tường chắn đất có cốt

Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
MỤC LỤC.............................................................................................................
DANH MỤC HÌNH VẼ........................................................................................
PHẦN MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT
I.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT:
I.1.1 Gia cố mái dốc taluy.
I.1.2 Xây tường chắn
I.2 CÁC DẠNG TƯỜNG CÓ CỐT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC
CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG CẦU ĐƯỜNG
I.2.1 Định nghĩa về tường chắn đất có cốt
I.2.2 Các dạng ứng dụng của tường chắn đất có cốt
I.2.3 Cấu tạo của tường chắn đất có cốt
I.3HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
I.3.1 Những kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực tế về xây dựng tường
chắn đất có cốt của các nước trên thế giới.
I.3.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng xây dựng tường chắn đất có cốt
tại Việt Nam.
I.4. CÁC ỨNG DỤNG, PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA TƯỜNG CHẮN
ĐẤT CÓ CỐT
I.4.1 Phạm vi áp dụng tường chắn đất có cốt
I.4.2 Ứng dụng công nghệ tường chắn đất có cốt
I.5. ƯU KHUYẾT ĐIỂM, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM
I.5.1 Ưu điểm:

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 1


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

I.5.2 Những vấn đề cần nghiên cứu, ứng dụng thực tiễn về xây dựng các
công trình tường chắn đất có cốt tại Việt Nam.
I.5.3 Khả năng ứng dụng ở Việt Nam
I.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG
CHƯƠNG 2: CÁC VÍ DỤ ỨNG DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC
THỰC HIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.
II.1 CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN, LỰA CHỌN
LOẠI ĐẤT ĐẮP
II.1.1 Trình tự khảo sát và tính toán thiết kế thường chắn đất có cốt
II.1.2 Xác định kích thước và kiểm toán ổn định tổng thể (ổn định ngoài)
của tường chắn đất có cốt.
II.1.3 Tính toán ổn định nội bộ khối tường chắn đất có cốt. Xác định tiết
diện và chiều dài cốt.
II.1.4 Biến dạng dãn dài cốt cho phép và dự toán khả năng dãn dài cốt
II.1.5. Tính toán liên kết giữa mặt tường với cốt và tính toán tấm mặt
tường.
II.2 DANH SÁCH VÍ DỤ CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ THỰC HIỆN Ở VIỆT
NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI VỚI CÁC QUY TRÌNH TÍNH TOÁN
KHÁC NHAU
II.2.1 Danh sách ví dụ các công trình đã thực hiện ở Việt Nam

II.2.2 Danh sách ví dụ các công trình đã thực hiện trên thế giới
II.3 VÍ DỤ TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT CẦU HÙNG VƯƠNG (SỬ
DỤNG SỢI GIA CƯỜNG POLYMERIC)
II.3.1 Giới thiệu dự án
II.3.2 Tiến độ thi công chính
II.3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án
II.3.4 Trình tự thi công dự án
II.4 VÍ DỤ TƯỜNG CHẮN ĐẤT ĐẦU CẦU ĐƯỜNG SẮT NAM VĨNH
YÊN
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 2


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

II.4.1 Giới thiệu dự án
II.4.2 Biện pháp cho tường chắn đầu cầu
II.5 KẾT LUẬN
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN
ĐẤT CÓ CỐT THEO CÁC QUY TRÌNH HIỆN HÀNH
III.1 CỐT LIỆU BẰNG VẬT LIỆU TỔNG HỢP ỨNG DỤNG CHO
TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT
III.1.1 Vật liệu tổng hợp và ứng dụng cho tường chắn đất có cốt
III.1.2 Các đặc tính ngắn hạn của cốt liệu bằng vật liệu tổng hợp xét đến
trong thiết kế
III.1.3 Các thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu thiết kế của vật liệu
III.2. VÍ DỤ TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN ĐẤT ĐẦU CẦU HÙNG

VƯƠNG
III.2.1 Công trình tường chắn đất có cốt đầu cầu Hùng Vương – Thành
phố Phú Yên
III.2.2. Lập bảng tính thiết kế ổn định tường chắn đất có cốt
III.3. Tính toán thiết kế tường chắn đất có cốt theo các quy trình hiện hành
III.3.1. Xác định chiều dài neo theo các quy trình BS 8006 và AASTHO
III.3.2. Tính toán áp lực đất
III.3.3. Hệ số tải trọng và sức kháng
III.3.4. So sánh các tính toán theo quy trình AASTHO và quy trình châu
Âu BS 8006
III.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG
KẾT LUẬN CHUNG
I. KẾT LUẬN
II. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 3


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

DANH MỤC HÌNH VẼ

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 4

Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

PHẦN MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Ở các Thành phố lớn việc xây dựng các nút giao thông khác mức ngày càng phổ
biến đặc biệt là hệ thống cầu vượt đường bộ. Các cầu này ngày càng yêu cầu về mỹ
quan, giá thành giảm, xây dựng nhanh chóng.
Hiện nay có nhiều kết cấu mố cầu, phổ biến hiện nay là kết cấu bê tông cốt thép
có cọc khoan nhồi hay cọc đóng. Tuy nhiên việc thi công mố loại này đòi hỏi nhiều
máy móc, thiết bị, thi công lâu dài.
Tường chắn đất có cốt có nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác
nhau giao thông, thủy lợi, xây dựng… Đó là việc xây dựng đường đầu cầu, thay thế
mố bê tông cốt thép. Ngoài ra cùng với sự phát triển của đô thị là công tác xây
dựng các công viên cảnh quan, tường chắn đất có cốt góp phần tạo nên kiến trúc
xây dựng đẹp cho các mái taluy âm, dương tạo nên sự hài hòa về kiến trúc và kết
cấu.
Để chọn một loại hình kết cấu thích hợp, đảm bảo đầy đủ mọi chỉ tiêu về kinh
tế, kỹ thuật và mỹ quan cần có sự phân tích và chọn lọc. Trong luận văn này đặt
vấn đề “Nghiên cứu, so sánh tính toán tường chắn đất có cốt đường dẫn đầu cầu
theo các quy trình hiện hành”.
Phạm vi nghiên cứu:
Để giải quyết vấn đề này, trong phạm vi nhất định có đề cập đến tính toán tường
chắn đất có cốt theo tiêu chuẩn AASHTO, BS 8006và so sánh đưa ra phương án tối
ưu.
Các mục tiêu nghiên cứu:

Các công nghệ tường chắn đất có cốt và các dạng ứng dụng trong xây dựng cầu
đường
Tường chắn đất có cốt tại các dự án xây dựng ở Việt nam và trên thế giới với
các dạng vật liệu khác nhau
Cấu tạo của tường chắn đất có cốt.
Các loại vật liệu sử dụng xây dựng tường chắn đất có cốt và yêu cầu kỹ thuật,
chỉ tiêu cơ lý đối với các loại vật liệu sử dụng.
Nguyên lý, trình tự tính toán tường chắn đất có cốt theo quy trình AASHTO,
BS
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 5


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

So sánh các tính toán, hệ số của 2 quy trình
Cấu trúc của luận văn gồm:
Chương 1: Giới thiệu tường chắn đất có cốt
Chương 2: Các ví dụ ứng dụng các công trình đã được thực hiện trên thế giới và
ở Việt Nam.
Chương 3: Tính toán và so sánh tính toán tường chắn đất có cốt theo các quy
trình hiện hành
Kết luận chung

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 6

Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT
I.1

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT:

Từ lâu đời, đất được sử dụng như một loại vật liệu xây dựng.So với các loại vật
liệu khác, đất rất rẻ tiền, sẵn có nhưng lại có đặc trưng cơ học kém, đặc biệt là
không chịu được lực kéo.Để khắc phục nhược điểm này, ngoài những biện pháp gia
cố đất bằng các chất liên kết (vô cơ, hữu cơ, hóa chất), từ năm 1963, Henri Vidal,
một kỹ sư cầu đường người Pháp đã đề xuất ý tưởng dùng đất có cốt để xây dựng
các công trình.Ngày 7-3-1966 ông đã báo cáo trước Hội đồng Cơ học đất và Nền
móng nước Pháp và sau đó ông đã giành được bản quền về phát minh này.Cho đến
nay khái niệm về đất có cốt và những ứng dụng của nó trong các công trình xây
dựng đã trở nên quên thuộc với các kĩ sư cầu đường, kĩ sư xây dựng ở khắp nơi trên
thế giới.
Đất có cốt là một loại vật liệu tổ hợp, thực chất là vẫn dung đất thiên nhiên để
xây dựng công trình nhưng trong đất có bố trí các lớp cốt bằng vật liệu chịu được
lực kéo theo các hướng nhất định; thông qua sức neo bám (do ma sát, dính và neo
bám) giữa đất với vật liệu cốt mà loại vật liệu tổ hợp đất có cốt này có được khả
năng chịu kéo (giống như vật liệu bê tông cốt thép có khả năng chịu kéo, trong đó
bản thân bê tông chịu kéo kém). Tường chắn đất truyền thống hay sử dụng đó là gia
cố mái dốc ta luy và xây tường chắn.
I.1.1

Gia cố mái dốc taluy.

Cấu tạo

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 7


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hình 1.1: Mái dốc taluy

Vật liệu có thể là lát đá, tấm bê tông hay những ô bê tông trồng cỏ
Gia cố mái dốc taluy thường được sử dụng ở khu vực địa chất ổn định, chỉ gia
cố mái dốc taluy bằng đá hộc để chống xói lở do nước mặt.
-

Ưu điểm: rẻ tiền, thi công đơn giản, kết cấu đơn giản.

-

Nhược điểm: không có khả năng chịu lực, chỉ sử dụng ở những nơi mà
bản than mái taluy đã tự ổn định được

I.1.2

Xây tường chắn

I.1.2.1 .Khái niệm về tường chắn.
Tường chắn là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc đào ổn định khỏi bị sạt trượt
khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối đất sau tường và chịu tác dụng
của áp lực đất.
I.2.2.2. Một số loại tường chắn.
Tường chắn đất là một loại công trình thường xuyên chịu lực đẩy ngang (áp

lực đất), do đó tính ổn định chống trượt chiếm một vị trí quan trọng đối với tính
ổn định nói chung của tường. Theo quan điểm này tường chắn được phân thành
mấy loại sau:
-

Tường chắn trọng lực (hình 1.2a): Độ ổn định được đảm bảo chủ yếu do
trọng lượng bản thân tường. Các loại tường cứng đều thuộc loại tường

-

trọng lực.
Tường nửa trọng lực (hình 1.2b): Độ ổn định được đảm bảo không những
chỉ do trọng lượng bản thân và bản móng mà còn do trọng lượng khối đất
đất đắp đè lên bản móng. Loại tường này thường làm bằng bê tông cốt

-

thép nhưng chiều dày tường cũng khá lớn (nên còn gọi là tường dày).
Tường bản góc (hình 1.2c): Độ ổn định được đảm bảo do trọng lượng
khối đất đắp đè lên bản móng. Tường và móng là những bản tấm bê tông

-

cốt thép mỏng nên trọng lượng của bản thân tường và móng không lớn.
Tường mỏng (hình 1.2d): Sự ổn định của tường được đảm bảo bằng cách
chôn chân tường vào trong nền. Do đó loại tường này còn được gọi là

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 8


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

tường cọc và tường cừ. Để giảm bớt độ sâu chôn trong đất của tường và
để tăng độ cứng của tường người ta thường dùng dây neo.

Neo

a/

b/

c/

d/

Hình 1.2: Một số hình dạng tường chắn
-

-

Tường thấp: Có chiều cao nhỏ hơn 10m.
Tường cao: Có chiều cao lớn hơn 20m.
Tường trung bình: Có chiều cao 10m ≤ H ≤ 20m.
Tường dốc: Khối đất trượt có một mặt giới hạn trùng với lưng tường.
Tường dốc được phân ra tường dốc thuận (hình 1.3a) và tường dốc nghịch
(hình 1.3b).
Tường thoải: Khi góc nghiêng α của lưng tường lớn quá một mức độ nào
đó thì khối đất trượt sau lưng tường không lan đến lưng tường (hình 1.3c).

α

a/

α

b/

α

c/

Hình 1.3: Các dạng tường chắn

Nguyên tắc tính toán áp lực đất lên tường dốc và lưng tường thoải cũng khác
nhau.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 9


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

I.2
CÁC DẠNG TƯỜNG CÓ CỐT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC CÔNG
TRÌNH GIAO THÔNG CẦU ĐƯỜNG
I.2.1 Định nghĩa về tường chắn đất có cốt

Hình 1.4: Tường chắn đất có cốt
Tường chắn đất có cốt là loại tường chắn có cốt lắp ghép với đất đắp được gia
cường bằng các cốt liệu dạng lưới thép mạ kẽm đặc chủng cường độ cao hoặc các
vật liệu tổng hợp có độ dãn dài thấp để chống lại lực đẩy ngang bên trong khối đất
đắp. Tường chắn đất có cốt là sự kết hợp của kỹ thuật xây dựng vật liệu tiên tiến và
hiệu quả tin cậy cao, cấu tạo đơn giản lắp đặt nhanh chóng dễ dàng, ưu điểm nổi
trội về mặt mỹ quan.
I.2.2 Các dạng ứng dụng của tường chắn đất có cốt
* Công trình cầu
Trước đây khi chưa có công nghệ tường chắn đất có cốt người ta thường sử
dụng tường chắn trọng lực ở 2 đầu cầu, tuy vậy phương án tường chắn đất trọng lực
không đáp ứng được mỹ quan cầu đường và chi phí tốn kém (thực chất vai trò làm
việc chịu lực chủ yếu là do mố cầu) do vậy nhất là các cầu trong đô thị cầu vượt
đường bộ… việc đáp ứng được mỹ quan là rất cần thiết nên công nghệ thi công
tường chắn đất có cốt ra đời nó đã đáp ứng được nhu cầu về mỹ quan và kinh tế của

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 10


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

các dự án. Ngày nay các dự án cầu đường đô thị việc sử dụng tường chắn đất có cốt
-

là rất phổ biến.
Sử dụng tường chắn đất có cốt cho đường dẫn đầu cầu.

Hình 1.5: Đường đầu cầu sử dụng tường chắn đất có cốt
-

Sử dụng tường chắn đất có cốt thay thế mố cầu

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 11


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hình 1.6: Mố cầu sử dụng tường chắn đất có cốt
-

Đối với các hệ thống kênh mương lớn người ta có thể sử dụng công nghệ tường
chắn đất có cốt (được phát triển thành hệ tường neo trong đất),với công nghệ này
các tấm panel được đúc sẵn và được neo vào hệ neo trong đất đảm bảo kết cấu an
toàn ổn định, các tấm panel có thể được đúc theo nhiều hình dạng đa dạng nên tạo
được mỹ quan cho các công trình.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 12


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hình 1.7: Sử dụng tường chắn đất có cốt làm đê chắn sóng
-

Đối với các công trình đường miền núi với các mặt cắt đào đường thì việc sử dụng
hệ neo trong đất đảm bảo ổn định mái dốc là rất hiệu quả và mang lại thẩm mỹ cao.

Hình 1.8: Sử dụng tường chắn đất có cốt làm ta luy đường
-

Đối với các công trình đường sắt thì việc sử dụng hệ neo trong đất đảm bảo ổn định
mái dốc và thẩm mỹ.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 13

Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hình 1.9: Sử dụng tường chắn đất có cốt làm ta luy đường sắt
-

Sử dụng tường chắn đất có cốt trong các khu đô thị, tạo cảnh quan đẹp. Trên tường
chắn đất có thể trồng cây.

Hình 1.10: Sử dụng tường chắn đất có cốt trong khu đô thị tạo cảnh quan

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 14


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

I.2.3 Cấu tạo của tường chắn đất có cốt

Hình 1.11: Thành phần cơ bản của tường chắn đất có cốt
Một công trình tường chắn đất có cốt gồm thân tường rộng L, cao H được đắp
bằng đất, có góc mái dốc đắp mặt ngoài từ 0 o đến 20o so với phương thẳng đứng,
trong khối đắp có bố trí các cốt rải nằm ngang và cốt được liên kết chặt chẽ với mặt
tường bao.

Phần đỉnh tường có thể được sử dụng trực tiếp làm một phần nền đường trên
đó có thể xây dựng mặt đường cho xe cộ đi lại hoặc có thể đắp them các khối đắp
khác.
Về đất dùng để đắp tường chắn đất có cốt, trước kia người ta chủ yếu sử dụng
cát vừa và cát khô. Ngày nay đã cho phép dùng các loại đất kém dính nhất là khi sử
dụng các loại cốt dạng khung, dạng lưới (là các loại tạo ra hiệu ứng neo nhờ sức
cản bị động của đất vào các đơn nguyên ngang của cốt).Mặt khác, cũng đã nghiên
cứu kĩ hơn yêu cầu về các tính chất điện hóa đôi với đất đắp để hạn chế tác dụng
xâm thực của đất đối với cốt, bảo đảm tuổi thọ của các loại cốt bằng các vật liệu
khác nhau.
Về cốt, ngoài cốt kim loại nay đã phổ biến dùng cốt bằng vật liệu polime dưới
dạng vải, lưới địa kĩ thuật. Cốt kim loại lúc đầu dùng thép mạ hoặc thép không gỉ
nay đã phổ biến cả các loại thép thường không mạ (với một chiều dày dự phòng
cho phép cốt có thể bị ăn mòn trong thời gian thiết kế tuổi thọ công trình)
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 15


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Về mặt tường bao, ngoài các tường bao mềm không tham gia chịu áp lực đất
sau lưng tường chắn đất như những tường chắn đất truyền thống thì gần đây cũng
đã sang tạo ra loại tường chắn đất có cốt có với mặt tường bao cứng (bằng bê tông
đổ tại chỗ có độ cứng cao) để cùng với khối đất có cốt tham gia chịu áp lực đất sau
lưng tường. Về vật liệu làm mặt tường bao mềm hiện phổ biến có loại mặt bao
bằng các tấm bêtông ximăng lắp ghép và loại bằng vải địa kĩ thuật bọc cuộn hoặc
dùng lồng đá.

I.3
HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
I.3.1 Những kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực tế về xây dựng tường chắn
đất có cốt của các nước trên thế giới.
Sở dĩ tường chắn đất có cốt vừa ra đời đã được ứng dụng rộng rãi vì nó góp
phần tạo ra những ưu thế trong lĩnh vực xây dựng công trình; giảm khối lượng đắp
nền, giảm diện tích đất đai mà công trình chiếm chỗ do có thể đắp với mái dốc
thẳng đứng; bảo đảm được ổn định công trình dù xẩy ra biến dạng trong thi công
đơn giản, nhanh chóng, cốt và các tấm hoặc vỏ mặt tường bao đêu có thể được gia
công trước tại nhà máy rồi vận chuyển ra công trường để lắp đặt, tiện lợi ngay
trong quá trình đắp đất (lắp đặt vỏ tường đến đâu thì lắp, rải cốt và đắp đất đến đó);
có thể tùy nghi sáng tạo kiểu dáng mặt tường bao để đạt được các yêu cầu về trang
trí kiến trúc và thẩm mỹ.
Thực tế hiện nay nhiều nước trên thế giới đã có tính toán, thiết kế để áp dụng
tường chắn đất có cốt vào trong xây dựng công trình đường, cầu… Đất có cốt là
một loại vật liệu tổ hợp, thực chất vẫn là dung đất thiên nhiên để xây dựng công
trình, nhưng trong đất có bố trí thêm các lớp cốt bằng vật liệu chịu được lực kéo
theo các hướng nhất định (giống như việc bố trí thêm các thanh cốt thép trong khối
bê tông xi măng để tạo thêm khả năng chịu kéo của bê tông), thông qua sức neo
bám, ma sát, dính, và sức cản bị động của đất giữa đất với vật liệu cốt mà loại vật
liệu tổ hợp này có được khả năng chịu kéo tốt.
Nguyên lý tường chắn đất có cốt do Henri Vidal, một kỹ sư cầu đường người
Pháp phát ra vào những năm 1960 của thế kỷ trước. Vào năm 1968, công trình
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 16


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

tường chắn đất có cốt đầu tiên được xây dựng tại miền Nam nước Pháp; khi đó
nguyên lý và phương pháp tính toán công trình đất có cốt về cơ bản đã được xây
dựng khá hoàn chỉnh, cơ sở lý thuyết cũng tương đối đầy đủ.
Tới nay sau hơn 40 năm nghiên cứu và phát triển, do những tính năng ưu việt
của chúng mà tường chắn đất có cốt được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước châu Âu,
châu Á và châu Mỹ.
-

Tại Pháp: đã có khoảng 10 công trình đất có cốt xây dựng trong những năm 19681969, đáng kể nhất là những tường chắn bằng đất có cốt (tổng cộng tới 800m dài)
trên đường cao tốc A53 qua vùng Menton, tại đây sườn núi dốc, địa chất không ổn
định, không thể đào sâu và khó khăn nếu làm cầu vượt nên đã chọn đắp cao so với
tường chắn cao tới 20m. Năm 1970, tường chắn đất có cốt đã được xây dựng ở
công trình cảng Dunkerque. Năm 1969, mố cầu bằng đất có cốt lần đầu tiên được
xây dựng trên đường Strasbourg

-

Tại Anh: các công trình ứng dụng đát có cốt được áp dụng tại công trình cải tạo xa
lộ M25 tại Epping – Luân Đôn. Tại đây với những nghiên cứu đầy đủ về mặt lý
thuyết cũng như kiểm chứng thực nghiệm đã ban hành tiêu chuẩn Anh quốc về đất
gia cố mang số hiệu BS 8006:1995.

-

Tại Mỹ: đã có nhiều công trình sử dụng đất gia cố lưới địa kỹ thuật như tại các dự
án mở rộng xa lộ tuyến bang I75 tại bang Florida; dự án xây dựng tại đạt lộ Tanque
Verde, thành phố Tusco, bang Arizona; dự án xây dựng tường chắn và đại lộ có

nhiều đường giao nhau; dự án Lithonia bang Georgia; sử dụng tường chắn đất có
cốt thay thế mố cầu đầu tiên ở nước Mỹ là ở Lovelock, bang Nevada vào năm
1975… Qua quá trình sử dụng cho thấy, đến hiện nay các công trình đểu đảm bảo
ổn định, chuyển vị, biến dạng áp lực đo được nằm trong phạm vi an toàn, cho phép.

-

Tại Nhật Bản: đất có cốt được ứng dụng một cách phổ biến, đặc biệt trong ngành
đường sắt. Các tổ chức khoa học đã đi sâu nghiên cứu và đưa ra lý thuyết đầy đủ về
tính toán tường chắn đất có cốt. Nhiều tài liệu đã được công bố như: Tiêu chuẩn kỹ
thuật về công tác đất, tường chắn, cống và các kết cấu tạm thời của Hiệp hội đường
công cộng Nhật Bản; Tiêu chuẩn về thiết kế nền móng công trình của Hiệp hội kiến

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 17


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

trúc Nhật Bản; Sổ tay thiết kế thi công kết cấu tường chắn đất có cốt địa kỹ thuật
của Viện nghiên cứu các công trình công cộng, Bộ xây dựng.
-

Tại khu vực Đông Nam Á: cũng có hơn 500 công trình với hơn 550.000m 2 diện
tích mặt tường đất có cốt được xây dựng.

Danh sách ví dụ các công trình sẽ được trình bày ở II.2.2

I.3.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng xây dựng tường chắn đất có cốt tại
Việt Nam.
I.3.2.1 Những nghiên cứu ứng dụng đất có cốt trong xây dựng các công trình
cầu đường tại Việt Nam
Thực ra nguyên lý đất có cốt đã được cán bộ, công nhân ngành giao thông vận
tải của nước ta vận dụng để xây dựng và khôi phục, làm đường tạm…từ những năm
kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ. Khi đó, do khi phải khôi phục những đoạn
đường bị bom địch phá hoại, các đội quân phục vụ đảm bảo giao thông trên chiến
trường đã đắp lại những đường bằng mái taluy dốc bằng cách lót thêm các cành tre,
nứa…và đặc biệt là các lớp cành cây nhỏ rải thêm vào giữa các lớp đất đắp, nhờ đó
đã giảm được khối lượng đất đắp lại, nhằm nhanh chóng khôi phục được đường
cho kịp thông xe ôtô, pháo…ra tiền tuyến.
Với thực tế đó, ngay từ những năm 1968, Giáo sư, Tiến sĩ Đặng Hữu ngay sau
khi nhận được các thông tin từ Pháp về “đất có cốt” đã viết bài giới thiệu lần đầu
tiên về vấn đề này.
Tháng 6 năm 1973, một tường chắn đất có cốt cao 4,25m (với vách thẳng
đứng ở cả 2 bên) đã được xây dựng trên một đoạn đường dẫn từ đê La Thành
xuống một khu tập thể gần Cầu Giấy – Hà Nội. Đặc điểm của tường chắn thí điểm
này là tường bao dung vỏ thùng nhựa cũ và cốt là các dải cao su được cắt ra từ các
lốp ôtô phế thải (đây là loại vật liệu rất dễ kiếm ở thời điểm đó). Chiều cao của các
tấm vỏ tường cũng cao 25cm (như vỏ kim loại của H.Vidal), cốt cũng được cắt
rộng 6,0cm dày 0,5cm và được nối với vỏ bằng bulong D50. Một phía bên là tường
nhà cấp 4. Tường thí điểm này đã tồn tại cho đến nay, nhưng hiện hai bên các nhà
dân đã san lấp đến sát và trùm lên vỏ tường.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 18

Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Qua các nghiên cứu nói trên cho thấy việc dung các cốt bằng cao su cắt ra từ
các lốp phế liệu là một hướng có thể phát triển tiếp vì đó cũng là một loại cốt bằng
vật liệu thuộc loại polime (cao phân tử hữu cơ) như hiện nay các nước trên thế giới
đã sử dụng phổ biến. Dùng loại cốt này đồng thời có thể sử dụng được các lốp xe
cũ đã qua sử dụng, góp phần giải quyết nạn ứ đọng nguồn phế thải này.
Năm 2001, trong khuôn khổ một đề tài nghiên cứu cấp Bộ của Bộ Giao thông
Vận tải có tên là “ Nghiên cứu chế tạo cốt thép mạ dùng trong xây dựng công trình
đất có cốt ở Việt Nam” do PGS.TS Nguyễn Phúc Trí làm chủ nhiệm đề tài, nhóm
nghiên cứu đã đề xuất một dạng cốt mới bằng thép tròn D14 có mạ chống gỉ, có cấu
tạo gồm các “ngạch xương cá” để tăng cường sức chống nhổ tuột của cốt nhờ lợi
dụng sức cản bị động của đất đối với ngạch xương cá. Nhóm nghiên cứu này cũng
đã tiến hành thí nghiệm kéo tuột loại cốt nói trên để xác định hệ số sức chống kéo
tuột của cốt chôn trong đất.
Những năm gần đây, do nhu cầu về phát triển công tác xây dựng đường bộ,
nhiều hang nước ngoài đã vào Việt Nam tổ chức nhiều cuộc hội thảo về vấn đề đất
có cốt trong xây dựng đường ôtô và chào hang về các loại sản phẩm vật liệu dung
trong công trình đất có cốt, trong đó có các loại vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật,
rọ đá lưới thép. Cũng có những tài liệu được chuyển giao về tính toán thiết kế và
công nghệ cũng như các loại vật liệu xây dựng mới.
I.3.2.2. Sự phát triển các công trình xây dựng bằng đất có cốt tại Việt Nam
Thực tế ở Việt Nam từ năm 1999 trở lại đây, cùng với các dự án xây dựng mới
và khôi phục lại cầu đường ở nước ta, các công trình tường chắn đất có cốt đã tìm
được chỗ ứng dụng và càng ngày càng được sử dụng nhiều hơn. Lý do chủ yếu dẫn
đến nhu cầu thực tế cần phải sử dụng loại công trình này là do phải xây dựng các
nèn đắp cao trên các đoạn đường dẫn lên cầu, đặc biệt là các cầu vượt bố trí tại các
nút giao khác mức trong đô thị, nếu thi công bằng các phương pháp thông thường

thì luôn đòi hỏi phải có mái dốc nhất định (độ dốc thường phải là 1:1,5 đến 1:2 làm
rất tốn diện tích mặt bằng), trong khi đó tường chắn đất có cốt lại có ưu điểm là hạn
chế giải phóng mặt bằng do có thể đắp với mái taluy thẳng đứng. Mà trong thực tế
hiện nay, vấn đề giải phóng mặt bằng luôn rất khó khăn, tiền giải phóng mặt bằng
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 19


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

để lấy diện tích đất xây dựng công trình trong các khu đô thị, khu dân cư lớn hơn
rất nhiều lần để đầu tư cho công tác xây lắp, hoặc khi tại những khu vực sườn núi
dốc, địa chất không ổn định, không thể đào sâu và khó làm cầu vượt thì phương án
lựa chọn tường chắn đất có cốt đắp cao là rất hiệu quả. Đặc biệt là trong năm 2004,
Nhà nước đã cho thành lập Công ty phát triển đường cao tốc nhằm để xây dựng và
phát triển các tuyến đường cao tốc trên khắp mọi miền đất nước, thì vấn đề đưa loại
hình tường chắn đất có cốt vào ứng dụng là không thể thiếu được vì nó đã từng
được áp dụng để xây dựng các tuyến đường cao tốc trên thế giới.

Một số công trình lớn áp dụng tường chắn đất có cốt đã được xây dựng tại
Việt Nam sẽ được đề cập trong II.2.1
I.4. CÁC ỨNG DỤNG, PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA TƯỜNG CHẮN ĐẤT
CÓ CỐT
I.4.1 Phạm vi áp dụng tường chắn đất có cốt
I.4.1.1 So sánh về hiệu quả kinh tế, kỹ thuật
Hệ thống tường chắn đất có cốt là hệ thống gia cố nền đất hỗn hợp trong đó
sử dụng kết cấu gia cường bằng lưới thép đặc chủng hoặc các dải nhựa tổng hợp để

chống lại các lực ngang phát sinh bên trong lớp đất đắp. Cấu trúc tường chắn đất có
cốt vững chắc, đồng nhất và được thiết kế để áp dụng rộng rãi.

Hình 1.12: Tường chắn đất BTCT và Tường chắn đất - VSoL

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 20


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hệ thống tường chắn đất có cốt được sử dụng rộng rãi trong các dự án từ các
tường chắn trên đường dẫn đến các mố cầu, đường cao tốc, đường sắt, kho chứa
hàng, vật liệu hay phân cấp tường chắn. Bên cạnh hiệu quả về tính năng kỹ thuật,
hệ thống này còn bảo đảm hiệu quả cao về kinh tế trong việc thiết kế và xây dựng.
Hệ thống này bao gồm ba thành phần: cốt liệu gia cường, các tấm tường (Panel)
đúc sẵn và chất liệu đất đắp. Chính điều này làm cho việc thi công được dễ dàng và
nhanh chóng. Chi phí tiết kiệm có thể lên đến 50% khi so sánh với các hệ thống
tường chắn truyền thống như tường chắn bê tông cốt thép.
I.4.1.2Polymeric system- Hệ gia cường bằng vật liệu tổng hợp
Tường chắn đất gia cường bằng vật liệu tổng hợp được thiết kế bao gồm vật
liệu Polymeric liên kết với tấm Panel mặt đúc sẵn và chất liệu đất đắp. Hệ gia
cường này được phát triển trong vài năm gần đây và đang có xu hướng được ứng
dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm vượt trội như kết cấu ổn định, thiết kế đơn giản,
có khả năng chống ăn mòn cao, tiến độ thi công nhanh (nhờ những tấm Panel
thường có kích thước lớn), và giá thành thật sự canh tranh so với kết cấu tường
chắn truyền thống hay rẻ hơn ngay cả tường chắn sử dụng lưới thép đặc chủng

cường độ cao...Tính linh hoạt trong thiết kế và những cấu kiện tấm Panel đúc sẵn
làm cho sản phẩm có tính đa dạng về kiểu dáng và màu sắc phong phú.
Chúng tôi cho rằng giải pháp tường chắn Polymeric thật sự mang lại hiệu quả
kinh tế cho nhà đầu tư, không những về giá thành mà còn rút ngắn thời gian thi
công. Hơn thế nữa, tường chắn Polymeric còn được thiết kế theo tiêu chuẩn của
AASHTO (Mỹ), NP-P 94-2200 (Pháp), BS 8006 (Anh), RTA (Úc), GEO (Hong
kong) và được đảm trách bởi đội ngũ nhiều kỹ sư tư vấn thiết kế, tư vấn thi công
kinh nghiệm .

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 21


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Hình 1.13: Tường chắn đất Polymeric
I.4.1.3 Steel system: Hệ gia cường sử dụng lưới thép đặc chủng
Đây là loại tường chắn đã được phát triển và sử dụng khá rộng rãi từ năm
1981 ở California. Thành phần gia cường nhờ một lưới thép cường độ cao tăng
cường cho đất liên kết với những tấm panel đúc sẵn phía ngoài tường chắn. Tương
tự như tường Polymeric, sản phẩm tường chắn đất sử dụng lưới thép có ưu điểm là
đơn giản, thi công nhanh, có màu sắc và kiểu dáng khá đa dạng và linh hoạt tạo cho
công trình tính mỹ thuật. Giá thành hạ so với kết cấu tường bê tông cốt thép thông
thường tuy nhiên lại cao hơn hệ gia cường bằng vật liệu tổng hợp.

Lưới thép

Tường chắn đất sử dụng lưới thép

Hình 1.14: Hệ gia cường sử dụng lưới thép đặc chủng
HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 22


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

I.4.2 Ứng dụng công nghệ tường chắn đất có cốt
Tường chắn đất có cốt đã được ứng dụng khá rộng khắp trên thế giới (có trên
2.500.000 m2 tường chắn đất đã được xây dựng, lắp đặt). Ở Việt nam, nó đã và
đang được xây dựng trên nhiều công trình như cầu vượt Ngã Tư Vọng (Hà nội),
cầu Phố Mới (Lào cai), tường chắn đất ở khu Sóng Thần (Thành Phố Hồ Chí
Minh), cầu chữ Y, cầu Chà Và, cầu Rạch Cây, Cầu Nước Lên, cầu Nguyễn Tri
Phương...
Đặc biệt với loại tường chắn đất Polymeric, đã áp dụng với:
- 80 000 m2 tường chắn đã được xây dựng ở Các tiểu vương quốc ả rập
thống nhất
- 97 000 m2 tường chắn đất trên đường cao tốc phía nam Oman
- 28 000 m2 tường chắn ở Qatar...
I.5.

ƯU KHUYẾT ĐIỂM, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM

I.5.1 Ưu điểm:
* Vật liệu thi công:

Ở VN các vật liệu sử dụng cho tường chắn đất có cốt rất phổ biến, và thông
dụng:
+ Vật liệu đắp
Ở việt nam vật liệu đắp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật rất đa dạng và dồi nào, nhiều
mỏ đất đắp và cát... như vậy vật liệu đắp rất hợp lý cho công tác xây dựng tường
chắn đất có cốt.
+ Các vật liệu khác
Với việc gia công chế tạo sẵn sau đó lắp ghép rất tiện lợi với nguồn nhân công
cũng như vật liệu ở VN, với các vật liệu cốt thép, móc clevis, bê tông luôn sẵn có
trên thị trường VN và rất tiện dụng cho việc sử dụng.
* Máy móc thi công

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 23


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

Việc xây dựng tường chắn đất có cốt sử dụng các máy thi công đơn giản như, xe
cẩu tự hành, máy lu, máy san, máy đào,... các loại xe máy nói trên cũng thuận lợi
và dễ dàng ở Việt Nam.
I.5.2 Những vấn đề cần nghiên cứu, ứng dụng thực tiễn về xây dựng các công
trình tường chắn đất có cốt tại Việt Nam.
I.5.2.1 Vấn đề xử lý móng của tường chắn:
Đối với các công trình tường chắn đất có cốt chỉ được nghiên cứu trên một địa
chất tương đối ổn định, hoặc không xét đến, đề cập ít, nhưng khi áp dụng vào thực
tiễn ở Việt Nam thì cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng. Thực tế là tại vị trí đặt

công trình tường chắn đất có cốt thường lại có địa chất không tốt, thường phải tiến
hành các biện pháp xử lý nền đất yếu trước khi thi công tường chắn.
Như công trình tường chắn đất có cốt tại nút giao thông Mai Dịch trên dự
án đường Vành đai 3 Hà Nội đã phải tiến hành bóc bỏ một lớp đất yếu sâu tới 2m
(so với cao độ đặt đáy tường chắn), sau đó đóng cọc tre gia cường với chiều dài cọc
là 2m, mật độ cọc là 25 cọc/m2, trải vải địa và đắp trả lại từng lớp hố móng bằng
các lớp cát đen và đầm nèn với độ chặt yêu cầu K95.
I.5.2.2 Vấn đề lựa chọn vật liệu đắp trong tường chắn đất có cốt.
Đối với các công trình tường chắn đất có cốt, vấn đề vật liệu đắp rất cần phải
nghiên cứu và lực chọn kỹ lượng, lý do là nó tác động rất lớn đến khả năng làm
việc của toàn bộ công trình. Cốt và đất kết hợp với nhau để tham gia cùng chịu lực,
trong đó cốt sẽ hấp thụ lực kéo và lực cắt do tác động của tải trọng thông qua đất,
đất chỉ chịu lực nén.
I.5.2.3 Vấn đề thoát nước của tường chắn.
Vấn đề thoát nước cho công trình tường chắn đất có cốt rất quan trọng. Nếu
trong tường chắn, trên tường chắn hoặc dưới chân tường chắn có chứa nước hoặc
các nguồn nước thì phải trong mọi trường hợp, cần phải có biện pháp hạn chế các
nguồn nước (nước mưa, nước mặt, nước ngầm) thấm vào trong khối đất có cốt và
thoát nhanh nước đã thấm đó ra khỏi khối đất có cốt.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 24


Luận văn Thạc sỹ

Tường chắn đất có cốt

I.5.2.4Vấn đề công nghệ thi công, lựa chọn sử dụng vật liệu phù hợp, các nội

dung, vấn đề khi kiểm tra, nghiệm thu công trình.
- Chọn vật liệu: cốt, tấm vỏ, đất đắp trong vùng có cốt, đất đắp trong lõi;
-

Công nghệ thi công: lắp đặt cốt, các tấm vỏ tường, đắp đất…;

-

Kiểm tra, nghiệm thu, các biện pháp bảo vệ công trình.

I.5.2.5 Vấn đề bảo dưỡng công trình tường chắn đất có cốt trong qua trình khai
thác, sử dụng:
- Việc bảo vệ các tấm vỏ tường, tạo mỹ quan cho các tấm vỏ tường cũng như
toàn bộ công trình;
-

Thoát nước cho tường chắn;

-

Theo dõi lún, biến dạng, độ bằng phẳng bên ngoài của vỏ tường chắn, các sự
cố có thể xẩy ra của công trình…

I.5.3 Khả năng ứng dụng ở Việt Nam
* Công trình cầu.
Trước đây khi chưa có công nghệ tường chắn đất có cốt người ta thường sử
dụng tường chắn trọng lực ở 2 đầu cầu, tuy vậy phương án tường chắn đất trọng lực
không đáp ứng được mỹ quan cầu đường và chi phí tốn kém (thực chất vai trò làm
việc chịu lực chủ yếu là do mố cầu) do vậy nhất là với các cầu trong đô thị cầu vượt
đường bộ .... việc đáp ứng được mỹ quan là rất cần thiết nên công nghệ thi công

tường chắn đất có cốt ra đời nó đã đáp ứng được nhu cầu về mỹ quan và kinh tế của
các dự án. Ngày nay các dự án cầu đường đô thị việc sử dụng tường chắn đất có cốt
là rất phổ biến.

HV: Nguyễn Anh Tuấn – Cao học XD CH K16

Page 25