Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm và cừ tràm

BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY
---------o0o---------

BỘ MÔN NỀN MÓNG – KHOA XÂY DỰNG
GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM

Năm 2016


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 1:

2

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

DANH SÁCH PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ:

3

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM

NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ đòi hỏi các
nhà khoa học phải đương đầu với hàng loạt các vấn đề về xây dựng các công
trình lớn, các nhà máy công nghiệp nặng trên nền đất yếu, khắc phục các sự cố
công trình do nền đất bên dưới gây ra…
Nền đất yếu là một trong những vấn đề mà các công trình xây dựng thường gặp.
Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng trên nền đất yếu vẫn là một vấn đề tồn tại
và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều vấn đề phức tạp cần
được nghiên cứu xử lý nghiêm túc nhằm đảm bảo sự ổn định và độ lún an toàn
của công trình.
Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức
khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết.
Trong phần chuyên đề môn học này em xin trình bày phương pháp gia cố đất
bằng bấc thấm – cừ tràm, một trong những phương pháp đang được áp dụng
hiện nay và đã được thực tế đánh giá là phương pháp có hiệu quả và rất kinh tế.

4

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Các vùng đồng bằng phía Nam còn tồn tại rất nhiều vùng đất yếu và hiện là khu
vực đang vươn mình phát triển mạnh mẽ của khu vực phía Nam nói riêng và cả
nước nói chung. Đây là vùng có nhiều tiềm năng kinh tế rất lớn.
Triển vọng phát triển đòi hỏi nhu cầu xây dựng cao kéo theo những vấn đề liên
quan đến xử lý nền đất yếu, sự cố công trình.
Trước yêu cầu thực tiễn của đất nước nhóm em muốn vận dụng kiến thức đã
học vào thực tế đời sống với mong muốn góp phần nhỏ bé vào sự phồn vinh
chung của đất nước.
Cùng với nhu cầu thực tế và sự quan tâm tìm hiểu về vấn đề thoát nước thẳng
đứng và làm cho bản chất vật lý của nền đất tốt hơn nên nhóm em chọn đề tài:
“Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm và cừ tràm”

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Bước đầu tiếp cận bài toán thực tế về tính toán thiết kế để xử lý nền đất yếu tại
Đồng Bằng Sông Cửu Long.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Bấc thấm: có phạm vi áp dụng rộng rãi không chỉ cho các công trình nhà dân
dụng mà cả các chung cư,cao ốc,cầu,đường... Có những điều kiện địa chất theo
yêu cầu.
Cừ tràm: dùng thích hợp và có hiệu quả để xử lý nền đất yếu dưới các công
trình dân dụng và công nghiệp cũng như các công trình khác với quy mô vừa và
nhỏ khi ứng suất trung bình dưới đế móng không vượt quá 0,8 kG/cm 2

5

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM

NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU.......................................................9
1.1 Giới thiệu về đất yếu:...................................................................................................................9

1.1.1 Khái niệm đất yếu:............................................................................................9
1.1.2 Một số đặc điểm của nền đất yếu:....................................................................9
1.1.3 Các loại đất yếu thường gặp:............................................................................9
1.2 Các biện pháp cải tạo đất yếu:....................................................................................................13

1.2.1 Mục đích của cải tạo đất yếu:.........................................................................13
1.2.2 Giải pháp cải tạo đất yếu:................................................................................14
..................................................................................................................................... 16
CHƯƠNG II: BẤC THẤM.......................................................................................17
2.1 Giới thiệu chung:........................................................................................................................17

2.1.1 Khái quát phương pháp:..................................................................................17
2.1.2 Cấu tạo bấc thấm:............................................................................................17
2.1.3 Gia tải trước:...................................................................................................20
2.1.4 Ưu, nhược điểm của bấc thấm:.......................................................................22
2.1.5 Ứng dụng:........................................................................................................22
2.2 Tính toán thiết kế bấc thấm:.......................................................................................................22

2.2.1 Cơ sở tính toán thiết kế bấc thấm:..................................................................22
2.2.2 Thiết kế gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm:...................................................31
2.3 Thi công gia cố nền bằng bấc thấm:............................................................................................39

2.3.1 Thi công đệm cát trên đầu bấc thấm:..............................................................39
2.3.2 Thi công cắm bấc thấm:..................................................................................40
2.3.3 Đắp vật liệu gia tải và dở tải:..........................................................................45
2.3.4 Đánh giá chất lượng gia cố nền bằng bấc thấm:............................................46
2.4 Bấc thấm ngang:.........................................................................................................................46

2.4.1 Giới thiệu về bấc thấm ngang:........................................................................47
6

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Bấc thấm ngang là loại vật liệu dạng bản được dùng để thoát nước ngang. Kết cấu
vật liệu bao gồm lõi nhựa làm bằng Polyvinyl Chloride và được bao bọc bên ngoài
bằng loại vải polyester không dệt. Bản thân lõi và lớp vỏ bọc có kết cấu mềm dẻo
và tách biệt nhau. Lõi này chịu được áp lực cao và khả năng kháng nén đủ để chịu
được tải trọng vật liệu đắp và quá trình thi công do cấu tạo bởi các lỗ dập nổi đặc
biệt trên lõi và cấu tạo này cho phép thoát nước cao. Hơn nữa lớp vải Polyester
không dệt này có độ bền cao không bị suy giảm trong môi trường ẩm ướt...........47
2.4.2 Đặc tính của bấc thấm ngang:.........................................................................48
2.4.3 Phạm vi ứng dụng của bấc thấm ngang:.........................................................48

2.4.4 Cơ sở lý thuyết về khả năng ứng dụng của bấc thấm ngang thay thế cho lớp
đệm cát:....................................................................................................................48
2.4.5 Ưu điểm điển hình của việc sử dụng Bấc thấm ngang so với lớp đệm cát:...50
2.4.6 Thi công bấc thấm ngang:...............................................................................50
CHƯƠNG III: CỪ TRÀM........................................................................................59
3.1 Giới thiệu cừ tràm:......................................................................................................................59
3.2 Lịch sử cừ tràm:..........................................................................................................................60
3.3 Đặc điểm cừ tràm:......................................................................................................................65

3.3.1 Cọc tràm:.........................................................................................................65
3.3.2 Cách đóng cừ tràm:.........................................................................................66
3.4 Đặc điểm làm việc:......................................................................................................................67
3.5 Tính toán cọc tràm:.....................................................................................................................68

3.5.1 Theo khả năng chịu tải:...................................................................................68
3.5.2 Tính toán cọc tràm theo khả năng biến dạng:................................................69
3.6 Một số vấn đề khi thiết kế móng cọc tràm:.................................................................................71
3.7 Phương pháp thi công hạ cọc:....................................................................................................74
3.8 Ứng dụng cừ tràm:......................................................................................................................75

Gỗ tràm dùng làm cọc phải có tuổi từ 6 năm trở lên và đường kính ngọn khi khai
thác không được nhỏ hơn 4cm khi chiều dài cọc tràm lớn hơn 4m và không nhỏ
hơn 5cm khi chiều dài cọc tràm nhỏ hơn 4m. Thân cọc tràm phải thẳng để hạn
chế khả năng uốn dọc khi chịu tải trọng. Lõi cọc tràm khi sử dụng phải tươi,
không bị mục và không bóc vỏ ngoài. Các cọc tràm trước khi dùng phải được
tưới ẩm và dưỡng hộ theo các quy định cụ thể trong quy trình thi công...............76
Cọc tràm chỉ được dùng trong trường hợp móng cọc đài thấp và chủ yếu chịu tải
trọng thẳng đứng là chính, không thích hợp đối với móng cọc đài cao khi có tải
trọng ngang tác dụng.................................................................................................76
Cọc tràm không nên dùng ở những nơi xảy ra hiện tượng động đất và xuất hiện

các dạng đất hoàng thổ có tính lún ướt....................................................................76
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................77
7

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

4.1 Kết luận:......................................................................................................................................77

4.1.1 Bấc thấm:.........................................................................................................77
4.1.2 Cừ tràm:...........................................................................................................77
4.2 Kiến nghị:....................................................................................................................................77

4.2.1 Bấc thấm:.........................................................................................................77
4.2.2 Cừ tràm:...........................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO

8

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU
1.1 Giới thiệu về đất yếu:
1.1.1 Khái niệm đất yếu:
Đất theo thuật ngữ địa chất là tất cả sản phẩm hình thành do phong hóa lớp vỏ
đá bao quanh Trái Đất, không dính hoặc dính với độ bền liên kết nhỏ gấp nhiều
lần so với độ bền của bản thân các hạt khoáng. Đất tự nhiên gồm ba hợp phần
chính: những hạt khoáng rắn, nước và thể bao dạng khí. Điều kiện hình thành đất
tự nhiên quyết định đặc điểm và tính chất cơ lý của đất.
Đất yếu là thuật ngữ dùng chỉ loại đất có thành phần và tính chất không đáp
ứng được với một số yêu cầu kỹ thuật nhằm sử dụng chúng trong công tác xây
dựng cụ thể. Thuật ngữ này chỉ mang tính tương đối gắn liền với công trình cụ thể,
ví dụ với loại công trình này thì đất xem là yếu nhưng với loại công trình khác thì
không xếp vào loại đất yếu.
1.1.2 Một số đặc điểm của nền đất yếu:
Khái niệm đất yếu chỉ mang tính tương đối và phụ thuộc vào trạng thái vật lý
cũng như tương quan giữa khả năng chịu lực của đất với tải trọng mà công trình
truyền xuống.
Một số đặc điểm nhận biết đất yếu:
•
•
•
•
•
•
•
•

Sức chịu tải bé (0.5-1 kg/cm2)
Đất có tính nén lún lớn (a > 0.1 kg/cm2)
Hệ số rỗng e >1.0

Độ sệt lớn B >1.0
Môdun biến dạng bé (E<50 kg/cm2)
Khả năng chống cắt bé (Cu < 0.5kg/cm2)
Khả năng thấm nước bé
Độ bão hòa nước G >0.8

• Thành phần vật chất hữu cơ cao
1.1.3 Các loại 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.

Hình 1.1: Công trình trên nền đất sét mềm
9

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn,
ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực.

Hình 1.2: Công trình trên nền đất bùn
Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết
quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 - 80%).

10

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

11

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Hình1.3: Đất than bùn

12

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

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

Hình 1.4: Đất cát chảy
1.2 Các biện pháp cải tạo đất yếu:
1.2.1 Mục đích của cải tạo đất yếu:
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải, kiểm soát biến dạng
và đẩy nhanh cố kết, ổn định theo phương ngang, tăng khả năng chống hoá lỏng
và cải thiện 1 số tính chất cơ lý của đất yếu như: giảm hệ số rỗng, giảm tính nén
lún, tăng độ chặt, tăng trị số mô - đun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của
đất….
Đối với công trình thuỷ lợi việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của
đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp.
Những chức năng này có thể đạt được bằng nhiều cách, trong đó có hoặc không sử
dụng tới vật liệu ngoài việc xử lý đất trên bề mặt thường là dễ và ít tốn kém. Tuy
nhiên, ở độ sâu lớn việc xử lý trở nên khó khăn hơn, đòi hỏi phải phân tích kỹ lưỡng
và cần các thiết bị chuyên dụng, quy trình thi công phức tạp.
Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, chúng ta gặp phải rất nhiều khó khăn.
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 của công trình.
13

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

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 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 tối đa các sự cố, hư hỏng công
trình khi xây dựng trên nền đất yếu.

Hình 1.5: Công trình bị sập lún trên nền đất yếu
1.2.2 Giải pháp cải tạo đất yếu:
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều kiện
như: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất, đặc điểm điều kiện địa chất thủy
văn… Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra biện pháp hợp lý đề xử lý.
Có thể phân loại các biện pháp xử lý thành 6 nhóm:
• Làm chặt đất
• Cố kết cưỡng bước
• Tạo cố kết cho đất
• Ổn định bằng hóa học
• Ổn định bằng nhiệt
• Ổn định bằng sinh học
Một số phương pháp xử lý nền đất chỉ thích hợp với một loại nhất định nào đó,
trong khi các phương pháp khác lại thích hợp với nhiều loại đất.
Các biện pháp xử lý nền thông thường:

14

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

• Các biện pháp cơ học: bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm chấn
động, phương pháp làm chặt bằng các loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc balat, cọc
vôi…) phương pháp thay đất, phương pháp nén trước…

Hình 1.6: Cọc cát
Hình 1.7: Cọc balat
• Các biện pháp vật lý : gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp
dùng giếng cát, bấc thấm, đệm thấm…
Hình 1.8: giếng cát
Hình 1.9: bấc thấm

• Các biện pháp hóa học: gồm các biện pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa xi
măng, phương pháp xilicat hóa, phương pháp điện hóa…
Hình 1.10: Cọc xi măng đất

• Tùy theo đặc điểm địa chất và tính chất của công trình mà quyết định phương
pháp gia cố thích hợp
• Trong tất cả những phương pháp xử lý đất nền đã nêu trên tùy thuộc vào từng
trường hợp mà chúng ta sẽ có những biện pháp xử lý nền móng công trình một
cách hiệu quả và kinh tế nhất.
Nếu xét tới các yếu tố như: ý nghĩa công trình, tải trọng tác dụng, điều kiện hiện
trường, thời gian xây dựng… Thì việc lựa chọn phương pháp thích hợp cho loại đất
riêng biệt trở nên rất quan trọng. Đối với đất yếu và đất dính trong vùng dễ lún, việc
15

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM

NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

cải tạo đất bằng gia cố, bằng vật liệu chộn và bằng thoát nước là thích hợp. Với công
trình đắp, việc cải tạo đất bao gồm cho cả nền đất lẫn khối đất đắp.
Để rút ngắn thời gian cố kết, nâng cao sự ổn định của công trình người ta thường
sử dụng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với gia tải trước bằng các khối đất
đắp tạm thời. Thiết bị tiêu nước thẳng đứng gồm nhiều loại và các đặc trưng cơ lý
khác nhau nhằm tạo ra đường thoát nước nhân tạo cho đất.

16

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

CHƯƠNG II: BẤC THẤM
2.1 Giới thiệu chung:
2.1.1 Khái quát phương pháp:
Nền đất sét yếu có hệ số thấm nhỏ, vì vậy để hoàn thành giai đoạn lún cố kết
cần phải có nhiều thời gian. Để rút ngắn thời gian cố kết này người ta thường dùng
thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước can thiệp trực tiếp vào nền đất.
Trong phương pháp gia cố nền bằng bấc thấm, người ta dùng bấc thấm cắm
vào lòng đất đến độ sâu cần thiết kết hợp với gia tải trước nhằm tạo gradien thủy
lực làm cho nước lỗ rỗng thoát ra khi nước trong đất chảy nhanh theo phương
ngang về phía bấc thấm rồi sau đó chảy tự do ra ngoài.

Việc đặt bấc thấm vào trong nền đất sét sẽ làm giảm chiều dài đường thấm và
dẫn đến giảm thời gian hoàn thành quá trình cố kết. Như vậy bấc thấm đặt vào
trong nền đất có hai mục đích là: làm tăng tốc độ cố kết của nền đất và từ đó nâng
cao sự ổn định của công trình đặt trên nền đất yếu.

Hình 2.1 Chất tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng
2.1.2 Cấu tạo bấc thấm:
Bấc thấm có dạng băng thường được cấu tạo từ hai lớp: lớp vỏ hay áo lọc bằng
vải địa kĩ thuật không dệt sợi liên tục chất liệu PP hoặc PET 100% ; lớp lõi thoát nước
dùng bằng nhựa hạt PP, có tiết diện hình răng khía phẳng hoặc hình chữ nhật có nhiều
lỗ rỗng tròn và có rãnh cả hai phía dùng để:
• Tạo các rãnh để dẫn nước thấm dọc theo lõi.
• Nâng đỡ lớp vỏ bọc không bị dính vào nhau do áp lực ngang trong đất.
• Chống chịu lực kéo căng khi thi công giúp bấc thấm không bị đứt khi thi công
hoặc do cắt trượt khi có chuyển vị ngang lớn xảy ra trong đất.
17

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Hình 2.2: Cấu tạo bấc thấm
Bấc thấm thường có chiều rộng 100mm, dày từ 4 đến 7mm và cuốn thành cuộn có
tổng chiều dài hàng trăm mét. Bấc thấm làm chức năng thoát nước lỗ rỗng từ nền đất
yếu lên tầng đệm cát mỏng (khoảng 50-60 cm) để thoát ra ngoài, như vậy sẽ tăng
nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu.
Bấc thấm phải đạt các chỉ tiêu cơ lý sau:

• Cường độ chịu kéo (cặp hết chiều rộng bấc thấm) không dưới 1,6 kN;
• Độ giãn dài (cặp hết chiều rộng bấc thấm) lớn hơn 20%;
• Khả năng thoát nước dưới áp lực 10 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ
80x10-6 m³/s đến 140x10-6 m³/s;
• Khả năng thoát nước dưới áp lực 400 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ
60x10-6 m³/s đến 80x10-6 m³/s.
Lõi được bọc bằng một lớp vải địa kỹ thuật. Lớp vải được chế tạo bằng
polyester không dệt, vải địa kỹ thuật có polypropylene hay giấy vật liệu tổng hợp.
Nó là hàng rào vật lý ngăn cách lòng dẫn của dòng chảy với đất bao quanh và là
bộ lọc hạn chế đất hạt mịn đi vào lõi làm tắc đường dẫn.
Vải địa kỹ thuật phải đạt chỉ tiêu cơ lý sau:
• Cường độ chịu kéo 1.0kN
• Độ giãn dài < 65%
• Khả năng chống xuyên thủng 1500 – 5000N
• Kích thước lỗ vải O90 < 0.15mm
• Hệ số thấm của vải 1.4.10-4m/s
18

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Các kiểu bấc thấm:
Sand drains ( Cọc cát): Được sử dụng rộng rãi trong chất tải trước từ đầu
những năm 30 của thế kỷ trước. Cọc cát (đường kính 300 - 500 mm) được tạo
bằng cách đóng một ống chống bằng thép, đầu ống có thể mở rộng, xuống nền
đất và sau đó lấp đầy ống bằng cát. Cọc cát có đường kính nhỏ hơn có thể sẽ bị

ngắt đoạn vì hiệu ứng tạo vòm của cát.

Hình 2.3: Cọc cát
Sand wicks (Dồi cát): Dồi cát được làm từ vải đay hoặc vật liệu dễ thấm khác
như HDPE, may lại thành các ống hình trụ và đựng đầy cát. Dồi cát được làm sẵn
trên mặt đất, có thể làm thủ công) rồi thả vào bể cho bão hòa nước. Đóng một ống
hình trụ đường kính 65-75 mm, đầu bọc sắt, xuống nền đất sét. Sau đó tuồn dồi cát
vào khi đang rút ống lên. Dồi cát để nhô lên trên mặt đất và phủ một tấm đệm
thoát nước. Đường kính dồi cát có thể dao động trong khoảng 55-75 mm, cách
nhau khoảng 1-2 m.

Hình 2.4: Dồi cát
19

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Band drains (Bấc thấm): Bấc thấm làm từ vải địa kỹ thuật PVD có tính thấm
cao, thường rộng khoảng 75-100 mm, dày khoảng 4-7 mm. Chúng được ấn vào
trong nền đất bằng xe cẩu chuyên dụng.

Hình 2.5: Bấc thấm

Hình 2.6: Xe chuyên dụng

Ngoài ra còn có các loại bấc thấm dây hoặc carton. Hiện nay thực tế người ta

chỉ còn sử dụng bấc thấm PVD, sản xuất sẵn đại trà và dễ thi công bằng thiết bị
chuyên dụng.
2.1.3 Gia tải trước:
Là biện pháp tác dụng áp lực tạm thời lên nền đất để tăng nhanh quá trình ép
thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh tốc độ cố kết của đất, làm cho nền được lún trước
và lún tới khi ổn định. Có 2 phương pháp gia tải trước:
• Gia tải bằng trọng lượng khối đắp:

Hình 2.7: Kích thước hình học của nền đắp có bệ phản áp trong phương pháp
xử lý bằng bấc thấm thoát nước thẳng đứng thông thường PVD
• Gia tải bằng bơm hút chân không:
20

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Hình 2.8: Gia tải bằng bơm hút chân không
Một số lưu ý khi gia tải trước:
• Tổng tải trọng gia tải ≥ 1.2 tải trọng thiết kế công trình
• Vật liệu gia tải trước có thể là đất loại cát, loại sét hoặc bằng tải trọng công
trình.
• Phải đắp theo giai đoạn, trong từng giai đoạn đắp phải đảm bảo nền ổn
định.
• Cường độ đất yếu được gia tăng sau cố kết được tính theo công thức:
∆Cu = γ * H1 *U * tgϕ

(II.1)

Trong đó:
∆Cu : Giá trị gia tăng của lực dính
γ * H1 : Ứng suất nén thẳng đứng trong lớp đất yếu do nền đất đắp đầu tiên
gây ra
U: Mức độ cố kết của nền đất yếu
ϕ : Góc ma sát ứng với từng mức độ cố kết U
• Thời gian lưu tải phải đảm bảo quá trình cố kết hoàn thành, nền đất lún đến
ổn định.
• Khi bên trên có một lớp đất tốt, mỏng thì gia tải phải đảm bảo phá vỡ độ
bền liên kết của kiến trúc này.
• Áp lực gia tải phải lớn hơn áp lực tiền cố kết của đất nền và không vượt quá
sức chịu tải của đất nền.
• Cần tính lượng bù lún.

21

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

2.1.4 Ưu, nhược điểm của bấc thấm:
Ưu điểm:
• Tốc độ lắp đặt cao 5000m/ngày/máy.
• Không xảy ra hiện tượng đứt bấc.
• Hệ số thấm cao do đó thoát nước nhanh 30.10-6 - 90.10-6 m3/s

(giếng cát 20.10 -6 m3/s).
• Không xảy ra hiện tượng bị cắt trượt.
• Phạm vi đới phá hủy nhỏ.
• Chiều sâu cắm bấc thấm có thể đạt 40m.
• Dễ dàng kiểm tra chất lượng.
• Chất lượng bấc thấm ổn định.
Nhược điểm:
• Kém hiệu quả khi chiều dày lớp đất yếu quá dày.
• Thời gian chờ đợi khá nhiều.
• Dễ bị hư hại khi cắm vào đất.
• Sẽ không hiệu quả nếu không có phương pháp gia tải kết hợp phù hợp.
2.1.5 Ứng dụng:
Gia cố nền đất yếu: Bấc thấm được sử dụng để xử lý gia cố nền đất yếu, trong thời
gian ngắn để đạt tới 95% độ ổn định dài hạn, tạo khởi động cho quá trình ổn định tự
nhiên của giai đoạn sau. Quá trình gia cố có thể tăng tốc bằng gia tải.
Ổn định nền: Các công trình có thể ứng dụng bấc thấm để xử lý nền đất yếu rất đa
dạng bao gồm: đường cao tốc, đường dẫn đầu cầu, đường băng sân bay, đường sắt,
bến cảng, kho bãi trên nền đất yếu và có tải trọng động.
Xử lý môi trường: Bấc thấm để xử lý nền đất yếu, đất nhão thường ở các khu vực
chôn lắp rác thải. Nó cũng được sử dụng để tẩy rửa các khu vực đất ô nhiễm bằng
công nghệ hút chân không, hút nước ngầm thấm qua các lớp đất bị ô nhiễm mang theo
các chất ô nhiễm lên bề mặt để xử lý.
2.2 Tính toán thiết kế bấc thấm:
2.2.1 Cơ sở tính toán thiết kế bấc thấm:
a) Tính toán bố trí bấc thấm:
Nền đất có cắm bấc thấm dưới tác dụng của tải trọng ngoài sẽ cố kết theo sơ
đồ bài toán đối xứng trục. Áp lực nước lỗ rỗng và độ cố kết (U) biến đổi theo thời
gian (t) tùy thuộc vào khoảng cách bấc thấm (L) và tính chất cơ lý của đất nền.

22

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Hình 2.9: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ độ cố kết (U) biến đổi theo thời gian (t)
tùy thuộc vào khoảng cách bấc thấm (L)
Trên cơ sở quan niệm mỗi bấc thấm là một trụ đất có diện tích tương đương,
Baron(1948) đã đưa ra lời giải toàn diện cho bài toán cố kết của trụ đất có chứa
giếng cát ở trung tâm. Lý thuyết của ông dựa trên việc đơn giản hóa các giả thuyết
cố kết một chiều của Terzaghi 1943 cùng 2 giả thiết:
•
•

Biến dạng thẳng đứng là tự do, cho nên ứng suất bề mặt thẳng đứng là hằng
số và dịch chuyển bề mặt ngang là không đồng nhất trong quá trình cố kết.
Giả thiết biến dạng thẳng đứng là bằng nhau nên ứng suất bề mặt thẳng
đứng không đồng nhất.

Trong trường hợp biến dạng bằng nhau, phương trình vi phân chỉ đạo hàm quá
trình cố kết có dạng:
∂U  ∂ 2U
= 
∂t  ∂r 2

 1  ∂U
÷+ 

 r  ∂r


÷ * Ch


(II.2)

Trong đó:
U : Áp lực lỗ rỗng dư trung bình tại một điểm bất kì
R : Khoảng cách hướng tâm của điểm đang xét, từ tâm của trụ đất tiêu nước
t : Thời gian sau một độ tăng tức thời của tổng ứng suất thẳng đứng
Ch : Hệ số cố kết ngang
Với trường hợp chỉ tiêu nước hướng tâm, lời giải của Barron trong điều kiện lý
tưởng (không bị xáo động và không có sức cản của giếng) như sau:

U = 1− e

−

8Th
F (n)

(II.3)

23

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM

NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Th =

Trong đó:
F ( n) = [

Ch
×t
de

(II.4)

n2
3 1
] × [ ln(n) − + 2 ]
(1 − n)
4 n

(II.5)

de: Đường kính trụ đất tương đương
dw: Đường kính của thiết bị tiêu nước
n: Tỉ số khoảng cách n =

de
dw

Hansbo (1979) đã cải tiến các phương trình Barron để dùng cho thiết bị tiêu
nước chế tạo sẵn. Cải tiến chủ yếu là đơn giản hóa các giả thiết về kích thước và
các đặc trưng vật lý của thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn và ông đưa vào công thức
các hệ số ảnh hưởng đến quá trình cố kết.
Uh = 1− e

Th =

−

8Th
F

(II.6)

Ch
×t
d e2

(II.7)

F = F ( n) + Fs + Fr

(II.8)

Ở đây:
F: Hệ số ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố
F(n): Nhân tố xét đến ảnh hưởng của khoảng cách giữa các bấc thấm
Với tỷ số khoảng cách n ≥ 20 ta có hệ số khoảng cách đơn giản là:
d 

F ( n ) = ln  e ÷ – 0.75
 dw 

(II.9)

Fs: Nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động đất nền khi đóng bấc thấm.
k
 d 
Fs =  h − 1÷ln  s ÷
 ks
  dw 

(II.10)

ds: Đường kính đới phá hoại xung quanh thiết bị
24

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM


NHÓM: 01

GVHD: LÂM NGỌC QUÍ

Hansbo (1987) đề nghị công thức chọn ds: d s = 2d m
Trong đó:
• dm: Là đường kính của đường tròn tương đương có diện tích bằng diện tích
tiết diện ngang của cần xuyên dùng cắm bấc thấm.
• kh: Hệ số thấm theo phương ngang trong đới phá hoại
• ks: Hệ số thấm của đất theo phương ngang trong đới xáo động

• dw: Đường kính tương đương của bấc thấm.

Hình 2.10: Sơ đồ sức cản tiêu nước và phá hoại đất theo Rixner(1986)
Hansbo (1987) đề nghị dùng biểu thức sau cho thiết kế:

dw =

2×

(a + b)
π

(II.11)

Trong đó:
a: Chiều rộng mặt cắt ngang của bấc thấm
b: Bề dày mặt cắt ngang của bấc thấm
Rixner (1986) đưa ra cách tính đường kính của bấc thấm như sau:

dw =

(a + b)
2

(II.12)

Fr: Nhân tố xét đến sức cản của bấc thấm với giả thiết dùng được định luật Darcy
cho dòng thấm dọc theo trục thẳng đứng của thiết bị:
25

CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM