ngiên cứu úng dụng tường chắn đất có cốt trong công trình xấy dụng đường oto ở VN

ngiờn cu ng dng tng chn t cú ct
trong xy dng ng ụ tụ VN
Mục lục
Trang
Chơng mở đầu

3

1. Sự cần thiết của đề tài
2. Mục đích, nội dung và giới hạn của đề tài
3. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4. Phơng pháp nghiên cứu đề tài

3
4
5
6

Chơng I : tổng quan về tờng chắn đất có cốt

7

1.1. Khái niệm chung

7

1.2. Những kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực tế về xây
dựng tờng chắn đất có cốt của các nớc trên thế giới

11

1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng xây dựng tờng chắn
đất có cốt tại Việt Nam

14

1.4. Những vấn đề cần nghiên cứu, ứng dụng thực tiễn về xây
dựng các công trình tờng chắn đất có cốt tại Việt Nam

19

Chơng II : Nghiên cứu ứng dụng thiết kế tờng chắn đất có
cốt ở việt nam

21

2.1. Những cơ sở lý thuyết về cấu tạo, nguyên tắc cơ bản tính
toán tờng chắn đất có cốt

21

2.2. Phạm vi và các điều kiện sử dụng công trình tờng chắn
đất có cốt trong xây dựng đờng giao thông ở Việt Nam

42

2.3. Yêu cầu cụ thể đối với đất đắp, vật liệu cốt, tờng bao,
thoát nớc trong công trình tờng chắn đất có cốt

45

2.4. Yêu cầu đối với nền móng, chiều sâu chôn tờng, chiều
rộng móng tờng của tờng chắn đất có cốt

55

2.5. Trình tự các bớc khảo sát, tính toán, thiết kế, kiểm toán tờng chắn đất có cốt

58

2.6. Những nội dung kiểm toán ổn định, xác định kích thớc
và các yếu tố của tờng chắn đất có cốt

62

2.7. Biến dạng dãn dài cốt cho phép và dự tính khả năng dãn
dài của cốt

83

2.8. Tính toán liên kết giữa mặt tờng với cốt và tính toán tấm

84

1


mặt tờng
Chơng III : Công nghệ thi công, kiểm tra, đánh giá và nghiệm
thu tờng chắn đất có cốt

87

3.1. Trình tự thi công

87

3.2. Yêu cầu đối với việc chế tạo, chuyên chở, bảo quản tấm
và lắp ghép vỏ mặt tờng

89

3.3. Yêu cầu đối với việc chế tạo, chuyên chở, bảo quản cốt
và các chi tiết mối nối

91

3.4. Thử nghiệm đánh giá các chỉ tiêu của đất đắp tờng và
khảo sát đánh giá khả năng khai thác của mỏ đất

91

3.5. Thi công đào móng và xử lí móng

92

3.6. Thi công lớp đệm tạo phẳng dới chân mặt tờng tấm
bêtông ximăng lắp ghép

93

3.7. Thiết lập hệ thống mốc định vị và mốc kiểm tra cao độ
phục vụ việc lắp đặt chính xác các tấm mặt tờng

94

3.8. Lắp đặt các tấm mặt tờng ở hàng dới cùng

94

3.9. Đắp các lớp đất đầu tiên và lắp đặt hàng cốt đầu tiên

96

3.10. Lắp đặt các hàng tấm tiếp theo, đắp đất và lắp cốt các lớp

97

3.11. Đắp và đầm nén đất

97

3.12. Đắp lại khối đất phía ngoài chân tờng

98

3.13. Thi công phần đỉnh tờng

98

3.14. Thi công thử

98

3.15. Yêu cầu kiểm tra và các tiêu chuẩn nghiệm thu

99

3.16. Tiêu chuẩn nghiệm thu sau khi hoàn thành thi công
tờng đất có cốt

100

Chơng IV: kết luận và kiến nghị

111

1. Những kết quả nghiên cứu của đề tài

111

2. ý nghĩa khoa học của đề tài

112

3. Những hạn chế tồn tại và hớng phát triển tiếp của đề tài

112

4. Những kiến nghị

113

Phụ lục : hình ảnh minh họa, nhận xét một số công trình
trong thực tế đã sử dụng tờng chắn đất có cốt.

101-110

Tham khảo một số thiết kế điển hình.
Tài liệu tham khảo

115-116

2


Chơng mở đầu
I. Sự cần thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nớc ta đang trên đà phát triển
một cách mạnh mẽ, đặc biệt là sự phát triển về xây dựng các công trình giao
thông vận tải, đã góp phần to lớn vào sự phát triển, thúc đẩy nền kinh tế nớc nhà.
Các công trình giao thông ngày nay có chất lợng phục vụ tốt, có kết cấu đơn
giản, thi công nhanh chóng và tuổi thọ cao, có hình thức bề ngoài đẹp, dáng vẻ
hiện đại, hoành tráng, đặc biệt là trong các công trình xây dựng trong đô thị,
thành phố. Những công trình này không chỉ đơn giản là phục vụ giao thông đi lại,
giải toả ách tắc giao thông mà nó còn trở thành những biểu tợng, những kiến trúc
đẹp mang những nét đặc trng riêng của đô thị, tạo nên những ấn tợng sâu sắc.
Một trong những công nghệ thi công mới trong xây dựng đờng bộ nói
riêng và trong ngành xây dựng hạ tầng nói chung đó là xây dựng các bức tờng
chắn có cốt với mái dốc thẳng đứng. Thực tế hiện nay một số nớc trên thế giới đã

có cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế và công nghệ thi công, công nghệ vật liệu
mới để áp dụng tờng chắn đất có cốt vào trong xây dựng công trình đờng, ở
Việt Nam vừa qua tuy chúng ta đã áp dụng tờng chắn đất có cốt vào thi công
trong một số các công trình nh : đoạn đờng vào cầu Mẹt trên QL 1A, công trình
đờng dẫn hai đầu cầu của cầu vợt nút giao thông Ngã T Vọng, cầu vợt Mai Dịch,
đã và đang tiếp tục thi công ở các dự án khác nh cầu vợt Ngã T Sở, chuẩn bị cho
cầu vợt Thanh Xuân thuộc dự án Đờng Vành Đai 3 ở trên địa bàn Hà Nội, cầu đờng bộ Sông Thơng bắc qua sông Thơng trên thành phố Bắc Giang, .nhng thực
sự nói đến tờng chắn đất có cốt vẫn đang là một vấn đề mới mẻ đối với nhiều ngời, thực tế hiện nay các cơ quan quản lý của Việt Nam vẫn cha ban hành các tài
liệu chính thức, tiêu chuẩn hay quy trình, quy phạm riêng cho loại công trình
này, mỗi công trình có một hớng dẫn riêng, thờng theo các Tiêu chuẩn kỹ thuật
của Dự án, hoặc tham khảo từ các tài liệu đã biên dịch của nớc ngoài, vì vậy rất
cần biên soạn và dần dần hình thành nên hệ thống những hớng dẫn sao cho kịp
thời, sâu sắc, cụ thể, rõ ràng hơn trong công tác công tác thiết kế, tính toán kết
cấu, yêu cầu về thi công, đánh giá, nghiệm thu, kiểm tra chất lợng tờng chắn đất
có cốt.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng tờng chắn đất có cốt trong xây dựng đờng
ô tô ở Việt Nam là một nội dung cần thiết và cấp bách, có ý nghĩa khoa học và
thực tiễn mà thực tế đang đòi hỏi tại các công trình đang hoặc sẽ xây dựng có sử
dụng tờng chắn đất có cốt vì những tính năng u việt, nổi trội của nó, góp phần
nhỏ bé trong lĩnh vực xây dựng đờng ô tô ở Việt Nam.
II. mục đích, nội dung và giới hạn của đề tài

3


1. Mục đích của đề tài
Do xu hớng tờng chắn đất có cốt sẽ ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi, xây
dựng phổ biến ngay tại Việt Nam trong hiện tại và những năm xắp tới, đặc biệt là
trong việc nâng cấp, cải tạo lại mạng lới giao thông chật hẹp, không còn đáp ứng
đợc lu lợng và nhu cầu giao thông đi lại trong các thành phố lớn, đô thị mới. Vì

vậy cần có những thông tin, hớng dẫn đầy đủ, những khuyến nghị để xác định
những tiêu chuẩn, điều kiện bắt buộc phải tuân theo, những cái gì có thể áp dụng
đợc trong thực tiễn của Việt Nam.
Trên cơ sở nghiên cứu về mặt lý thuyết, tổng kết thực tiễn về thiết kế, thi
công công trình tờng chắn đất có cốt của các nớc trên thế giới và đã xây dựng tại
Việt Nam, tác giả đã bớc đầu đa ra hớng dẫn thiết kế, thi công loại tờng chắn đất
có cốt, cụ thể là loại cốt thép và vỏ tờng là các tấm rời BTXM cốt thép đúc sẵn .
Trong đề tài này, học viên cũng sẽ tiến hành đa ra một số định hình trong
một công trình mẫu để lấy kết quả đó có thể đem sử dụng nhanh chóng hoặc
tham khảo cho các công trình tơng tự khác.
2. Nội dung của đề tài
Đề tài sẽ bao gồm một số nội dung chính nh sau:
- Nghiên cứu tổng quan về tờng chắn đất có cốt của các nớc trên thế giới và ở
Việt Nam
- Nghiên cứu ứng dụng thiết kế tờng chắn đất có cốt (loại cốt là cốt thép và tờng bao là các tấm rời BTXM cốt thép ) ở Việt Nam
- Công nghệ thi công, kiểm tra và nghiệm thu tờng chắn đất có cốt
- Một số thiết kế điển hình tờng chắn đất có cốt dùng trong đờng giao thông
ở nớc ta
- Một số kết luận và kiến nghị
3. Phạm vi, giới hạn của đề tài
Do đây là một mảng đề tài còn quá mới mẻ, thực tiễn tại Việt Nam cũng
cha thi công nhiều, thời gian kiểm chứng cha đợc lâu, kinh nghiệm còn hạn
chế, ngoài ra vì điều kiện nghiên cứu và thời gian có hạn, vì vậy trong khuôn
khổ đề tài này chỉ xin phép đa ra các thông tin kỹ thuật áp dụng cho kết cấu sử
dụng trong xây dựng đờng ôtô, đặc biệt và phổ biến nhất là loại tờng chắn đất
có cốt mà trong đó cốt đợc sử dụng dùng loại cốt thép, vỏ mặt tờng bao bên
ngoài của tờng chắn đất có cốt là các tấm cấu kiện bêtông xi măng cốt thép
đúc sẵn trong nhà máy;

4

Không nhằm mục đích phục vụ cho các ứng dụng khác nh xây dựng nhà ở,
tờng ke bến cảng, tờng chống ồn, ụ chiến đấu, pháo đài (trong các công trình
quốc phòng), đờng sắt và trong xây dựng các loại mặt bằng khác ;
Đề tài cũng không đề cập đến việc tính toán, thiết kế sử dụng công trình tờng chắn đất có cốt khi đòi hỏi có bố trí các công trình ngầm thông qua khối
đất có cốt, hoặc khi đặt trên các vị trí không có khả năng phòng chống xói lở
do ngập lụt hoặc do dòng chảy ngầm phía dới chân tờng. Chủ yếu áp dụng cho
các công trình đờng dẫn của các cầu vợt tại các nút giao thông khác mức trong
các đô thị cần phải cải tạo lại hoặc làm mới.
Không đề cập tới khi tờng chắn đất có cốt đợc thiết kế nằm trong vùng thờng xuyên có chứa nớc mặt hoặc có nguồn nớc ngầm bị ô nhiễm (trong nớc có
độ pH thấp, tỉ lệ clorit và sunfat cao).
Chỉ nghiên cứu và thu nhỏ trong phạm vi loại công trình : tờng chắn bằng
đất có cốt, không nghiên cứu loại công trình mái dốc có cốt; nền đờng đắp trên
đất yếu có cốt. ;
III. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Sự phát triển trong lĩnh vực xây dựng đờng ôtô ngày nay thể hiện ở sự tiến
bộ vợt bậc trong các lĩnh vực công nghệ vật liệu, công nghệ thi công. Từ trớc tới
nay, đất chỉ đợc sử dụng nh một loại vật liệu xây dựng thông thờng trong các
ngành xây dựng hạ tầng. So với các loại vật liệu khác, đất rất rẻ tiền, sẵn có nhng
lại có các đặc trng cơ học kém, đặc biệt là không chịu đợc lực kéo. Để khắc phục
những đặc điểm này, ngoài những biện pháp gia cố đất bằng các chất liên kết vô
cơ, hữu cơ, hoá chất, ngời ta đã đề xuất ý tởng dùng đất có cốt để xây dựng các
công trình nhằm để tăng thêm một khả năng chịu kéo của đất - đây là một phát
minh hết sức quan trọng, là hớng đi mới, phát triển mới trong việc sử dụng có
hiệu quả nguồn vật liệu rẻ tiền và có sẵn trong thiên nhiên này.
Kết quả nghiên cứu có thể sẽ rất có ích về thông tin và hớng dẫn cho ngời
Kỹ s thiết kế, thi công, kỹ s giám sát công trình có thể đọc, bớc đầu có thể làm tài
liệu tham khảo, căn cứ để quản lý đợc chất lợng của sản phẩm loại công trình tờng chắn đất có cốt. Đóng góp một phần nhỏ bé vào công nghệ xây dựng đờng

trong điều kiện nớc ta. Vì vậy rất cần biên soạn và dần dần hình thành nên hệ
thống những hớng dẫn cho kịp thời, sâu sắc, cụ thể, rõ ràng hơn trong công tác
công tác thiết kế, tính toán kết cấu, yêu cầu về thi công, đánh giá, nghiệm thu,
kiểm tra chất lợng tờng chắn đất có cốt, đó là một vấn đề hết sức cấp bách .
Trên cơ sở lý thuyết, tổng hợp kết quả nghiên cứu, tham khảo các tài liệu,
quy trình trong và ngoài nớc, luận án đã bớc đầu đa ra đợc một bản hớng dẫn tơng đối hoàn chỉnh, toàn diện, khá chi tiết về trình tự, yêu cầu khi thiết kế, kiểm
5


toán, công nghệ thi công và nghiệm thu loại hình tờng chắn đất có cốt mà cụ thể
là dùng loại cốt thép và vỏ tờng chắn là các tấm BTXM cốt thép.
Đề tài cũng đã tập trung đi sâu vào nghiên cứu một loại hình công trình
trong ngành xây dựng nói chung và trong xây dựng công trình đờng ôtô nói
riêng, đã đợc ứng dụng rất nhiều ở các nớc trên thế giới nhng còn mới mẻ và dự
báo sẽ áp dụng nhiều ở Việt Nam trong thời gian xắp tới đó là loại hình t ờng
chắn đất có cốt mà cụ thể là dùng loại cốt thép và vỏ tờng chắn là các tấm BTXM
cốt thép.
Tài liệu là tiền đề để có thể biên soạn, xây dựng thành tiêu chuẩn, quy
trình xây dựng cho loại công trình này. Bớc đầu làm tài liệu tham khảo, ứng dụng
cho ngời thiết kế, Kỹ s, Sinh viên khi nghiên cứu, thiết kế, thi công loại công
trình này.
IV. phơng pháp nghiên cứu đề tài

1. Nghiên cứu lý thuyết
- Dựa vào các tài liệu đã có, tham khảo thêm các nghiên cứu, áp dụng về tờng chắn đất có cốt của các nớc trên thế giới, đặc biệt là các tài liệu của
Pháp, Anh, Nhật Bản và các tài liệu của các tác giả trong nớc trong
những năm gần đây;
- Dựa vào các quy trình, tiêu chuẩn của Nhà nớc và Ngành đã ban hành để áp
dụng, tham khảo khi thiết kế, tính toán;
2. Kết hợp với thực tiễn :

- Thu thập số liệu, nghiên cứu và xử lý số liệu trên máy tính : các số liệu đợc
thu thập, tổng hợp từ thực tế đã áp dụng trong nớc, kết hợp với công tác thí
nghiệm và sau đó tiến hành xử lý;
- Thu thập các tài liệu về thiết kế, thi công, các tiêu chuẩn nghiệm thu của
các công trình thực tiễn đã thi công nh tại đờng dẫn cầu vợt nút Vọng, nút
Mai Dịch, cầu vợt Ngã T Sở, cầu vợt Sông Thơng, kiến nghị cho áp dụng
vào công trình đờng dẫn tại một số cầu vợt khác trên địa bàn Hà nội và tại
các địa phơng khác trên cả nớc.

Chơng I
tổng quan về tờng chắn đất có cốt
1.1 KháI niệm chung

1.1.1 Tờng chắn đất
6


Tờng chắn đất là loại công trình tờng chắn có tác dụng giữ, chống đỡ cho
mái đất đắp hoặc mái hố đất đào khỏi bị sạt, trợt. Tờng chắn đất đợc sử dụng
rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủy lợi và giao thông. Khi làm việc, lng
của tờng chắn tiếp xúc với khối đất sau lng tờng và chịu tác dụng của áp lực
đất đó, ngoài ra tờng chắn còn chịu tác dụng của xe cộ bên trên truyền xuống
nữa. Vì vậy muốn tờng chắn đất đợc ổn định, an toàn, bền vững, làm việc tốt
chúng ta cần phải xác định đợc các lực nói trên và có thiết kế cấu tạo hợp lý để
chống lại các lực này.
1.1.2 Phân loại tờng chắn đất
Tờng chắn đất thờng đợc phân loại theo các cách sau đây nhằm mục đích
khác nhau, đó là:
a. Phân loại theo độ cứng
Biến dạng của bản thân tờng chắn đất (độ uốn) làm thay đổi điều kiện tiếp xúc

giữa lng tờng chắn với khối đất đắp sau tờng, do đó làm thay đổi trị số áp lực
đất lên lng tờng và cũng làm thay đổi dạng biểu đồ phân bố áp lực đất theo
chiều cao tờng. Theo cách phân loại này, tờng đợc phân làm hai loại: tờng
cứng và tờng mềm.
+ Tờng có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất thì gọi là tờng mềm hoặc tờng
mỏng. Tờng mềm thờng là những tấm gỗ, thép, bêtông cốt thép ghép lại, lu ý
là tờng cù cũng xếp vào loại tờng mềm;
+ Tờng cứng không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất mà chỉ có chuyển vị
tịnh tiến và xoay. Nừu tờng cứng xoay quanh mép dới, nghĩa là đỉnh tờng có
xu hớng tách rời khỏi khối đất đắp thì nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ là biểu đồ
phân bố áp lực của đất rời có dạng đờng thẳng (nếu đất dính thì biểu đồ có
dạng hình hơi cong) và trị số cờng độ áp lực đất lớn nhất ở chân tờng; Nếu tờng cứng xoay quanh mép trên, nghĩa là chân tờng rời khỏi khối đất đắp và
chuyển vị về phía trớc thì biểu đồ phân bố áp lực đất (đất rời cũng nh đất dính)
có dạng cong, trị số lớn nhất phụ thuộc vào mức độ chuyển vị của tờng và ở
vào khoảng phần giữa lng tờng;
Tờng cứng thờng là những khối bêtông, bêtông đá hộc, gạch đá xây nên còn đợc gọi tờng khối. Tờng chắn bằng bêtông cốt thép có dạng tấm hoặc bản nhng
7


tạo với các bộ phận khác của công trình thành những khung hoặc hộp cứng
cững đợc xếp vào loại tờng cứng.
b. Phân loại theo nguyên tắc làm việc
Tờng chắn đất là loại công trình thờng xuyên chịu lực đẩy ngang (áp lực đất),
do đó tính ổn định chống trợt chiếm một vị trí quan trọng đối với tính ổn định
nói chung của tờng. Theo quan điểm này, tờng chắn đợc phân thành mấy loại
nh sau:
+ Tờng trọng lực: độ ổn định đợc đảm bảo chủ yếu do trọng lợng bản thân tờng
(hay còn đợc gọi là tờng nặng). Các loại tờng cứng đều thuộc loại tờng trọng
lực.
+ Tờng nửa trọng lực: độ ổn định đợc đảm bảo không chỉ do trọng lợng bản

thân tờng và bản móng mà còn do trọng lợng của khối đất đắp nằm trên bản
móng. Loại tờng này thờng làm bằng bêtông cốt thép nhng chiều dày của tờng
cũng khá lớn (do đó loại tờng này còn có tên gọi là tờng dày).
+ Tờng bản góc: độ ổn định đợc đảm bảo chủ yếu do trọng lợng của khối đất
đắp đè lên bản móng. Tờng và móng là những bản, tấm bêtông cốt thép mỏng
nên trong lợng của bản thân tờng và móng không lớn. Tờng bản góc có dạng
chữ L nên còn gọi là tờng chữ L.
+ Tờng mỏng: sự ổn định của loại tờng này đợc đảm bảo bằng cách chôn chân
tờng vào trong nền. Do đó loại tờng này còn đợc gọi là tờng cọc và tờng cừ. Để
giảm bớt độ sâu chôn trong đất của tờng và để tăng độ cứng của tờng, ngời ta
thờng dùng dây néo.
c. Phân loại theo chiều cao
Chiều cao của tờng thay đổi trong một phạm vi khá lớn tùy theo yêu cầu thiết
kế. Hiện nay, chiều cao của tờng đã đạt đến cao 40m. Trị số áp lực đất tác
dụng lên lng tờng chắn tỉ lệ bậc hai với chiều cao tờng. Theo chiều cao, tờng
chắn đợc phân thành 3 loại nh sau:
+ Tờng thấp: có chiều cao nhỏ hơn 10m.
+ Tờng cao: có chiều cao lớn hơn 20m.

8


+ Tờng trung bình: là loại tờng chắn có chiều cao vào khoảng trung gian của
hai loại trên (tức là cao từ 10 đến 20m).
Theo quy phạm tạm thời thiết kế tờng chắn đất QP-23-65 của ta thì lấy giới
hạn: tờng thấp (có chiều cao dới 5m); tờng trung bình (có chiều cao từ 5 đến
10m) và tờng cao (có chiều cao lớn hơn 10m).
d. Phân loại theo góc nghiêng của lng tờng
Theo cách phân loại này, tờng đợc phân thành tờng dốc và tờng thoải:
+ Tờng dốc: có tờng dốc thuận và tờng dốc ngợc .

+ Tờng thoải: khi góc nghiêng của lng tờng lớn quá một mức độ nào đó.
e. Phân loại theo kết cấu
Về mặt kết cấu, tờng chắn đợc chia thành tờng liền khối và tờng lắp ghép
+ Tờng liền khối: là tờng đợc làm bằng bêtông, bêtông đá hộc, gạch xây, đá
xây hay bằng bêtông cốt thép. Tờng liền khối đợc xây (gạch, đá) hoặc đổ
(bêtông, bêtông đá hộc, bêtông cốt thép) trực tiếp trong hố móng. Hố móng
phải rộng hơn móng tờng chắn một khoảng để tiện thi công và đặt ván khuôn.
Móng của tờng bêtông và tờng bêtông cốt thép liền khối với bản thân tờng, còn
móng của tờng chắn bằng gạch đá xây thì có thể là những kết cấu độc lập bằng
đá xây hay bêtông.
Mặt cắt ngang của tờng liền khối rất khác nhau, một số hình dạng có tên gọi
nh sau: hình chữ nhật; hình thang ngực tờng nghiêng; hình thang có lng tờng
nghiêng; hình thang có lng và ngực nghiêng; hình thang nghiêng về phía đất
đắp; có móng nhô ra phía trớc; có lng gãy khúc; có lng bậc cấp; có bệ giảm tải;
có móng nhô ra hai phía.
Tờng bản góc (hay tờng chữ L) có kiểu côngxon hoặc kiểu có bản sờn cũng thờng làm bằng bêtông cốt thép đổ liền khối.
+ Tờng lắp ghép: gồm các cấu kiện bằng bêtông cốt thép đúc sẵn lắp ghép lại
với nhau theo những sơ đồ kết cấu định sẵn. Cấu kiện đức sẵn thờng là những
thanh, hoặc những tấm không lớn (thờng dới 3m) để tiện vận chuyển.
Tuỳ theo sơ đồ kết cấu lắp ghép, tờng lắp ghép thờng có mấy kiểu sau đây:
kiểu chữ L gồm những khối và tấm bêtông cốt thép lắp ráp lại; kiểu hàng rào
9


gồm nhiều thanh bêtông cốt thép làm trụ đứng hay trụ chống và các bản ghép
lại, kiểu hộp một tầng hay hai tầng, trong hộp đổ đầy cát sỏi, kiểu chuồng gồm
nhiều thanh đặt dọc ngang xen kẽ nhau, trong chuồng đổ cát sỏi.
+ Tờng rọ đá: gồm các rọ đá nối ghép lại với nhau. Những rọ đá bằng lới sắt
hoặc lới polime đợc xếp từng lớp, kết nối với nhau rồi xếp đá hộc vào trong tờng rọ. Để đất hạt mịn của đất nền và đất đắp không xâm nhập vào đá hộc
trong rọ, thờng để một lớp vải địa kĩ thuật ngăn cách đáy tờng và lng tờng với

đất nền và đất đắp. u điểm nổi bật của tờng rọ là chịu lún của nền rất tốt và kĩ
thuật làm tờng đơn giản.
+ Tờng đất có cốt: tờng chính là mặt bao làm bằng các tấm kim loại, hoặc tấm
bêtông cốt thép, vải địa kỹ thuật... , mặt tờng bao đợc nối với các dải (hoặc
khung, thanh) kim loại hoặc polime chôn từng lớp trong đất đắp sau tờng.
Đất đắp có tác dụng đẩy mặt bao ra khỏi đất nhng trọng lợng của đất đắp có
tác dụng tạo nên lực ma sát giữa đất và cốt neo mặt tờng bao lại. Tờng đất có
cốt có nhiều u điểm: nhẹ, thi công nhanh chóng, đẹp, chịu lún rất tốt nên có thể
thích ứng với nhiều loại đất nền có địa hình và địa chất không đợc tốt.
Trong nội dung luận án này chỉ nghiên cứu ứng dụng loại tờng chắn đất có
cốt mà trong đó cốt đợc sử dụng dùng loại cốt thép, vỏ mặt tờng bao bên ngoài
của tờng chắn đất có cốt là các tấm cấu kiện bêtông xi măng cốt thép đúc sẵn
trong nhà máy;
1.1.3 Thoát nớc cho khối đất đắp sau tờng chắn
Việc thoát nớc cho khối đất đắp sau tờng chắn thờng nhằm hai mục đích
chủ yếu: tạo điều kiện cho nớc tích chứa trong lỗ rỗng của đất thoát ra nhanh
chóng hoặc ngăn ngừa nớc thấm vào khối đất đắp ; ngăn ngừa nớc tiếp xúc với
lng tờng để trừ khử áp lực nớc tác dụng lên lng tờng.
Thiết bị thoát nớc nói chung gồm có 4 bộ phận : bộ phận thứ nhất thoát
nớc mặt ; bộ phận thứ hai giảm nhỏ lợng nớc ngấm vào khối đất đắp ; bộ
phận thứ ba thoát nớc trong khối đất đắp ; bộ phận thứ t thoát nớc ra
ngoài phạm vi tờng chắn.
1.2 Những kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực tế về xây dựng tờng chắn đất có cốt của các nớc trên thế giới

10


Sở dĩ tờng chắn đất có cốt vừa ra đời đã đợc ứng dụng rộng rãi vì nó đã
góp phần tạo ra những u thế trong lĩnh vực xây dựng công trình: giảm khối lợng
đắp nền, giảm diện tích đất đai mà công trình chiếm chỗ do có thể đắp với mái

dốc thẳng đứng (1/0); bảo đảm đợc ổn định công trình dù xảy ra biến dạng lớn;
thi công đơn giản, nhanh chóng, cốt và các tấm hoặc vỏ mặt tờng bao đều có thể
gia công trớc tại nhà máy rồi vận chuyển ra công trờng để lắp đặt, tiện lợi ngay
trong quá trình đắp đất (lắp đặt tấm vỏ tờng đến đâu thì lắp, rải cốt và đắp đất đến
đó);
Có thể tùy nghi sáng tạo kiểu dáng mặt tờng bao để đạt đợc các yêu cầu về
trang trí kiến trúc và thẩm mỹ, tạo hình, đặc biệt khi sử dụng các tấm vỏ bao mặt
tờng bằng các tấm rời BTXM cốt thép nh các hình vẽ dới đây:

Thực tế hiện nay nhiều nớc trên thế giới đã có tính toán, thiết kế để áp
dụng tờng chắn đất có cốt vào trong xây dựng công trình đờng, đất có cốt là một
11


loại vật liệu tổ hợp, thực chất vẫn là dùng đất thiên nhiên để xây dựng công trình,
nhng trong đất có bố trí thêm các lớp cốt bằng vật liệu chịu đợc lực kéo theo các
hớng nhất định (giống nh việc có bố trí thêm các thanh cốt thép trong khối
bêtông ximăng để tạo thêm khả năng chịu lực kéo của bêtông), thông qua sức neo
bám, masát, dính, và sức cản bị động của đất (hay còn gọi là hiệu ứng neo đối với
những loại cốt dạng khung, dạng lới, dạng mạng) giữa đất với vật liệu cốt mà loại
vật liệu tổ hợp này có đợc khả năng chịu kéo tốt.
Nguyên lý tờng chắn đất có cốt do Henri Vidal, một kỹ s cầu đờng ngời
Pháp phát minh ra vào những năm 60 của thế kỷ trớc. Vào năm 1968, công trình
tờng chắn bằng đất có cốt đầu tiên đợc xây dựng tại miền Nam nớc Pháp, (thiết
kế xây dựng tờng chắn cao 10m, rộng 10m, dài 50m); khi đó nguyên lý và phơng
pháp tính toán công trình đất có cốt về cơ bản đã đợc xây dựng khá hoàn chỉnh,
cơ sở lý thuyết cũng tơng đối đầy đủ. Những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
về đất có cốt đợc tập trung vào một số nội dung chủ yếu nh sau :
Nghiên cứu đất có cốt trên mô hình thu nhỏ 2 chiều, 3 chiều nhằm xác
định áp lực lớn nhất ở đáy công trình đất có cốt trên cơ sở các giả thiết về

phân bố ứng suất dạng hình thang và theo dạng do Meyerhof đề xuất. Xác
định trạng thái phá hoại thuộc phạm vi ổn định nội bộ của công trình đất
có cốt. Xác định lực kéo Tmax trong cốt và chiều dài dính bám giới hạn của
cốt. Xác định chiều cao giới hạn của công trình đất có cốt phụ thuộc vào
chiều dài cốt, cờng độ cốt, chiều cao lớp vỏ, trọng lợng riêng của đất đắp;
Tiến hành đặt các thiết bị đo đạc và theo dõi lực kéo dọc theo cốt và ứng
suất trong khối đắp tại một số điểm trong công trình làm thực nghiệm;
Nghiên cứu các tiêu chuẩn về đất đắp, sự ăn mòn của cốt kim loại;
Nghiên cứu các đặc trng cơ lý của đất có cốt bằng thí nghiệm nén 3 trục;
Nghiên cứu tờng chắn đất có cốt trên mô hình quang đàn hồi để xác định
phân bố ứng suất trong tờng chắn đất có cốt dới tác dụng của tải trọng.
Tới nay sau gần 40 năm nghiên cứu và phát triển, do những tính năng u
việt của chúng mà tờng chắn đất có cốt đã đợc ứng dụng rộng rãi ở nhiều nớc
châu Âu, châu Mỹ và châu á.
12


Trên toàn thế giới đã có hơn 30.000 công trình tờng chắn đất có cốt đã đợc
xây dựng, bao gồm các loại nh: tờng chắn trên đờng ôtô, đờng sắt, mố cầu, nền đờng đắp cao, đê và kè ven sông, ven biển, hầm mỏ và trong các công trình quan
trọng khác.
Các công trình tờng chắn đất có cốt đã đợc ứng dụng vào thực tế khá phổ
biến, rộng rãi và thành công không chỉ ở các nớc châu Âu, châu Mỹ mà gần đây
là tại các nớc trong khu vực Đông Nam á nh ở Singapor, Malaysia, Hồng Kông,
Đài Loan, Indonesia, Thái Lan, Philippines, Brunây
Tại Pháp : đã có khoảng 10 công trình đất có cốt đợc xây dựng trong
những năm 1968 1969, đáng kể nhất là những tờng chắn đợc làm bằng
đất có cốt (tổng cộng tới 800mét dài) trên đờng cao tốc A53 qua vùng
Menton, tại đây sờn núi dốc, địa chất không ổn định, không thể đào sâu
và khó khăn nếu làm cầu vợt nên đã chọn đắp cao với tờng chắn cao tới
20m. Năm 1970, tờng chắn đất có cốt đã đợc xây dựng ở công trình cảng

Dunkerque. Năm 1972, mố cầu bằng đất có cốt lần đầu tiên đợc xây dựng
trên đờng ôtô ở Thionville có chiều cao 14m.
Tại Anh : các công trình ứng dụng đất có cốt đợc 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 nh kiểm chứng thực nghiệm đã ban hành
tiêu chuẩn Anh quốc về đất gia cố cốt mang số hiệu BS 8006:1995.
Tại Mỹ: đã có nhiều công trình sử dụng đất gia cố lới địa kỹ thuật nh tại
các dự án mở rộng xa lộ xuyên bang I75 tại bang Florida; dự án xây dựng
tại đại lộ Tanque Verde, thành phố Tucso, bang arizona; dự án xây dựng
tờng chắn và đại lộ có nhiều đờng giao nhau; dự án Lithonia bang
Georgia Qua quá trình sử dụng cho thấy, đến hiện nay các công trình
đều bảo đảm ổn định, chuyển vị , biến dạng áp lực đo đợc đều nằm trong
phạm vi an toàn, cho phép.
Tại Nhật Bản : đất có cốt đợc ứng dụng một cách phổ biến, đặc biệt
trong ngành đờng sắt. Các tổ chức khoa học đã đi sâu nghiên cứu và đa ra
lý thuyết đầy đủ về tính toán tờng chắn đất có cốt. Nhiều tài liệu đã đợc
công bố nh :
13


-

Tiêu chuẩn kỹ thuật về công tác đất, tờng chắn, cống và các kết
cấu tạm thời của Hiệp hội đờng công cộng Nhật Bản;

-

Tiêu chuẩn về thiết kế nền móng công trình của Hiệp hội kiến trúc
Nhật Bản;

-

Sổ tay thiết kế thi công kết cấu tờng 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
550.000m2 diện tích mặt tờng đất có cốt đợc xây dựng.
1.3 tình hình nghiên cứu và ứng dụng xây dựng tờng chắn đất có
cốt tại việt nam

1.3.1 Những nghiên cứu ứng dụng đất cố cốt trong xây dựng các công
trình cầu đờng tại Việt Nam
Thực ra nguyên lý đất có cốt đã đợc cán bộ, công nhân ngành giao thông
vận tải của nớc ta vận dụng để xây dựng và khôi phục, làm đờng tạm từ
những năm chiến tranh chống Pháp và chống Mỹ. Khi đó, do khi phải khôi
phục những đoạn đờng bị bom địch phá hoại, các đội quân phục vụ đảm bảo
giao thông trên chiến trờng đã đắp lại đờng với mái taluy dốc bằng cách lót
thêm các lớp cành tre, nứa và đặc biệt là các lớp cành cây nhỏ rải thêm vào
giữa các lớp đất đắp (thuật ngữ miền Trung gọi là các lớp bổi), nhờ đó đã
giảm đợc khối lợng đất đắp lại, nhằm nhanh chóng khôi phục đợc đờng cho
kịp thông xe ôtô, pháo ra tiền tuyến.
Với thực tế đó, ngay từ những năm 1968, Giáo s, TS Đặng Hữu ngay sau
khi nhận đợc các thông tin từ nớc Pháp về đất có cốt đã viết bài giới thiệu
lần đầu tiên về vấn đề này.
Vào những năm 1970, Bộ Giao thông Vận tải đã giao cho Vụ Khoa học Kỹ
thuật tổ chức nghiên cứu, kiểm nghiệm lại nguyên lý đất có cốt và áp dụng
vào xây dựng công trình giao thông ở nớc ta. Nhóm đề tài này đợc thành lập
với sự phối hợp của các chuyên gia Trờng Đại học Xây dựng, Viện Khoa học
Công nghệ GTVT, Trờng Đại học Giao thông Vận tải kết hợp với chuyên gia
Việt kiều Nguyễn Thành Long (làm ở Phòng thí nghiệm trung ơng về Cầu và

Đờng Pháp). Công việc là ngoài công tác nghiên cứu và tiếp cận lý thuyết,
14


nhóm đã tiến hành thực nghiệm đo ứng suất và biến dạng phát sinh trên mô
hình ở trong phòng, đồng thời tiến hành tính toán, xây dựng thí điểm một tờng
chắn đất có cốt cao 3m ngoài thực địa nhằm thử nghiệm công nghệ thi công
và đánh giá về mặt ăn mòn của các thanh cốt khi nằm trong đất.
Trong công trình thử nghiệm, Cốt đợc làm bằng sắt của thùng phuy xăng
có chiều dày khoảng 1mm, chiều rộng khoảng 8cm đợc phủ nhựa bitum
chống gỉ và rắc thêm cát vàng sạch để tăng độ ma sát. Mặt tờng cũng đợc làm
bằng vỏ thùng phuy cắt ra dạng hình máng có chiều rộng 30cm bằng khoảng
cách các lớp cốt. Liên kết giữa cốt và mặt tờng bằng bulông thờng. Vật liệu
đắp là cát mịn sông Hồng, đắp và đầm chặt đạt đến K=0,98. Sau 5 năm thử
nghiệm, tiến hành khảo sát lại cho thấy tình hình ăn mòn của cốt và nhận thấy
: cốt vỏ phuy xăng bị ăn mòn không đáng kể, bẻ ravẫn còn ánh kim loại và
chiều dày gần nh nguyên vẹn.
Tháng 6 năm 1973, một tờng chắn bằng đất có cốt cao 4,25m (với vách
thẳng đứng ở cả hai bên) đã đợc xây dựng trên một đoạn đờng dẫn từ đê La
Thành xuống một khu tập thể gần Cầu Giấy- Hà Nội. Đặc điểm của tờng chắn
thí điểm này là tờng bao dùng vỏ thùng nhựa cũ và cốt là các dải cao su đợc
cắt ra từ các lốp ôtô phế thải (đây là những vật liệu rất dễ kiếm trong thời đó).
Chiều cao của các tấm vỏ tờng cũng cao 25cm (nh vỏ kim loại của H.Vidal),
cốt cũng đợc cắt rộng 6,0cm dầy 0,5cm và đợc nối với vỏ bằng các bulông
D50. Một phía bên tờng là các nhà cấp 4. Tờng thí điểm này đã tồn tại cho
đến nay, nhng hiện hai bên các nhà dân đã san lấp đến sát và trùm lên vỏ tờng.
Qua các nghiên cứu nói trên cho thấy việc dùng các cốt bằng cao su cắt ra
từ các lốp phế liệu là một hớng có thể phát triển tiếp vì đó cũng là một loại cốt
bằng vật liệu thuộc loại polime (cao phân tử hữu cơ) nh hiện nay các nớc trên
thế giới đã sử dụng phổ biến. Dùng loại cốt này đồng thời có thể tận dụng đợc

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
15


D14 có mạ chống gỉ, có cấu tạo gồm các ngạch xơng cá để tăng cờng sức
chống nhổ tuột của của cốt nhờ lợi dụng sức cản bị động của đất (hiệu ứng
neo) đối với các ngạch xơng cá. Nhóm nghiên cứu này cũng đã tiến hành các
thí nghiệm kéo tuột loại cốt nói trên để xác định hệ số sức chống nhổ tuột của
cốt chôn trong đất.

Những năm gần đây, do nhu cầu về phát triển công tác xây dựng đờng bộ,
nhiều hãng nớc ngoài đã vào Việt Nam tổ chức nhiều cuộc hội thảo về vấn đề
chéo
đất có cốt
trongngang
xây dựng đờng ôtô và chào hàng vềNgạch
các loại
sản phẩm vật liệu
Ngạch
D14

dùng trong công trình đất có cốt, trong đó có các loại vải địa kỹ thuật, lới địa
kỹ thuật, rọ đá lới thép. Cũng đã có những tài liệu đợc chuyển giao về tính
toán thiết kế và công nghệ cũng nh các loại vật liệu xây dựng mới.
1.3.2 Sự phát triển các công trình xây dựng bằng đất cố 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 đờng ở nớc ta, các công trình tờng chắn đất có cốt đã
tìm đợc chỗ ứng dụng và càng ngày càng đợc 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 nền đắp cao trên các đoạn đờng dẫn lên cầu, đặc biệt là các cầu
vợt bố trí tại các nút giao khác mức trong đô thị, nếu thi công bằng các phơng
pháp thông thờng thì luôn đòi hỏi phải có mái dốc nhất định (độ dốc thờng
phải là 1:1,5 đến 1:2 làm rất tốn diện tích mặt bằng), trong khi đó tờng chắn
đất có cốt lại có u điểm là hạn chế giải phóng mặt bằng do có thể đắp với mái
taluy thẳng đứng, làm giảm đợc mỗi bên một bề rộng bằng từ mép nền đắp
đến chân taluy (ví dụ với nền đắp cao khoảng 10m thì giảm đợc mỗi bên tờng
chắn một dải đất rộng từ 15m 20m). Mà trong thực tế hiện nay, vấn đề giải
phóng mặt bằng rất khó khăn, tiền giải phóng mặt bằng để lấy diện tích đất
xây dựng công trình trong các khu đô thị, khu dân c lớn hơn nhiều lần tiền để
16


đầu t cho công tác xây lắp, hoặc khi tại những khu vực sờn núi dốc, địa chất
không ổn định, không thể đào sâu và khó làm cầu vợt thì phơng án lựa chọn tờng chắn đất có cốt đắp cao là rất hiệu quả. Đặc biệt là trong năm 2004, Nhà
nớc ta đã cho thành lập Công ty phát triển đờng cao tốc nhằm để xây dựng và
phát triển các tuyến đờng cao tốc trên khắp mọi miền đất nớc, thì vấn đề đa
loại hình tờng chắn đất có cốt vào ứng dụng là không thể thiếu đợc vì nó đã
từng đợc áp dụng để xây dựng các tuyến đờng cao tốc lớn trên thế giới.
Một số công trình lớn áp dụng tờng chắn đất có cốt đã đợc xây dựng ở Việt
Nam trong một số vừa qua:
Đờng dẫn hai đầu cầu vợt Lạch Tray Hải Phòng thuộc dự án cải
tạo nâng cấp quốc lộ 5 :
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án 5, Bộ GTVT (PMU5);
- Dạng kết cấu : Đoạn đờng hai đầu cầu đắp cao sử dụng kết cấu đất
có cốt bằng thép không gỉ với những tấm tạo bề mặt bằng bêtông

đúc sẵn trong nhà máy;
Dự án đờng Xuyên á :
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án Mỹ Thuận, Bộ GTVT ;
- Dạng kết cấu : Tờng chắn đất có cốt đợc sử dụng tại đờng hai đầu
cầu vợt Sóng Thần tại Km 7.
Cầu Mẹt thuộc Dự án nâng cấp các cầu trên Quốc lộ 1A đoạn Hà
Nội đi Lạng Sơn :
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án 1, Bộ GTVT (PMU1)
- Dạng kết cấu : Đoạn đờng hai đầu cầu sử dụng kết cấu đất có cốt với
bề mặt bằng các tấm bêtông cốt thép đúc sẵn trong nhà máy, cốt
bằng lới địa kỹ thuật.
Dự án đờng Hồ Chí Minh :
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án đờng Hồ Chí Minh
- Dạng kết cấu 1: Nền đờng đắp cao với mái dốc 70 0. Sử dụng lới thép
với khoảng cách 0,5 1m.
17


- Dạng kết cấu 2: Tờng chắn sử dụng rọ đá kết hợp với cốt lới thép có
chiều cao 8m.
Dự án nút giao thông Ngã T Vọng, Ngã T Sở-TP Hà Nội :
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án trọng điểm Hà Nội
- Dạng kết cấu : Sử dụng kết cấu đất có cốt bằng thép với bề mặt là
các tấm BTCT đúc sẵn dùng để thi công đờng dẫn hai đầu cầu Vọng,
cầu vợt Ngã T Sở trên thành phố Hà Nội .
Dự án xây dựng cầu đờng bộ Sông Thơng, thành phố Bắc Giang:
- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án - Sở GTVT Bắc Giang
- Dạng kết cấu : Sử dụng kết cấu đất có cốt bằng thép với bề mặt là
các tấm BTCT đúc sẵn dùng để thi công đờng dẫn hai đầu cầu cầu đờng bộ Sông Thơng, bắc qua sông Thơng, T.P Bắc Giang.
Dự án xây dựng đờng Vành đai 3 Hà Nội :

- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án Thăng Long, Bộ GTVT (PMU Thăng
Long); Nhà thầu CEI 18 (Công ty cầu 12, Công ty 136);
- Dạng kết cấu : Sử dụng kết cấu đất có cốt bằng thép mạ, với bề mặt
là các tấm BTCT hình lục lăng đúc sẵn dùng để thi công đờng dẫn
hai đầu cầu cầu vợt Mai Dịch tại nút Mai Dịch TP Hà Nội.

Dự án xây dựng và mở rộng đờng Láng- Hòa Lạc, TP Hà Nội :
- Đại diện Chủ đầu t : Ban quản lý dự án Thăng Long, Bộ GTVT
(PMU Thăng Long); Tổng thầu VINACONEX;
- Dạng kết cấu : Sử dụng kết cấu đất có cốt bằng thép mạ, với bề mặt
là các tấm BTCT hình lục lăng đúc sẵn dùng để thi công đờng dẫn
hai đầu cầu cầu vợt Hoàng Xá .
1.4 những vấn đề cần nghiên cứu, ứng dụng thực tiễn về xây dựng
các công trình tờng chắn đất có cốt tại việt nam

1.4.1 Vấn đề xử lý móng của tờng chắn
18


Đối với các công trình tờng chắn đất có cốt chỉ đợc nghiên cứu trên một
nền địa chất tơng đối ổn định, hoặc không xét đến, đề cập ít, nhng khi áp dụng
vào thực tiễn ở Việt Nam thì cần phải đợc nghiên cứu kỹ lỡng. Thực tế là tại các
vị trí đặt công trình tờng chắn đất có cốt thờng lại có địa chất không tốt, thờng
phải tiến hành các biện pháp xử lý nền đất yếu trớc khi đặt công trình lên trên.
Nh công trình tờng chắn đất có cốt đặt tại nút giao thông Mai Dịch trên dự án đờng Vành đai 3 HN đã phải tiến hành bóc bỏ một lớp đất yếu sâu tới 2m (so với
cao độ đặt đáy tờng chắn), sau đó đóng cọc tre gia cờng với chiều dài cọc 2,5m;
mật độ cọc là 25 cọc/m2, trải vải địa và đắp trả lại từng lớp hố móng bằng vật
liệu cát đen hút tại sông Hồng và đầm nén tới độ chặt yêu cầu K95.
1.4.2 Vấn đề lựa chọn vật liệu đắp trong tờng chắn
Đối với các công trình tờng chắn đất có cốt, vấn đề vật liệu đắp rất cần phải

nghiên cứu và lựa chọn kỹ lỡng, lý do nó 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.
1.4.3 Vấn đề thoát nớc của tờng chắn
Vấn đề thoát nớc cho công trình tờng chắn đất có cốt rất quan trọng, thực
ra câu nói truyền thống nớc là kẻ thù số 1 của đờng còn nguyên giá trị. Nếu
trong tờng chắn, trên tờng chắn hoặc dới chân tờng chắn có chứa nớc hoặc các
nguồn nớc thì trong mọi trờng hợp, cần phải có biện pháp hạn chế các nguồn nớc
(nớc ma, nớc mặt, nớc ngầm) thấm vào trong khối đất có cốt và thoát nhanh nớc
đã thấm đó ra khỏi khối đất có cốt (thờng thiết kế thoát về phía ra ngoài mặt tờng
bao), thoát nớc mặt phía trên đỉnh tờng;
Mặt đờng trong phạm vi phần xe chạy và lề đờng nên thiết kế dùng loại vật
liệu không thấm nớc; tại chân mái dốc taluy tiếp xúc với đỉnh tờng chắn hoặc
phía ngay sau các tấm bao bề mặt tờng chắn cần phải thiết kế rãnh dọc, vật liệu
rời rạc để thoát và dẫn nhanh nớc ra khỏi khối tờng chắn.
1.4.4 Vấn 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;
19


- Công nghệ thi công: lắp đặt cốt, các tấm vỏ tờng, đắp đất ;
- Kiểm tra, nghiệm thu, các biện pháp bảo vệ công trình.
1.4.5 Vấn đề bảo dỡng công trình tờng chắn đất có cốt trong quá trình
khai thác, sử dụng :
- Việc bảo vệ các tấm vỏ tờng, tạo mỹ quan cho các tấm vỏ tờng cũng nh
toàn bộ công trình;
- Thoát nớc tốt cho tờng chắn;
- Theo dõi lún, biến dạng, độ bằng phẳng bên ngoài của vỏ tờng chắn, các

sự cố có thể xảy ra của công trình....

Chơng II
Nghiên cứu ứng dụng thiết kế tờng chắn đất có
cốt ở việt nam
2.1.

Những cơ sở lý thuyết về cấu tạo, nguyên tắc cơ bản tính
toán tờng chắn đất có cốt

Từ lâu đời, đất đợc sử dụng nh một loại vật liệu xây dựng thông thờng, rẻ
tiền, sẵn có trong tự nhiên. Tuy nhiên đất có các đặc trng cơ học kém, đặc biệt là
không chịu đợc lực kéo (nhng khả năng chịu nén cao). Vì vậy ngời ta đã nghĩ đến
việc phải cải thiện những nhợc điểm này bằng cách bố trí thêm trong nền đất đắp
các lớp vật liệu có khả năng chịu đợc lực kéo theo những hớng nhất định (bố trí
thêm các lớp cốt), vật liệu đó có thể là các lớp dạng lới, khung bằng kim loại
hay các loại vải địa kỹ thuật. Khi đó ta đợc một loại tổ hợp vật liệu mới để xây
dựng công trình; thông qua sức neo bám (do masát, dính, neo bám) hoặc do sức
cản bị động của đất mà loại tổ hợp vật liệu đất có cốt này có đợc khả năng chịu
kéo (giống nh loại vật liệu bêtông cốt thép có khả năng chịu kéo, trong khi đó
bản thân bêtông lại chịu kéo rất kém), việc thành phần cốt hấp thụ lực kéo và lực
cắt trong đất là nhờ sự tơng tác giữa đất và cốt.
20


Tờng chắn đất có cốt đợc chia thành 4 thành phần chính sau :
- Phần đất có cốt (gọi là đất đợc gia cờng);
- Phần đất ở sau phần đất có cốt (lõi của công trình tờng chắn đất có cốt);
- Nền đất;
- Vỏ tờng (khối mặt tờng bao phía ngoài);

2.1.1. Nguyên lý đất có cốt về mặt cơ học
2.1.1.1. Sự phá hoại của đất khi không có cốt
Nh chúng ta đã biết, đất xem nh một vật liệu rời. Khi chịu ngoại lực tác
dụng thì đất sẽ ổn định (không bị phá hoại cắt trợt) nếu trạng thái ứng suất ở bất
kỳ điểm nào và theo hớng nào cũng nằm dới đờng bao phá hoại của vòng tròn
Mohr .
(hình vẽ minh họa đợc thể hiện ở trang sau)
Theo vòng tròn Mohr ta có thể diễn giải các điều kiện khi đất ở vào trạng
thái cân bằng giới hạn nh sau:
- Khi 3 < 1 :



3 =1 .tg 2
45 2c.tg 45


2



2

hay 3 = 1 .K a 2c K a

(1)

- Khi 3 > 1 :

3 =1.tg 2
45 + 2c.tg 45 +


2



hay 3 = 1 .K p 2c K p

2

(2)

Các ký hiệu có ý nghĩa nh sau:
, - ứng suất cắt và ứng suất pháp tại điểm đang xét theo hớng đang xét;

- góc nội ma sát của

đất;

c lực dính của đất;
1 và 3 - ứng sất chính theo phơng thẳng đứng và phơng nằm ngang tại

điểm đang xét;

21

Ko, Ka, Kp lần lợt là hệ số áp lực đất ở trạng thái tĩnh, hệ số áp lực đất chủ
động và hệ số áp lực đất bị động;
Theo công thức (1) trên, với một loại đất có c,

đã biết, trị số

1

do

ngoại lực sinh ra càng lớn mà lúc đó 3 không đủ lớn thì đất sẽ bị phá hoại.
Trong trờng hợp có tờng, nếu áp lực hông dần dần giảm đi (tựa nh lúc thân tờng
chống đỡ dịch chuyển ra phía ngoài) thì khi 3 giảm đến 3 = OC , khối đất sẽ
đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn dẻo và bị phá hoại. Do vậy đất là vật liệu
không chịu đợc nén thuần túy (khi 3 = 0 ), không thể làm vật liệu xây dựng các
công trình chịu nén lớn nếu lực dính c có hạn và nếu không có biện pháp điều
chỉnh trạng thái ứng suất (làm tăng áp lực hông 3 )

T
gG
T=6t

0

C

E

A

D

=OA

3

=OA

=OE

3 =OC

3

=Ko

Tường

Trạng thái tĩnh

+c

3 =OD

3

1

=OA

<

Tường

3

1

>

1

Tường

Trạng thái gây Trạng thái gây
áp lực chủ động áp lực bị động

(hình 1)
Ngợc lại, theo công thức (2) nếu trị số 3 càng lớn so với 1 thì đất cũng
sẽ bị phá hoại. Trong trờng hợp có tờng , nếu áp lực hông 3 dần dần tăng lên
(tựa nh lúc thân tờng chống đỡ dịch chuyển vào trong) thì khi đất đặt đến
3 = OD khối đất cũng bị phá hoại. Chính vì vậy ứng suất chính nhỏ nhất 3 ở

công thức (1) gọi là ứng suất (áp lực) chủ động với hệ số K a là hệ số áp lực đất
22


chủ động và 3 ở công thức (2) gọi là ứng suất (áp lực) bị động với Kp là hệ số áp
lực đất bị động.
Khi 1 .K a 2c K a < 3 < 1 .K p 2c K p thì đất cha đạt đến trạng thái cân

bằng giới hạn và lúc này 3 nằm giữa áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động,
đất không dịch chuyển và ở vào trạng thái tĩnh với hệ số áp lực đất ở trạng thái
tĩnh Ko (Ka < Ko < Kp ).
2.1.1.2. Vai trò của cốt
Vai trò của cốt chính là nhằm tạo ra áp lực hông 3 ngay từ bên trong khối
đất có bố trí cốt ( 3 không phải do ngoại lực gây ra). Điều này cũng tơng đơng
với việc tạo ra đợc lực dính c lớn hơn bên trong khối đất.
Xét một khối đất có những lớp cốt nằm ngang bố trí đủ gần nhau nh hình
vẽ (hình 2) dới đây :

1

Cốt

Khối đất

Cốt

1
(hình 2)
Khi khối đất chịu nén theo phơng thẳng đứng với áp lực 1 , nếu không bố
trí cốt ( 3 = 0 ) khối đất sẽ bị phá hoại vì nở hông tự do. Nhng khi có bốt trí cốt
(khối đất bị kẹp giữa hai lớp cốt), và giả thiết giữa cốt và đất có đủ sức neo bám
cần thiết (tức là đất và cốt bám chặt cùng chuyển vị với nhau) thì khi chịu nén,
đất chỉ có thể chuyển vị ngang trong phạm vi chuyển vị ngang của cốt. Vì
môđun biến dạng của vật liệu cốt cao hơn rất nhiều lần so với môđun biến dạng
của đất nên trị số biến dạng ngang n của khối đất hầu nh không đáng kể ( n 0
) và do đó đất xem nh chịu nén 3 trục có hạn chế nở hông với trị số áp lực hông
3 :

23


3 = K . 1
Trong đó : K hệ số áp lực ngang của đất; nếu ở trạng thái tĩnh ( n 0 )
thì K=Ko với Ko là hệ số áp lực đất ở trạng thái tĩnh. Theo Jaky, Ko = 1 - sin .
áp lực hông 3 chính là do cốt tác dụng vào đất thông qua lực ma sát giữa
đất và cốt. Khối đất sẽ ổn định nếu nh 3 không vợt quá sức kéo của cốt làm cốt
đứt hoặc không vợt quá áp lực bị động của đất làm đất bị phá hoại. Nh vậy trị số
3 do cốt đặt trong đất tạo ra bị hạn chế bởi sức chịu kéo đứt của bản thân cốt,

bởi sức chống kéo tuột cốt (phụ thuộc vào khả năng neo bám giữa đất với cốt) và
bởi sức chống cắt trợt của đất.
Giả sử cho khối đất ở hình vẽ (hình 2) trên chịu lực ngang thì rõ ràng trong
trờng hợp này cốt không có tác dụng hạn chế nở hông nữa và nếu muốn khối đất
đợc ổn định thì lại phải bố trí các lớp cốt theo phơng thẳng đứng. Chính vì vậy
mà tổ hợp vật liệu đất có cốt là loại có tính dị hớng.
Vai trò nói trên của cốt chính là nguyên lý cơ bản để tạo ra vật liệu đất có
cốt và nguyên lý này có thể minh họa bằng một hình ảnh ở dới đây:

Hình ảnh minh họa nguyên
lý đất có cốt (hình 3)

Trên (hình 3) trên ta có thể thấy: nhờ bố trí các lớp cốt bằng giấy bìa
(hoặc vải bố) mà khối đá cuội không có lực dính kết vẫn có thể duy trì đ ợc vách
thẳng đứng khi đá cuội trơn nhẵn đợc xếp chồng lên nhau; đó chính là do các lớp
cốt bằng giấy hoặc vải đã tạo ra đợc một áp lực hông thông qua ma sát giữa
chúng với đất. Hình vẽ trên cũng cho ta thấy rõ rằng: khi đủ ma sát (đủ sức neo
bám giữa cốt với đất) và các lớp cốt bố trí đủ gần nhau theo chiều đứng, thì mặt tờng bao, nếu đợc đặt để bao bọc khối đất có cốt ở mặt hông, sẽ không chịu bất
kỳ một lực đẩy ngang nào từ khối đất có cốt. Nếu các lớp cốt đợc bố trí có

24


khoảng cách nhất định theo chiều thẳng đứng thì lúc đó vỏ mặt tờng bao chỉ chịu
một áp lực nhỏ, cục bộ, không đáng kể của lớp đất nằm giữa hai lớp cốt và vai trò
của vỏ mặt tờng bao chỉ là để bảo vệ bề mặt phía hông chống các tác dụng xâm
hại, làm lở hoặc xói cục bộ khối đất có cốt nh trên đã nói; ngoài ra mặt tờng bao
còn là bộ phận đợc cấu tạo để tạo hình dạng mỹ quan bên ngoài cho công trình.
Nh vậy, nếu các lớp cốt đợc bố trí đúng hớng, đợc tính toán và bố trí với
các khoảng cách theo chiều đứng và chiều ngang thích hợp thì trong khối đất có
cốt sẽ không xảy ra biến dạng trợt và toàn khối đất có cốt đó đợc xem nh một
khối bền chắc, có đủ sức kết dính để ổn định dới tác dụng của trọng lợng bản
thân và ngoại lực.
Để thấy rõ thêm vai trò của cốt ta phân tích thêm trờng hợp một khối đất có khả
năng bị trợt theo một mặt nào đó nh các hình vẽ dới đây:

Chưa có cốt

Chưa có cốt

S

R1
n
dS

A
B

Có bố trí cốt

Có bố trí cốt

S
R1

A

n

dS

R2

F

B

dS
Cốt

(hình 4: a&b)
ở hình vẽ (hình 4) trên, mặt trợt S chia khối đất thành hai phần A và B.
Giả sử trên một diện tích dS nào đó của mặt trợt S, mảnh trợt A tác dụng lên
mảnh trợt B một lực R1 . Nếu R1 làm với pháp tuyến của dS một góc lớn hơn góc
nội ma sát

của đất thì tại đó sẽ xẩy ra chuyển vị trợt. Để đảm bảo ổn định

của cả khối đất thì phải bố trí cốt sao cho lực kéo của cốt F (do sức neo bám giữa

25