụ thuộc vào khả năng chịu lực sẵn có của nền tự nhiên. Nếu
nền tự nhiên yếu mà không được xử lý thì nền đắp cũng không có được sức chịu
lực tốt nhất có thể.
Đất để đắp nền là đất được đào rồi đắp xuống nên các tính kháng cắt, khả
năng chịu lực, độ cố kết, hệ số đầm chặt phụ thuộc vào loại đất được sử dụng và
quy trình rải – san – đầm. Tính đồng nhất của vật liệu đắp ảnh hưởng tới độ đầm
chặt, khả năng chịu lực, tính lún của nền.

Nền đất đắp có thể chia làm hai loại: loại nền chịu lực; loại nền vừa chịu
lực, vừa chống thấm. Nền chịu lực được sử dụng khi người ta chỉ cần chịu toàn
bộ tải trọng phần trên công trình tác động xuống. Trường hợp này thường là nền


6

nhà, nền xưởng, hoặc một số công trình đơn thuần. Nền vừa chịu lực, vừa chống
thấm được sử dụng khi yêu cầu công trình phía trên cần nền có sức chịu lực và hệ
số thấm nhỏ. Đó là các công trình như đường giao thông, các công trình thủy lợi
như đê, kênh, đập,…
1.2.2. Yêu cầu của nền đất đắp
- Khả năng chịu lực của bộ phận nền được xử lý đạt yêu cầu chịu tải của
thiết kế đảm bảo an toàn cho công trình phía trên, tránh hiện tượng lún,
lún không đều, nứt, gãy,…
Một số yêu cầu của nền đất đắp theo mục 4.3 (Đào và đắp đất) trong
TCVN 4447 : 2012 Công tác đất – Thi công và nghiệm thu:
- Khi đắp đất trên nền đất ướt hoặc có nước, trước khi tiến hành đắp đất
phải tiến hành tiêu thoát nước, vét bùn, khi cần thiết phải đề ra biện pháp
chống đùn đất nền sang hai bên trong quá trình đắp đất. Không được dùng
đất khô nhào lẫn đất ướt để đầm nén.
- Trước khi đắp đất phải tiến hành đầm thí nghiệm tại hiện trường với từng
loại đất và từng loại máy đem sử dụng để xác định: chiều dày lớp rải, số
lần đầm lèn, độ ẩm tốt nhất.
- Đối với công trình thủy lợi, nếu trong thiết kế không quy định việc sử
dụng đất đắp không đồng nhất thì đất có hệ số thấm nhỏ phải đắp ở phía
thượng lưu và đất có hệ số thấm lớn hơn phải đắp ở phía hạ lưu công
trình.
- Trước khi đắp đất hoặc rải lớp đất tiếp theo để đầm, bề mặt lớp trước phải
được đánh xờm.

- Trên bề mặt nền đắp, phải chia ra từng ô có diện tích bằng nhau để cân
bằng giữa đầm và rải đất nhằm bảo đảm dây chuyền hoạt động liên tục.
- Khi rải đất để đầm, cần tiến hành rải từ mép biên tiến dần vào giữa. Đối
với nền đất yếu hay nền bão hoà nước cần phải rải đất giữa trước tiến ra
mép ngoài biên, khi đắp tới độ cao 3 m thì công tác rải đất thay đổi lại từ
mép biên tiến vào giữa.


7

- Chỉ được rải lớp tiếp theo khi lớp dưới đã đạt khối lượng thể tích khô thiết
kế. Không được phép đắp nền những công trình dạng tuyến theo cách đổ
tự nhiên, đối với tất cả loại đất.
- Đất đắp ở mái dốc và mép biên phải rải rộng hơn đường biên thiết kế từ
20 cm đến 40 cm tính theo chiều thẳng đứng đối với mái dốc. Phần đất
không đạt khối lượng thể tích khô thiết kế phải loại bỏ và tận dụng vào
phần đắp công trình. Nếu trồng cỏ để gia cố mái đất thì không cần bạt bỏ
phần đất tơi đó.[10, tr.13, 14]
- Công cụ đầm lèn phải phụ thuộc vào loại đất, diện tích và chiều dày của
nền.
- Cần phải đắp đất bằng loại đất đồng nhất về chỉ tiêu cơ lý.
- Công tác thay đổi độ ẩm của loại đất dính phải tiến hành bên ngoài mặt
bằng thi công.
1.3. Đất xây dựng và đặc trưng cơ bản của nó
1.3.1. Đất xây dựng
Đất là sản phẩm phong hóa từ đá gốc (đá trầm tích, đá mác ma, đá biến
chất), do đó đất tồn tại rất nhiều trong tự nhiên, trên khắp bề mặt của trái đất.
Đất gồm các hạt đất (hạt khoáng vật) tổ hợp thành, giữa các hạt hình thành
lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí. Chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất
hoặc không có liên kết (đất rời) hoặc có liên kết (đất dính) nhưng cường độ liên

kết rất bé so với cường độ bản thân hạt đất. Như vậy đất có đặc tính rõ rệt là vật
thể rời rạc, phân tán và có nhiều lỗ rỗng, do đó đất có tính thấm nước, tính ép co
và nén lún; tính ma sát, tính kháng cắt và có khả năng đầm chặt. Đó là những đặc
điểm khác biệt so với các vật liệu liên tục khác.
Lớp đất trên mặt vỏ quả đất thường dùng để trồng trọt dày khoảng 0,5 m
đến 1 m gồm có đất lẫn nhiều chất mùn hữu cơ tạo thành thường gọi là đất nông
nghiệp hay “thổ nhưỡng”.
Lớp đất nằm dưới lớp đất thổ nhưỡng hoặc sâu hơn được sử dụng vào mục
đích XDCT, gọi là đất xây dựng. Đất xây dựng thường dùng để làm nền công


8

trình – gọi là nền đất, đắp đê đập, nền đường – gọi là đất đắp, đào đường hầm,
xây dựng cống ngầm trong đất – đất trở thành môi trường xây dựng.
Tính chất và độ bền của đất xây dựng ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến
chất lượng, quy mô công trình và kinh tế kỹ thuật của công trình.
1.3.2. Đặc trưng của đất xây dựng
Theo Đặng Bình Minh thì đất là một thực thể phúc tạp gồm ba thành phần chính:
- Các hạt khoáng tạo nên cốt đất ta gọi là pha rắn.
- Phần dịch thể lỏng (nước) lấp đầy trong cốt đất ta gọi là pha lỏng
- Phần khí xem kẽ trong các chỗ rỗng của cốt đất ta gọi là pha khí.
Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo 3 pha của đất
Trong đó:
W
s
Trọng lượng của hạt đất, T
W
w
Trọng lượng của nước, T

W Tổng trọng lượng của đất, T
W = W

+ W

(T)
(1.1)
V
s
Thể tích của hạt đất, m
3

V
w
Thể tích của nước trong đất, m
3

V
a
Thể tích khí trong đất, m
3

V
r
Thể tích rỗng trong đất, m
3

V Thể tích toàn bộ của đất, m
3

V

= V

+ V

(m

)
(1.2)
V = V

+ V

+ V

(m

)
(1.3)
Air
Water
Soil
W
Ww
Ws
Va
Vw
Vs
Vr

V


9

1.3.2.1. Các chỉ số cơ lý của đất
a. Trọng lượng riêng G (T/m
3
)
Trọng lượng riêng của đất là tỷ số giữa trọng lượng của đất và trọng lượng riêng
của nước cùng thể tích ở nhiệt độ 4
0
C.
trong đó:
γ
wl
Trọng lượng đơn vị thể tích của nước ở nhiệt độ 4
0
C (tương ứng với
10kN/m
3
)
Trọng lượng riêng của đất lớn hay nhỏ tùy thuộc vào thành phần hạt của
đất và thường ở giới hạn từ 2,6 – 2,8 T/m
3
. Đất hữu cơ có trọng lượng riêng 2,4 –
2,5 T/m
3
. Đất than bùn có trọng lượng riêng 1,5 – 1,8 T/m
3

. Đất cùng loại sự thay
đổi trọng lượng riêng không đáng kể. Trọng lượng riêng của đất được xác định
trong phòng thí nghiệm.
Bảng 1.1. Trọng lượng riêng của một số loại đất
Loại đất
Đơn vị
Giá trị
Đất cát
T/m
3

2,65 – 2,69
Á sét nhẹ
T/m
3

2,70 – 2,71
Á sét
T/m
3

2,72 – 2,73
Sét
T/m
3

2,74 – 2,76
b. Lượng ngậm nước của đất ω (%)
Lượng ngậm nước trong đất là tỷ số giữa lượng nước trong đất và trọng
lượng của đất, được tính theo tỷ lệ phần trăm.

Lượng ngậm nước là chỉ tiêu vật lý quan trọng về độ ẩm của đất. Sự thay
đổi lượng ngậm nước trong đất phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Lượng ngậm
nước trong đất càng cao thì cường độ chịu lực trong đất càng giảm. Người ta
G =
W

V

.
1


(T m


)
(1.4)

 =
W

W

. 100 (%)

(1.5)



10

dùng phương pháp sấy khô đất trong phòng thí nghiệm để xác định lượng ngậm
nước của chúng.
c. Dung trọng của đất γ (T/m
3
)
Dung trọng của đất là trọng lượng đơn vị thể tích của đất, đơn vị là kg/m
3
, T/m
3
Dung trọng đất trong thiên nhiên nói chung không đều.
d. Dung trọng khô γ
d
(T/m
3
)
Dung trọng khô là dung trọng phần rắn trong đơn vị thể tích của đất.
Dung trọng khô chính là chỉ tiêu dùng để đánh giá độ chặt của đất đắp
e. Dung trọng bão hòa γ
sat
(T/m
3
)
Dung trọng bão hòa của đất là trọng lượng đơn vị thể tích của đất khi đất chứa
đầy nước trong lỗ rỗng.
Trong công thức trên thì γ
w
= 10 kN/m
3
.

f. Dung trọng nổi γ’ (T/m
3
)
Dung trọng nổi được xác định theo công thức:
g. Hệ số rỗng e
Hệ số rỗng là tỷ số giữa thể tích rỗng trong đất và thể tích hạt đất
Hệ số rỗng được thể hiện bằng số thập phân. Hệ số rỗng thể hiện độ chặt của đất
trong thiên nhiên.
Khi e < 0,6 : Đất chặt – co nén ít
e > 1,0 : Đất tới xốp – co nén cao
 =
W
V
(T m


)

(1.6)



=
W

V
(T m


)

(1.7)



=
W

+ V

. 

V
(T m


)

(1.8)



=
W

 V

. 

V

(T m


)

(1.9)

e =
V

V


(1.10)



11

h. Tỷ lệ rỗng của đất n (%)
Tỷ lệ rỗng là tỷ số giữa thể tích rỗng chiếm chỗ và thể tích của toàn bộ hạt đất.
Chúng được thể hiện bằng tỷ lệ %
i. Độ bão hòa của đất S
r
(%)
Độ bão hòa của đất là tỷ số giữa thể tích rỗng chứa đầy nước và thể tích
rỗng toàn bộ có trong đất. Người ta biểu thị độ bão hòa nước của đất bằng tỷ lệ %
Dựa vào chỉ số S
r
người ta xác định đất cát ở ba trạng thái như sau:

Bảng 1.2. Trạng thái của đất cát
Trạng thái
Độ bão hòa S
r

Cát hơi ẩm
≤ 50%
Cát rất ẩm
50 ÷ 80%
Cát bão hòa
≥ 80%

[9, tr.8 đến tr.11]
1.3.2.2. Phân loại đất
Căn cứ vào hàm lượng sét trong đất mà người ta phân thành hai loại: đất
không dính và đất dính.
a. Đất không dính
“Độ chặt của đất không dính có quan hệ mật thiết với đất công trình (đất
xây dựng). Độ chặt đất không dính cáo thì cường độ chịu lực của nền cao và
ngược lại. Cùng một loại đất như nhau nếu hệ số rỗng càng nhỏ thì độ chặt càng
lớn. Tùy theo giá trị của hệ số rỗng mà ta chia các trạng thái khác nhau: chặt,
chặt vừa, hơi chặt và tơi xốp.”[9, tr.14]



n =
V

V
. 100 (%)

(1.11)

S

=
V

V

. 100 (%)
(1.12)



12

Bảng 1.3. Các trạng thái độ chặt của cát
Loại cát
Độ chặt của cát
Chặt
Chặt vừa
Hơi chặt
Tơi xốp
Sỏi nhỏ, cát thô, cát vừa
e < 0,6
0,6 ≤ e ≤ 0,75
0,75 ≤ e ≤ 085
e > 0,85
Cát mịn – Bụi cát

e < 0,7
0,7 ≤ e ≤ 0,85
0,85 ≤ e ≤ 0,95
e > 0,95
b. Đất dính
Trong cuốn Thi công đất của Đặng Bình Minh (2011) có nêu:
• Lượng ngậm nước giới hạn trong đất dính
Do lượng ngậm nước trong đất dính khác nhau mà nó có thể ở trạng thái
cứng, nửa cứng, dẻo hoặc chảy lỏng. Tùy theo lượng ngậm nước mà đất dính có
thể chuyển từ trạng thái này sang trang thái khác.
Lượng ngậm nước giới hạn khiến cho đất dính chuyển từ trạng thái dẻo
sang trạng thái chảy được gọi là giới hạn lỏng (còn gọi là lượng ngậm nước giới
hạn trên của trạng thái dẻo). Ký hiệu là ω
L
.
Lượng ngậm nước giới hạn khiến cho đất cứng chuyển sang trạng thái dẻo
được gọi là giới hạn chảy dẻo (còn gọi là lượng ngậm nước giới hạn dưới của
trạng thái dẻo). Ký hiệu là ω
p
.
Đất dính ở trạng thái nửa cứng dần dần bốc hơi và thể tích dần dần co lại,
co đến lúc không co thêm được nữa thì lượng ngậm nước giới hạn lúc đó được
gọi là giới hạn co. Ký hiệu ω
s
.
Các giới hạn trên được biểu thị bằng %. Quan hệ giữa trạng thái và lượng
ngậm nước của đất dính được thể hiện qua hình sau

Hình 1.2. Quan hệ giữa trạng thái vật lý và lượng ngậm nước của đất dính
• Chỉ số dẻo của đất dính I

p

0
Tr¹ng th¸i
cøng
Tr¹ng th¸i
nöa cøng
Tr¹ng th¸i
dÎo
Tr¹ng th¸i
cã thÓ ch¶y
láng
Giíi h¹n co
Giíi h¹n dÎo Giíi h¹n láng
Lîng ngËm níc


13

Chỉ số dẻo chính là hiệu số giữa giới hạn lỏng ω
L
và giới hạn dẻo ω
p
. Đó
chính là phạm vi thay đổi lượng ngậm nước của trạng thái dẻo.
Đất càng mịn thì số lượng hạt mịn trong đất nhiều vì thế mà lượng ngậm
nước kết hợp với bề mặt hạt càng nhiều. Dĩ nhiên chỉ số dẻo cũng I
p
cũng càng
cao.

Nếu trong đất không có hạt đất kết dính thì I
p
= 0.
Lượng ngậm nước tương đối của hạt đất dính trên 3%, giá trị I
p
> 3% thì
đất bắt đầu xuất hiện các đặc tính của đất dính. Dựa trên trị số của I
p
người ta có
thể chia đất dính ra các loại: sét, á sét và á sét nhẹ.
Sét I
p
>17%
Á sét 10 %< I
p
≤ 17%
Á sét nhẹ 3% < I
p
≤ 10%
• Chỉ số lỏng của đất dính I
L

Chỉ số lỏng của đất dính được thể hiện theo công thức
Theo công thức trên, khi lượng ngậm nước tự nhiên của đất ω có giá trị
ω < ω
p
thì I
L
≤ 0 và đất tự nhiên ở trạng thái rắn. Đất tự nhiên ở trạng thái lỏng
khi ω > ω

L
và I
L
> 1. Như vậy I
L
càng lớn thì đất càng mềm và ngược lại.
Dựa trên chỉ số lỏng người ta phân ra các trạng thái của đất.
Bảng 1.4. Trạng thái của đất dính dựa theo chỉ số lỏng
Trạng thái của đất
Chỉ số lỏng I
L

Rắn chắc
I
L
≤ 0
Dẻo cứng
0 < I
L
≤ 0,25
Dẻo vừa
0,25 < I
L
≤ 0,75
Dẻo mềm
0,75 < I
L
≤ 1
Dẻo lỏng
I

L
> 1

[9, tr.15, 16]
I
p
= ω
L
– ω
p

(1.13)
I

=
  



 

=
  

I


(1.14)

14

c. Phân loại đất xây dựng
Theo Đặng Bình Minh (2011) thì:
Sự phân loạt đất chính xác có ý nghĩa thực tế rất quan trọng. Ngoài việc
đánh giá đúng chất lượng đất nền và đất đắp… người ta còn hoạch định được một
giải pháp thi công đào đắp chính xác và có hiệu quả. Trong thực tế có ba loại đất
xây dựng:
- Đất đắp do con người tạo nên: dùng đất tự nhiên để đắp. Đất đắp là phế
liệu, xà bần; đất đắp bằng phương pháp bồi thủy lực do tàu hút (xáng thổi)
tạo nên.
- Đất hữu cơ: Loại đất có hàm lượng hữu cơ > 5% (với đất dính) và > 3%
(với đất cát). Khi lượng hữu cơ lớn hơn 25% thì ta gọi chung là đất than
bùn. Đất than bùn có lượng ngậm nước cao, tính co nén cao.
- Đất tự nhiên là đất nền xây dựng, đất dùng để đắp. Đất tự nhiên được phân
theo độ cứng được cho trong bảng sau.
Bảng 1.5. Bảng phân loại đất theo độ cứng
Loại đất
Cấp
đất
Tên đất
Hệ số
cứng f
Trọng
lượng riêng
Kg/m
3

Dụng cụ

đào bới
Loại 1:
Đất tơi,
mềm
I Cát, đất thực vật, bùn 0,5 ÷ 0,6 600 ÷ 1500 Cuốc xẻng
Loại 2:
Đất
thường
thấy
II
Đất sét mềm, hoàng
thổ; Đất và cát lẫn sỏi
đá, đất trồng đất đắp
0,6 ÷ 0,8
1100 ÷
1600
Cuốc xẻng,
cuốc chim
Loại 3:
Đất
cứng
III
Đất sét dính mềm chặt
vừa; Đất lẫn đá hoàng
thổ; Đất sét đất đắp và
hoàng thổ có lẫn sỏi đá
0,8 ÷ 1
1750 ÷
1900
Cuốc, cuốc

chim, xà
beng


15


Loại 4:
Đất
cứng
lẫn đá
sỏi
IV
Đất cứng chặt, đất sỏi,
hoàng thổ khô có lẫn
đá sỏi, đất đắp đầm đá
cát chặt
1 ÷ 1,5 1900
Cuốc chim,
xà beng,
choong búa
phá
Loại 5:
Đá
mềm
V -
VI
Sét cứng, diệp thạch,
đá mác ma, đá phấn,
cuội kết, đá vôi mềm

1,5 ÷ 4
2100 ÷
2700
Cuốc chim,
xà beng,
choong búa
phá, nổ mìn
Loại 6:
Đá cứng
vừa
VII -
IX
Sa nham – Cuội kết.
Diệp thạch chặt, mác
ma chặt. Đá vôi chặt
granit phong hóa
4 ÷ 10
2200 ÷
2900
Ít khi dùng
cuốc chim,
thường nổ
mìn
Loại 7:
Đá cứng
V -
VIII
Đá cẩm thạch điabazơ,
granit, đá vôi, đá cuội,
đá huyền vũ, andesite

hơi bị phong hóa, đá
porphyrite
10 ÷ 18
2500 ÷
3100
Nổ mìn
Loại 8:
Đá rất
cứng
XIV -
XVI

18 ÷ ≥
25
2700 ÷
3000
Nổ mìn
Hệ số f tương đương với hệ số cường độ nham thạch.[9, tr.16,17]
1.3.3. Lựa chọn đất đắp
- Nguyên tắc: Khi lựa chọn đất đắp phải đạt được các yêu cầu thiết kế đặt ra
như: sau khi đầm chặt nền phải đạt được sức chịu tải theo thiết kế; có hệ
số thấm nhỏ bằng hoặc dưới yêu cầu cho phép; không bị trôi, bào mòn, tan
rã trong quá trình làm việc.
Để đảm bảo nguyên tắc trên khi lựa chọn đất đắp cần lưu ý:


16

- Đất có thành phần hạt không đồng đều, không quá nhiều hạt to, không quá
nhiều hạt nhỏ.

- Dung trọng khô của đất lớn hơn hoặc bằng dung trọng khô thiết kế, độ ẩm
tự nhiên không quá cao hay quá thấp.
- Hệ số thấm tùy thuộc vào loại công trình (phần chống thấm, hệ số thấm
khoảng 10
-6
cm
3
/s; phần yêu cầu chống thấm ít hơn, hệ số thấm khoảng
10
-5
cm
3
/s;…).
- Độ ẩm tối ưu đạt được trong phòng thí nghiệm và đất tự nhiên không
chênh lệch nhiều.
- Đất có lực dính và góc ma sát trong phù hợp với biện pháp thi công đề ra.
- Đất không lẫn tạp chất hữu cơ quá so với quy định.
1.4. Những sự cố có thể xảy ra với công trình xây dựng trên nền đất đắp
“Nền móng vững chắc là cơ sở cho sự an toàn của nhà và công trình. Về
mặt kinh tế, phần nền móng thường chiếm từ 30%, có khi đến 40% giá thành
XDCT nói chung, vì vậy một giải pháp nền móng tốt sẽ có ý nghĩa kinh tế - kỹ
thuật quan trọng. Ngược lại nếu xảy ra một sai lầm nào đó trong khâu nền móng
(khảo sát, thiết kế, thi công, sử dụng) sẽ dẫn đến rất tốn kém để khắc phục và có
khi không thể sửa chữa được.
Những dấu hiệu biểu hiện sự hư hỏng nền móng thường phát hiện rất
chậm và lại xuất hiện ở những bộ phận kết cấu bên trên như nứt, nghiêng, võng,
trượt cục bộ hoặc sụp đổ,…Vì vậy, khi gặp sự cố, phải xem xét công trình toàn
diện, chuẩn đoán theo các loại biến dạng quan trắc được, tìm ra nguyên nhân
(trong đó có thể có nguyên nhân nền móng) và thiết kế phương án sửa chữa.” [8,
tr. 3]

Các sự cố phổ biến có thể xảy ra với nền đất đắp:
1.4.1. Lún nền đất đắp
1.4.1.1. Hiện tượng
Hiện tượng lún nền công trình theo quan điểm của Cao Văn Chí và Trịnh
Văn Cương như sau: