Tiểu luận xử lý đất nền yếu để phục vụ xây dựng ở đô thị

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ&QUẢN LÝ MÔI
TRƯỜNG


TIỂU LUẬN: XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT
ĐỀ TÀI :



Mục Lục

Trang
Phần I : TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NỀN YẾU
1.

Định nghĩa đất yếu

2.

Nguyên nhân

3.

Cách phân biệt nền đất yếu

4

4

4. Vị trí của nền đất yếu

5

6

5. Ảnh hưởng đến công trình xây dựng

Phần II :XỬ LÝ ĐẤT NỀN YẾU
1.

4

7

7

Khái niệm 7

2. Các vấn đề khi xây dựng công trình trên nền đất yếu
3. Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu

8

4. Tiêu chuẩn thiết kế nền đất yếu

9

5. Các phương pháp xử lý nền đất yếu

9

8

6. Một số phương pháp xử lý hay dung 12
7. Phân loại xử lý và phạm vi áp dụng

Phần III : CỌC XI MĂNG ĐẤT
1. Giới thiệu chung

19

20

20

2. Các kiểu bố trí cọc xi măng đất 22
3. Công nghệ thi công

24

4. Tính toán cọc xi măng đất

26

5. Thực tế ứng dụng 28

6. Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng ướt-Công nghệ Nhật Bản

31
7. Nhận xét

33


PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU
1.Định nghĩa đất yếu
Nền đất là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc
cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo cắt quả cắt nhanh
không thoát nước từ 0.15 daN/cm 2 trở xuống, góc nội ma sát từ 0 0 đến
100 hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0.35daN/cm2.
Có thể định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước, su, và
trị số xuyên tiêu chuẩn, N, như sau:


Đất rất yếu: su ≤ 12.5 kPa hoặc N ≤ 2



Đất yếu: su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4

Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòi
hỏi công tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công
phu. Để xử lý đất yếu đạt hiệu quả cao cũng phải có yếu tố tay nghề thiết
kế và bề dày kinh nghiệm xử lý của tư vấn trong việc lựa chọn giải pháp hợp
lý.
2. Nguyên nhân
Đất yếu có thể qui về ba nhóm chính
1. - Yếu vì kết cấu. Nguyên nhân này thường gặp ở các điều kiện địa

chất đất sỏi, đá cuội, đá tảng. Các phần tử đất đá gối lên nhau không
chắc chắn, ở một số tải trọng nhất định, công trình lún ít do đất biến
dạng không nhiều, ở các tải trọng lớn hơn xảy ra đứt gẫy hoặc lún
lệch làm công trình đổ sập như đập Malpasset ở Pháp. Hoặc do yếu tố
thay đổi về kết cấu chịu lực của vùng như sập một vài mỏ khai thác


đá ở Việt nam trong những năm gần đây có thể tính một phần là do
yếu tố này. Cũng có trường hợp đất sét tạo gối nước trong lòng đất,
công trình đặt lên làm nền đất biến dạng từ từ, hoặc khoan cọc
móng tại vùng địa chất bên cạnh, dẫn tới nứt ra những khe ngang làm
nước thoát đi, độ lún biến đổi đột ngột, một số nhà cao tầng ở Thành
phố Hồ Chí Minh có thể tính một phần là vì lí do này mà lún sập.
2. - Yếu do độ ẩm. Nguyên nhân này thường gặp ở đất cát và đất sét,

nước trong đất tồn tại dưới hai dạng chủ yếu là tự do và liên kết . Đây
là các tác nhân chính gây ra hiện tượng đàn hồi thủy lực và tính nén
của đất. Các nhân tố này gây ra sự khó khăn lớn trong thi công, cản
trở việc lắp đặt và sử dụng thiết bị gia cố. Hiện tượng này phổ biến ở
các vùng đồng bằng ven sông, ven biển, các vùng rừng lâu năm và là
yếu tố chính đối với các công trình thi công trên biển.
3. - Yếu do đặc tính sinh hóa. Nguyên nhân này thường gặp ở các điều
kiện địa chất đã được gia cố. Trải qua thời gian, do các tác động sinh
hóa, như phản ứng hóa học trong thành phần của chất gia cố với
nước, hoạt động của sinh vật và vi sinh vật, đất đã được gia cố trở nên
yếu đi. Đây là một vấn đề tương đối khó khăn đối với các công
trình sử dụng biện pháp hóa học để gia cố đất như xi măng, thủy
tinh…
3. Cách phân biệt nền đất yếu

Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất
có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm 2), có tính nén lún lớn, hệ
số rỗng lớn (e >1), có môđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), và có sức
kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp
xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng
công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng độ


bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi
công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Cách phân biệt nền đất yếu ở trong nước cũng như ở nước ngoài đều có
các tiêu chuẩn cụ thể để phân loại nền đất yếu
a) Theo nguyên nhân hình thành: loại đất yếu có nguồn gốc khoáng vật hoặc
nguồn gốc hữu cơ.
- Loại có nguồn gốc khoáng vật : thường là sét hoặc á sét trầm tích trong
nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, thung lũng.
- Loại có nguồn gốc hữu cơ : hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loại thực vật phát triển, thối
rữa phân huỷ tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với trầm tích khoáng vật.
b) Phân biệt theo chỉ tiêu cơ lý (trạng thái tự nhiên): Thông thường phân biệt
theo trạng thái tự nhiên và tính chất cơ lý của chúng như hàm lượng nước tự
nhiên, tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hoà, góc nội ma sát (chịu cắt
nhanh) cường độ chịu cắt.
c) Phân biệt đất yếu loại sét hoặc á sét, đầm lầy hoặc than bùn (phân loại
theo độ sệt)
d) Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất mềm yếu:

Hàm lượng nước tự
Chỉ tiêu

nhiên (%)

Giá trị chỉ tiêu ≥ 35 và giới hạn lỏng

Chỉ tiêu

Loại đất

Hàm
lượng

Độ

nước

tự tự nhiên

nhiên (%)

rỗng

Độ rỗng tự nhiên
≥ 1,0

Hệ

Cường độ

chịu

cắt (Kpa)
< 35

số

ngót
(Mpa-1)

co

Độ

bão

hoà (%)

Góc nội ma
sát (o) (chịu
cắt nhanh)


Đất sét
Đất á sét
(Đất bột)

> 40

> 1,2

> 0,50

> 95

<5

> 30

> 0,95

> 0,30

> 95

<5

4. Vị trí của nền đất yếu
Nền đất yếu thường gặp ở khu vực miền duyên hải (bãi bồi ven sông, biển)
hoặc ở các thung lũng thuộc vùng núi… có chung đặc tính là lượng nước tự
nhiên lớn (≥ 35%) độ lún cao, cường độ chịu cắt thấp (< 35Kpa), hệ số rỗng
lớn (e≥1,0) và độ thoát nước kém … khi xây dựng công trình trên loại đất
này dễ bị lún sụt.
Từ các khu vực châu thổ Bắc bộ, Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ,
đến đồng bằng Nam Bộ đều có những vùng đất yếu. Trong lĩnh vực nghiên
cứu và xử lý nền đường đắp trên đất yếu trên các tuyến đường của Việt
Nam, ngành GTVT đã có nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công nghệ mới
để xử lý hàng trăm km đường bộ đắp trên đất yếu và đã thu được những kết
quả bước đầu đầy khích lệ.
Các loại nền đất yếu thường gặp


Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng
thái bão hòa nước, có cường độ thấp;



Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất
mịn (<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về
mặt chịu lực;



Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do
kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ
20 – 80%);




Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt
hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọngđộng thì chuyển
sang trạng thái chảy gọi

là cát chảy.


Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng
khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.

5. Ảnh hưởng đến công trình xây dựng
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến

dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng.
Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền
đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công
trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng
sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình
thường cho công trình.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây
dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không
đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc đánh
giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng
các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải
pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự
kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải
quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền
đất yếu.
Phần II. XỬ LÝ ĐẤT NỀN YẾU
1. Khái niệm
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện
một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén


lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của
đất...Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính
thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp.
Các phương pháp xử lý nền đất yếu gồm nhiều loại, căn cứ vào điều kiện địa
chất, nguyên nhân và đòi hỏi với công nghệ khắc phục. Kỹ thuật cải tạo nền
đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở lý thuyết và
phương pháp thực tế để cải thiện khả năng tải của đất sao cho phù hợp với
yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện

như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất... Với từng điều kiện cụ thể
mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử
lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như:
•

Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

•

Các biện pháp xử lý về móng

•

Các biện pháp xử lý nền

2. Các vấn đề khi xây dựng công trình trên nền đất yếu
Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn
nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các
vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn
định của cả diện tích lớn do nền đất chịu sức ép lớn.
Các giải pháp móng có độ sâu không lớn đều thỏa mãn được sức chịu tải
nhưng không giải quyết được vấn đề lún, chỉ có cọc móng (có độ sâu lớn)
mới có thể đồng thời giải quyết được vấn đề lún và sức chịu tải. Do đó, các
công trình móng nhà trong khu phát triển trung tâm đô thị mới Sài Gòn, chủ
yếu sử dụng dạng thiết kế cọc móng định hình như cọc vuông bêtông đúc
sẵn 250/250, 300/300, 350/350, 400/400, và các cọc này được tập trung sản


xuất tại xưởng bêtông mà công ty xây dựng cùng hợp tác đầu tư và kiểm tra,
quản lý chất lượng rất chặt chẽ.

3. Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu
Móng của đường bộ, đường sắt, nhà cửa và các dạng công trình khác đặt
trên nền đất yếu thường đặt ra những bài toán sau cần phải giải quyết:
+ Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén của
nền đất.
+ Độ ổn định: Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái
dốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc. Bài toán trên phải
được xem xét do sức chịu tải và cường độ của nền không đủ lớn.
+ Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng nền do bài toán thấm và dưới tác động
của áp lực nước.
+ Hoá lỏng: Đất nền bị hoá lỏng do tải trọng của tầu hoả, ô tô và động đất.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được
quan tâm:
- Xây dựng công trình đường giao thông, thuỷ lợi, đê điều và công trình cơ
sở trên nền đất yếu
- Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai thác
và sử dụng cần có công nghệ xử lý sâu.
- Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều.
- Lấn biển và xây dựng các công trình trên biển.
- Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển.
- Xử lý nền đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng sông Cửu Long.
4. Tiêu chuẩn thiết kế nền đất yếu
Cho đến thời điểm hiện nay, ở trong nước vẫn chưa xây dựng đầy đủ được
những Tiêu chuẩn riêng của Việt nam về tính toán thiết kế cũng như Quy
trình công nghệ thi công mới để xử lý nền dất yếu mà đều dựa chủ yếu vào


các tài liệu ở nước ngoài chuyển giao. Tại Việt Nam đang thiết kế và thi
công theo một số quy trình, quy phạm như:
- Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dựng nền

đường trên đất yếu: 22TCN 236-97.
- Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đường:
22TCN 244-98.
- Vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế
thi công và nghiệm thu: 22TCN248-98.
- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn
thiết kế: 22TCN-2000.
5. Các phương pháp xử lý nền đất yếu
Phương pháp xử lí đất yếu gồm nhiều loại, căn cứ vào điều kiện địa chất,
nguyên nhân và đòi hỏi với công nghệ khắc phục.
Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở
lý thuyết và phương pháp thực tế để cải thiện khả năng tải của đất sao cho
phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện
như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất... Với từng điều kiện cụ thể
mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử
lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như:
•

Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

•

Các biện pháp xử lý về móng

•

Các biện pháp xử lý nền

5.1 Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều
kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu,
sức chịu tải bé.


Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền
hoặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Người ta thường
dùng các biện pháp sau:
•

Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo
khả năng chịu lực của công trình nhằm mục đích làm giảm trọng
lượng bản thân công trình, tức là giảm được tĩnh tải tác dụng lên
móng.

•

Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng bằng cách
dùng kết cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng
các khe lún để khử được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy
ra lún lệch hoặc lún không đều.

•

Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình để đủ sức chịu các
ứng lực sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt
thép để tăng khả năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có
thể gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.

5.2 Các biện pháp xử lý về móng

Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương
pháp xử lý về móng thường dùng như:
•

Thay đổi chiều sâu chôn móng nhằm giải quyết sự lún và khả năng
chịu tải của nền; Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức
chịu tải của nền đồng thời làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên
giảm được độ lún của móng; Đồng thời tăng độ sâu chôn móng, có thể
đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định hơn. Tuy
nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh
tế và kỹ thuật.

•

Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đổi trực
tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều


kiện chịu tải cũng như điều kiện biến dạng của nền. Khi tăng diện tích
đáy móng thường làm giảm được áp lực tác dụng lên mặt nền và làm
giảm độ lún của công trình. Tuy nhiên đất có tính nén lún tăng dần
theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp.
•

Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện
địa chất công trình: Có thể thay móng đơn bằng móng băng, móng
băng giao thoa, móng bè hoặc móng hộp; trường hợp sử dụng móng
băng mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng thêm khả năng chịu lực cho
móng; Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì biến dạng bé
và độ lún sẽ bé. Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng

cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn
tăng cường khi móng bản có kích thước lớn.

5.3 Các biện pháp xử lý nền
1. Phương pháp thay nền. Đây là một phương pháp ít được sử dụng, để

khắc phục vướng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc
toàn bộ nền đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất
mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát. Phương pháp
này đòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng được với mọi
điều kiện địa chất. Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng
phương pháp nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp.
2. Các phương pháp cơ học. Là một trong những nhóm phương pháp

phổ biến nhất, bao gồm các phương pháp làm chặt bằng sử dụng tải
trọng tĩnh(phương pháp nén trước), sử dụng tải trọng động(đầm chấn
động), sử dụng các cọc không thấm, sử dụng lưới nền cơ học và sử
dụng thuốc nổ sâu , phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc
(cọc cát, cọc xi măng đất, cọc vôi...), phương pháp vải địa kỹ thuật,
phương pháp đệm cát...để gia cố nền bằng các tác nhân cơ học.


Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát
hoặc đất sỏi như dùng máy đầm rung, đầm lăn. Cọc không thấm như
cọc tre, cọc cừ tràm, cọc gỗ chắc thường được áp dụng với các công
trình dân dụng. Sử dụng hệ thống lưới nền cơ học chủ yếu áp dụng để
gia cố đất trong các công trình xây mới như đường bộ và đường sắt.
Sử dụng thuốc nổ sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn,
nhưng không thích hợp với đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của
nhà xây dựng.

3. Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm,

phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm...
4. Phương pháp nhiệt học. Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng

kết hợp với một số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho
phép. Sử dụng khí nóng trên 800o để làm biến đổi đặc tính lí hóa của
nền đất yếu. Phương pháp này chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất
đất sét hoặc đất cát mịn. Phương pháp đòi hỏi một lượng năng lượng
không nhỏ, nhưng kết quả nhanh và tương đối khả quan.
5. Các phương pháp hóa học. Là một trong các nhóm phương pháp được

chú ý trong vòng 40 năm trở lại đây. Sử dụng hóa chất để tăng cường
liên kết trong đất như xi măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa…
hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa. Phương
pháp xi măng hóa và sử dụng cọc xi măng đất tương đối tiện lợi và
phổ biến. Trong vòng chưa tới 20 năm trở lại đây đã có những nghiên
cứu tích cực về việc thêm cốt cho cọc xi măng đất. Sử dụng thủy tinh
ít phổ biến hơn do độ bền của phương pháp không thực sự khả quan,
còn điện hóa rất ít dùng do đòi hỏi tương đối về công nghệ.
6. Phương pháp sinh học. Là một phương pháp mới sử dụng hoạt động

của vi sinh vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nước úng


trong vùng địa chất công trình. Đây là một phương pháp ít được sự
quan tâm, do thời gian thi công tương đối dài, nhưng lại được khá
nhiều ủng hộ về phương diện kinh tế.
7. Các phương pháp thủy lực. Đây là nhóm phương pháp lớn như là sử

dụng cọc thấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm,
sử dụng bơm chân không, sử dụng điện thẩm. Các phương pháp phân
làm hai nhóm chính, nhóm một chủ yếu mang mục đích làm khô đất,
nhóm này thường đòi hỏi một lượng tương đối thời gian và còn khiêm
tốn về tính kinh tế. Nhóm hai ngoài mục đích trên còn muốn mượn
lực nén thủy lực để gia cố đất, nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ,
thời gian thi công giảm đi và tính kinh tế được cải thiện đáng kể.
8. Ngoài ra còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗn
hợp, đâm xuyên, bơm cát…
6. Một số phương pháp xử lý hay dùng
6.1 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước
(sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất
yếu nhỏ hơn 3m.
Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp
lớp đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt trung, hạt thô đầm
chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:
•

Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm
cát đóng vai trò như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và
truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dưới.

•

Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ
lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.

•

Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu
làm móng.

•

Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu
có thể tiếp nhận được.

•

Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng
ngang tác dụng, vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống
trượt.

Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng
chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình.
•

Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử
dụng tương đối rộng rãi.

Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m. Không
nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước
có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.
6.2 Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt (cố kết đóng)
Khi gặp trường hợp nền đất yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì có thể sử
dụng phương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt của đất
và làm giảm tính nén lún.

Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác dụng như một tầng đệm đất,
không những có ưu điểm như phương pháp đệm cát mà cón có ưu điểm là
tận dụng được nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào
đắp.
Để đầm chặt lớp đất mặt, người ta có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau,
thường hay dùng nhất là phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp
này quả đầm trọng lượng 1 - 4 tấn (có khi 5 - 7 tấn) và đường kính không
nhỏ hơn 1m. Để hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do


quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/ cm2 với loại đất sét và 0,15kg/cm2
với đất loại cát.
Cố kết đóng cho phép tăng cường độ và sức chịu tải và giảm độ lún của nền.
Công nghệ được dùng để gia cố nền đất yếu ở Hà Nội, Hải Phòng và TP.
HCM. Quả đấm bằng khối bê tông đúc sẵn có trọng lượng từ 10 - 15 tấn
được nhấc lên bằng cẩu và rơi xuống bề mặt từ độ cao 10-15m để đầm chặt
nền. Khoảng cách giữa các hố đầm là 3x3, 4x4 hoặc 5x5m. Độ sâu ảnh
hưởng của đầm chặt cố kết động được tính bằng:
D = 0,5 √WH
Trong do:
•

D - độ sâu hữu hiệu được đầm chặt

•

W - Trọng lượng quả đấm, tấn

•

H - Chiều cao rơi quả đấm, m

Sau khi đầm chặt tại một điểm một vài lần cát và đá được đổ đầy hố đầm.
Phương phá cố kết động để gia cố nền đất yếu đơn giản và kinh tế, thích hợp
với hiện tượng mới san lấp và đất đắp. cần thiết kiểm tra hiệu quả công tác
đầm chặt trước và sau khi đầm bằng các thiết bị xuyên hoặc nén ngang trong
hố khoan.
6.3 Bệ phản áp
Bệ phản áp thường được dùng để tăng độ ổn định của khối đất đắp của nền
đường hoặc nền đê trên nền đất yếu. Phương pháp đơn giản song có giới hạn
là phát sinh độ lún phụ của bệ phản áp và diện tích chiếm đất để xây dựng bệ
phản áp. Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp được thiết kế từ các chỉ
tiêu về sức kháng cắt của đất yếu, chiều dày, chiều sâu lớp đất yếu và trọng
lượng của bệ phản áp. Bệ phản áp cũng được sử dụng để bảo vệ đê điều,
chống mạch sủi và cát sủi.


6.4 Phương pháp gia tải nén trước
Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng
thoát nước thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền
cho phép. Tải trọng gia tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng công
trình trong tương lai. Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực nước được
quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải được dỡ khi độ lún kết thúc hoặc đã cơ bản
xảy ra . Phương pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp nền đất yếu như
than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà nước. Dùng phương
pháp này có các ưu điểm sau:
•

Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất;

•

Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian.

Các biện pháp thực hiện:
•

Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá…) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công
trình dự kiến thiết kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trước và
lún trước khi xây dựng công trình.

•

Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nước ra khỏi lỗ rỗng, tăng
nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời
gian.

Tuỳ yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình, địa chất
thuỷ văn của nơi xây dựng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp, có thể dùng
đơn lẻ hoặc kết hợp cả hai biện pháp trên.
Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử
lý nền đất yếu. Phương pháp gia tải trước được dùng để xử lý nền móng của
Rạp xiếc Trung ương (Hà Nội, Viện nhi Thuỵ Điển (Hà Nội), Trường Đại
học Hàng Hải (Hải Phòng) và một loạt công trình tại phía Nam.


6.5 Gia tải trước với thoát nước thẳng đứng
Trong rất nhiều trường hợp, thời gian gia tải trước cần thiết được rút ngắn để
xây dựng công trình, vì vậy tốc độ cố kết của nền được tăng do sử dụng cọc
cát hoặc bằng thoát nước. Cọc cát được đóng bằng công nghệ rung ống

chống để chiếm đất, sau đó cát được làm đầy ống và rung để đầm chặt. Cọc
cát có đường kính 30-40cm. Có thể được thi công đến 6-9m. Giải pháp cọc
cát đã được áp dụng để xử lý nền móng một số công trình ở TP. Hồ Chí
Minh, Vũng Tàu, Hải Phòng, Hà Nội.
Bản nhựa được dùng để xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ 1980.
Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển được sử dụng để thi công bản nhựa.
Công nghệ cho phép tăng cường độ đất nền và giảm thời gian cố kết.
Tại ven sông Sài Gòn đã xây dựng một bể chứa với các kích thước hình học
và tải trọng đường kính 43m, chiều cao 15m, tải trọng 20.000tấn. Nền công
trình là đất yếu có chiều dày lớn được xử lý nền bằng bản nhựa thoát nước
thẳng đứng kết hợp với gia tải bằng hút chân không. Độ lún được tính xấp xỉ
1,0m. Kết quả độ lún thực tế sau 2 lần gia tải là 3,26m(lần đầu độ lún bằng
2,4m và lần sau độ lún bằng 0,86m), ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và
dự tính. Sự khác nhau có thể do quá trình tính toán chưa kể đến biến dạng
ngang của nền và điều kiện công trình đặt ven sông.
Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trước với thoát nước thẳng đứng rất
cần thiết đặt hệ quan trắc lún.
6.6 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm kết hợp với
gia tải trước. Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ
thì có thể bố trí đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết. Phương pháp
này thường dùng để xử lý nền đường đắp trên nền đất yếu. Phương pháp bấc
thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh quá trình thoát


nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung
trọng. Làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và
làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép. Phương pháp
bấc thấm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp cần tăng nhanh tốc
độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng

bấc thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp cao thêm nền đường so với chiều
dày thiết kế 2 - 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm
mà nền đường đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia
tải. Bấc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) được
bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật Polypropylene
hay Polyesie không dệt…) Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trưng sau:
•

Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc
ngoài vào lõi chất dẽo.

•

Lõi chất dẽo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra
ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa nước.

Lớp vải bọc ngoài có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung
quanh, đồng thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết
bị. Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường
cho nước thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn. Nếu so
sánh hệ số thấm nước giữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho thấy
rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10 -4m/s) lớn hơn nhiều lần so
với hệ số thấm nước của đất sét ( k = 10 x 10 -5m/ngày đêm). Do đó, các thiết
bị PVD dưới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng của
đất thoát tự do ra ngoài.
6.7 Gia cường nền đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ
Cọc tiết diện nhỏ được hiểu là các loại cọc có đường kính hoặc cạnh từ 10
đến 25cm. Cọc nhỏ có thể được thi công bằng công nghệ đóng, ép, khoan

phun. Cọc nhỏ được dùng để gia cố nền móng cho các công trình nhà, đường
sá, đất đắp và các dạng kết cấu khác. Cọc nhỏ là một giải pháp tốt để xử lý
nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Công nghệ cọc nhỏ cho
phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản, đồng thời truyền tải trọng
công trình xuống các lớp đất yếu hơn, giảm độ lún tổng cộng và độ lún lệch
của công trình.
6.8 Cọc tre và cọc tràm
Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý
nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu. Cọc tràm và tre có
chiều dài từ 3 - 6m được đóng để gia cường nền đất với mực đích làm tăng
khả năng chịu tải và giảm độ lún. Theo kinh nghiệm, thường 25 cọc tre hoặc
cọc tràm được đóng cho 1m2 . Tuy vậy nên dự tính sức chịu tải và độ lún
của móng cọc tre hoặc cọc tràm bằng các phương pháp tính toán theo thông
lệ. Việc sử dụng cọc tràm trong điều kiện đất nền và tải trọng không hợp lý
đòi hỏi phải chống lún bằng cọc tiết diện nhỏ
6.9 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Nhằm giảm độ lún và tăng cường độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã đầm chặt
được sử dụng.Cát và đá được đầm bằng hệ thống đầm rung và có thể sử
dụng công nghệ đầm trong ống chống. Đã sử dụng công nghệ cọc cát và cọc
đá để xây dựng một số công trình tại Tp, Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng
và Vũng Tàu. Sức chịu tải của cọc cát phụ thuộc vào áp lực bên của đất yếu
tác dụng lên cọc. Theo Broms (1987) áp lực tới hạn bằng 25 Cu với Cu =
20kPa, cọc cát Ф 40cm có sức chịu tải tới hạn là 60KN. Hệ số an toàn bằng
1,5 có thể được sử dụng. Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông
cốt thép, cọc gỗ, cọc cừ tràm, cọc tre...) là một bộ phận của kết cấu móng,
làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát
làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát. Việc sử dụng


cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát làm nhiệm vụ

như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố
kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn; Nền đất được ép chặt do ống thép
tạo lỗ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong
đất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất
sau khi xử lý; Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành
rẻ hơn so với dùng các loại vật liệu khác. Cọc cát thường được dùng để gia
cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.
6.10 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc xi măng đất
Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn,
bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão. Việc sử dụng cọc vôi có những tác
dụng sau:
•

Sau khi cọc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20%
làm cho đất xung quanh nén chặt lại.

•

Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm
cho nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén
chặt.

•

Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của
đất giảm 5-8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5-3 lần.

Việc chế tạo cọc xi măng đất cũng giống như đối với cọc đất - vôi, ở đây
xilô chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước. Lưu ý sàng ximăng
trước khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng không bị vón cục và các hạt

ximăng có kích thước đều < 0,2mm, để không bị tắc ống phun. Hàm lượng
ximăng có thể từ 7-15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng ximăng tốt hơn
vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét.
Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng
lên từ 4-5 lần so với khi chưa gia cố. Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất-


ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển vọng sử dụng
loại cọc đất-ximăng này để gia cố nền là rất tốt.
Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển được dùng để chế tạo cùng đất xi
măng và đất vôi. Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và áp dụng
hiện trường cho thấy:
- Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nước và gia cường nền. Đây
là giải pháp công nghệ thích hợp để gia cố sâu nền đất yếu.
- Các chỉ tiêu về cường độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại đất nền,
hàm lượng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lượng xi măng và vôi sử dụng.
- Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với vôi. Tỷ lệ
phần trăm thường dùng là 8 – 12% và tỷ lệ phẩn trăm của xi măng là 12 –
15% trọng lượng khô của đất.
- Thiết bị Thuỵ Điển có khả năng thi công cọc đất xi măng.
- Có thể dùng thiết bị xuyên có cánh để kiểm tra chất lưọng cọc.
- Cọc đất xi măng được dùng để gia cố nền đường, nền nhà, khu công
nghiệp, nền đê...
-Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ đất vôi.
7. Phân loại xử lý và phạm vi áp dụng
1. Xử lý nền bằng cọc tre và cọc cừ tràm: xử lý nơi nền đất yếu có
chiều nhỏ.
2. Chất tải nén trước (gia tải trước): dùng để xử lý lớp đất yếu, có thể
sử dụng đơn độc hoặc có thể kết hợp với thoát nước cố kết, sử dụng liên hợp
một cách phức hợp.

3. Tầng đệm cát: sử dụng nhiều ở lớp mặt nền đất yếu, thường kết hợp
với thoát nước theo chiều thẳng đứng.
4. Gia cố nền đường: dùng cho các dạng đất yếu để nâng cao độ ổn
định, giảm bớt biến dạng không đều.


5. Bệ phản áp: dùng để tăng độ ổn định và chống trượt lở công trình.
6. Gia cố nền đường bằng chất vô cơ (vôi, sợi tổng hợp): sử dụng khi
hàm lượng nước lớn, cường độ chịu cắt thấp.
7. Nền đường chất dẻo (sử dụng bọt khí FPS gia cố nền đất, trọng
lượng FPS ở đất là 1/50 ¸ 1/100): làm giảm tải trọng nền đường, giảm độ lún
thích hợp lớp đất có hàm lượng nước lớn, lớp đất yếu có độ dày lớn.
8. Nền đường gia cố bằng hoá chất: khi phun hoá chất, nước và bọt
khí qua hỗn hợp trộn xong hình thành vật liệu sợi, trọng lượng có thể đạt 1/4
trọng lượng đất, thích hợp với lớp đất có hàm lượng nước lớn, độ dày đất
yếu lớn.
9. Thay thế lớp đất yếu: dùng xử lý tầng nông, dùng ở lớp đất mỏng,
độ dày không lớn và thuộc đất bùn.
10. Bấc thấm, giếng bao cát: sử dụng xử lý lớp bùn đất, bùn sét, độ
sâu xử lý không vượt quá 25m.
11. Cột cát, giếng cát, cọc đá dăm: sử dụng ở lớp bùn, bùn đất sét,
nhưng dễ sản sinh co ngót.
12. Dự ép chân không: sử dụng với bùn đất, nền móng thuộc lớp bùn
đất dính.
13. Chân không - chất tải dự ép liên hợp: liên kết chân không và chất
tải dự ép sử dụng với đoạn đường đắp cao và đường đầu cầu, sử dụng chân
không chất tải dự ép nên sử dụng trong nền móng có bố trí giếng cát hoặc
bấc thấm và bản thoát nước, ép chân không có độ chân không nhỏ hơn 70
Kpa.
14. Ép cọc bê tông: sử dụng trường hợp không thoát nước, chống cắt

lớn hơn 10 Kpa.
15. Hạ cọc bằng chấn động: sử dụng không thoát nước, cường độ
chống cắt lớn hơn 15 Kpa.


16. Cọc xi mămg (cọc xi măng - đất): bao gồm cọc phun vữa xi măng
sử dụng để gia cố nền đất yếu có cường độ chống cắt không nhỏ hơn 10
Kpa, sử dụng cọc phun bột xi măng (khô hoặc ướt) để gia cố nền đất yếu có
độ sâu không vượt quá 15m.
17. Cọc CFG (cọc bê tông có lẫn bột than): thích hợp với lớp đất có
cường độ chịu tải lớn hơn 50 Kpa.
18. Cọc cứng: thích hợp với khu vực đất yếu ở độ sâu lớn hơn nền
đường cũ được mở rộng.
19. Tường cách ly: thông thường chỉ sử dụng với nền đường cũ được
cải tạo mở rộng.
20. Làm ngăn cách và hạ mực nước ngầm: nền đá nứt nẻ, đường miền
núi.
21. Làm công trình cầu cạn …
Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cát
làm chặt đất kết hợp với việc hất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhất
nhưng vẫn đạt hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh tế. Theo
phương pháp này, người ta thường dùng giếng cát đường kính 50-60 cm,
được nhồi vào nền đất yếu bão hoà nước đến độ sâu thiết kế để làm chức
năng những kênh thoát nước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết
nền đất yếu. Do đó, phương pháp này luôn phải kèm theo biện pháp gia tải
trước để tăng nhanh quá trình cố kết. Lớp đất yếu bão hoà nước càng dầy thì
phương pháp giếng cát càng hiệu quả về độ lún tức thời.
PHẦN III. CỌC XI MĂNG ĐẤT
1. Giới thiệu chung
Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất -(Deep

soil mixing columns, soil mixing pile)