Nghiên cứu giải pháp xử lý nền hệ thống kè cao xanh, thành phố hạ long, tỉnh quảng ninh

L IC M

N

V i s n l c c a b n thân cùng v i s giúp đ t n tình c a th y cô,
đ ng nghi p, b n bè và gia đình đã giúp tác gi hoàn thành lu n v n.
Tác gi xin chân thành bày t lòng bi t n sâu s c đ n TS. Bùi V n
Tr

ng ng

i đã h

ng d n tr c ti p và v ch ra nh ng đ nh h

ng khoa h c

cho lu n v n.
Xin c m n Nhà tr
L i, phòng đào t o

ng, các quý th y cô giáo trong tr

i h c và sau

ng

i h c Th y

i h c v s giúp đ trong th i gian tác

gi h c t p và nghiên c u.
Xin chân thành c m n công ty Xây d ng công trình 507 – Chi nhánh
Qu ng Ninh, công ty C ph n t v n

a k thu t Vi t C

ng đã giúp đ

trong quá trình làm lu n v n.
Cu i cùng tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n cha m , các anh ch
em trong gia đình đã t o đi u ki n cho tác gi hoàn thành quá trình h c t p và
hoàn thành lu n v n này!
Hà N i, ngày .....tháng.....n m 2014
Tác gi

Nguy n V n C

ng


B N CAM K T
Tên đ tài: “Nghiên c u gi i pháp x lý n n h th ng kè Cao Xanh,
thành ph H Long, t nh Qu ng Ninh”.
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tôi hoàn thành là do tôi làm. Nh ng
k t qu nghiên c u không sao chép t b t k ngu n tin nào khác. N u vi
ph m tôi hoàn toàn ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t c a
nhà tr

ng.
H c viên

Nguy n V n C

ng


M CL C
M

U .......................................................................................................... 1

1. Tính c p thi t c a đ tài ................................................................................ 1
2. M c đích c a đ tài ....................................................................................... 1
3. N i dung nghiên c u ..................................................................................... 2
4.

it

ng và ph m vi nghiên c u ................................................................. 2

5. Cách ti p c n và ph
Ch

ng pháp nghiên c u ................................................... 2

ng 1: T NG QUAN V

PHÁP X

LÝ N N

CÔNG TRÌNH KÈ L N BI N VÀ GI I

T Y U ...................................................................... 3

1.1. T ng quan v công trình kè l n bi n .......................................................... 3
1.2. T ng quan v các gi i pháp x lý n n đ t y u ........................................... 6
1.2.1. Nhóm gi i pháp c i t o s phân b

ng su t và đi u ki n bi n d ng

c a n n đ t y u. ............................................................................................. 7
1.2.2. Nhóm gi i pháp làm t ng đ ch t c a đ t n n................................... 10
1.2.3. Nhóm gi i pháp nh m truy n t i tr ng công trình xu ng l p đ t ch u
l c t t h n .................................................................................................... 15
1.2.4. Nhóm gi i pháp s d ng c t đ a k thu t .......................................... 17
1.2.5. Nhóm gi i pháp v t lý........................................................................ 18
1.2.6. Nhóm gi i pháp dùng thi t b thoát n
1.3. K t lu n ch
Ch

ng 2: PH

LÝ N N

c .......................................... 19

ng 1 .................................................................................... 23
NG PHÁP TÍNH TOÁN, THI T K GI I PHÁP X

T Y U ....................................................................................... 24

2.1. Gi i pháp c c cát ...................................................................................... 24
2.1.1.Trình t tính toán và thi t k c c cát chi ti t ...................................... 24
2.1.2. L a ch n h s r ng c a đ t sau khi nén ch t b ng c c cát .............. 25
2.1.3. Xác đ nh di n tích n n đ

c nén ch t ............................................... 26

2.1.4. Thi t k c c cát .................................................................................. 27


2.1.5. Bi n pháp thi công gia c n n đ t y u b ng c c cát.......................... 31
2.2. C c xi m ng đ t ....................................................................................... 35
2.2.1. Qui trình thi t k , thi công tr xi m ng đ t ....................................... 35
2.2.2. Ph

ng pháp thí nghi m trong phòng xác đ nh s c kháng nén c a

m u xi m ng đ t........................................................................................... 36
2.2.3. Tính toán t l di n tích gia c .......................................................... 38
2.2.4. C

ng đ đ u c c .............................................................................. 38

2.2.5. Tính lún .............................................................................................. 39
2.3. C c bê tông c t thép ................................................................................. 46
2.3.1. Mô t công ngh ................................................................................ 46
2.3.2. Tính toán b trí s l
2.3.3. Xác đ nh s l

ng c c BTCT ................................................. 47

ng c c và s b b trí c c......................................... 48

2.3.4. Tính lún cho móng c c ...................................................................... 49
2.4. K t lu n ch
Ch

ng 2 .................................................................................... 50

ng 3: NGHIÊN C U GI I PHÁP X

LÝ N N H TH NG KÈ 51

3.1. Khái quát chung v d án h th ng kè Cao Xanh.................................... 51
3.2. i u ki n đ a ch t công trình n n h th ng kè......................................... 51
3.2.1.

c đi m đ a hình, đ a m o ............................................................... 51

3.2.2.

c đi m đ a ch t th y v n ............................................................... 52

3.2.3. C u trúc đ a ch t n n tuy n kè........................................................... 53
3.3. Phân chia c u trúc đ a ch t n n h th ng kè ............................................ 60
3.3.1. M c đích phân chia c u trúc n n h th ng kè ................................... 60
3.3.2. C s , ph

ng pháp phân chia .......................................................... 60

3.3.3. Phân chia c u trúc đ a ch t n n h th ng kè ...................................... 60
3.4. Gi i pháp x lý đ t y u n n h th ng kè.................................................. 62
3.4.1. C s l a ch n các gi i pháp x lý n n đ t y u ................................ 62
3.4.2. L a ch n gi i pháp x lý n n đ t y u cho h th ng kè ..................... 62


3.5. Thi t k gi i pháp x lý n n cho h th ng kè .......................................... 63
3.5.1. Thi t k gi i pháp x lý cho ki u c u trúc n n 1............................... 63
3.5.2. Thi t k gi i pháp x lý cho ki u c u trúc n n 2............................... 74
3.5.3. Phân tích k t qu tính toán ................................................................ 77
3.6. K t lu n ch

ng 3 .................................................................................... 79

K T LU N .................................................................................................... 79
1. K t lu n và ki n ngh .................................................................................. 79
2. M t s đi m t n t i ..................................................................................... 80
3. H

ng nghiên c u ti p theo ........................................................................ 80

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 82


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: Hình nh kè l n bi n ......................................................................... 3
Hình 1.2: Hình nh c ng ình V – H i Phòng ............................................... 4
Hình 1.3: Các d ng kè bi n ............................................................................... 5

Hình 1.4: C ch phá h y khi sóng tràn............................................................ 5
Hình 1.5: S c v kè bi n ................................................................................ 6
Hình 1.6: L p đ m cát....................................................................................... 8
Hình 1.7: B ph n áp ....................................................................................... 10
Hình 1.8: S đ gi ng cát ................................................................................ 21
Hình 2.1: Bi u đ đ

ng cong nén lún e = f(P) .............................................. 25

Hình 2.2: B trí c c cát và ph m vi nén ch t đ t n n. .................................... 27
Hình 2.3: B trí c c cát d ng l

i tam giác đ u ............................................. 28

Hình 2.4: S đ b trí c c cát.......................................................................... 29
Hình 2.5: Trình t thi công c c cát ................................................................. 32
Hình 2.6: M i c c b ng đ m g và m i c c có b n l .................................... 33
Hình 2.7: Thi t b đóng c c cát không dùng ng thép .................................... 34
Hình 2.8: Tính lún n n gia c khi t i tr ng tác d ng ch a v

t quá ............. 40

Hình 2.9: S đ công ngh Jet - Grounting .................................................... 42
Hình 2.10: Công ngh S .................................................................................. 43
Hình 2.11: Công ngh D ................................................................................. 44
Hình 2.12: Công ngh T .................................................................................. 45
Hình 2.13: S đ thi công c c đ t xi m ng theo công ngh Jet Grouting ...... 45
Hình 2.14: S đ b trí c c ............................................................................. 48
Hình 2.15: S đ thi công c c khoan nh i ...................................................... 50
Hình 3.1:M t c t ngang kè .............................................................................. 51

Hình 3.2: M t c t đ a ch t ki u c u trúc n n 1 ............................................... 61
Hình 3.3: M t c t đ a ch t ki u c u trúc n n 2 ............................................... 62


Hình 3.4: M t c t đ a ch t tính c c cát ........................................................... 64
Hình 3.5: Mô hình tính toán n đ nh và bi n d ng khi dùng gi i pháp c c cát .... 67
Hình 3.6: H s

∑M

sf

và s đ cung tr

t ..................................................... 68

Hình 3.7: M t c t tính tr xi m ng đ t ............................................................ 70
Hình 3.8: S đ b trí c c xi m ng đ t cho 5m chi u dài c a kè ................... 71
Hình 3.9: Mô hình tính toán n đ nh và bi n d ng khi dùng gi i pháp c c xi
m ng – đ t ....................................................................................................... 73
Hình 3.10: H s

∑M

sf

và s đ cung tr

t ................................................... 73

Hình 3.11: M t c t đ a ch t tính toán móng c c khoan nh i .......................... 74
Hình 3.12: M t b ng b trí c c cho 5m chi u dài c a kè ............................... 75
Hình 3.13: Mô hình tính toán n đ nh và bi n d ng khi dùng gi i pháp c c
khoan nh i ....................................................................................................... 77
Hình 3.14: H s

n đ nh

∑M

sf

..................................................................... 77


DANH M C B NG BI U
B ng2.1: H s η ............................................................................................. 30
B ng 3.1: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 2 .................................... 54
B ng 3.2: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 3 .................................... 55
B ng 3.3: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 4 .................................... 56
B ng 3.4: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 5 .................................... 57
B ng 3.5: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 6 .................................... 58
B ng 3.6: B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a ph l p 7a ........................... 59
B ng 3.7:

c tr ng v t li u c a các l p đ t, gi ng cát và kè ........................ 65

B ng 3.8: K t qu chuy n v theo các giai đo n ............................................. 67
B ng 3.9: Các ch tiêu c lý c a đ t gia c xi m ng
B ng 3.10:

tu i 28 ngày .............. 68

c tr ng v t li u c c xi m ng đ t............................................... 71

B ng 3.11: K t qu chuy n v ......................................................................... 73
B ng 3.12:

c tr ng v t li u c a c c khoan nh i ......................................... 76

B ng 3.13: K t qu chuy n v ......................................................................... 77
B ng 3.14: K t qu

n đ nh và bi n d ng c a các ph

ng pháp .................... 78


DANH M C KÝ HI U
H pa
La
H nđ
e max
e min
e nc
e0
n
Wp
W
Wl

Ip
Is
γw
γc
γs
γn
G
σc
Cv
Ch
K
c
ϕ
a 1-2
Su
b
a
Fc
F nc
L
σz
σz
E0
Sc
hđ
St

: Chi u cao b ph n áp
: B r ng b ph n áp
: Chi u cao n n đ ng

: H s r ng l n nh t c a cát
: H s r ng nh nh t c a cát
: H s r ng nèn ch t
: H s r ng t nhiên
:
l r ng
:
m gi i h n d o
:
m t nhiên
:
m gi i h n ch y
: Ch s d o c a đ t
:
s t
: Kh i l ng th tích t nhiên
: Kh i l ng th tích khô
: T tr ng
: Dung tr ng c a n c
:
bão hòa
: Áp l c ti n c k t
: H s c k t theo ph ng đ ng
: H s c k t theo ph ng ngang
: H s th m
: L c dính
: Góc ma sát
: H s nén lún
: S c kháng c t
: Chi u r ng móng

: Chi u dài móng
: Di n tích c c cát
: Di n tích nén ch t
: Chi u dài
: ng su t ph thêm đ sâu z
: ng su t b n thân
: Mô đun t ng bi n d ng
:
lún
: Chi u dày t ng đ m cát
:
lún theo th i gian


Ut
Wc
W0
aw
µ
ap
AP
As
qu
Pa
Q vl
Rb
Fb
Ra
Qđ
u

li
Rtc
f i tc
Na
Ns
Ls
Lc

:M cđ c k t
: Tr ng l ng xi m ng
: Tr ng l ng đ t ph i khô
: T l tr n xi m ng
: T l n c – xi m ng
: T di n tích gia c
: Di n tích c c xi m ng đ t
: Di n tích n n xung quanh c c XM
: C ng đ c c xi m ng đ t
: T ng ngo i l c th ng đ ng tác d ng vào n n
: S c ch u t i c a c c theo v t li u
: C ng đ tính toán c a bê tông
: Ti t di n bê tông
: C ng đ c t thép
: S c ch u t i c a c c theo đ t n n
: Chu vi m t c t ngang c a c c
: Chi u dày l p đ t th i
: C ng đ tiêu chu n c a đ t n n t i m i c c
: Ma sát bên thân c c l p th i
: Ch s SPT c a đ t d i m i c c
: Ch s SPT c a l p đ t cát bên thân c c
: Chi u dài đo n c c n m trong đ t cát

: Chi u dài đo n c c n m trong đ t sét


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Trong xu th h i nh p và phát tri n ngày nay, vi c xây d ng các tuy n kè
l n bi n đã và đang đ
l n bi n th

c ti n hành khá m nh m

n

c ta. Nh ng tuy n kè

ng n m trên n n đ t y u. Vì v y, gi i pháp x lý n n đ t y u là

h t s c quan tr ng, quy t đ nh đ n tính kh thi c a d án.
Cùng v i nh ng ti n b v khoa h c k thu t, x lý n n đ t y u ngày càng
đ

c c i ti n và hoàn thi n. Hi n nay, có nhi u gi i pháp đ x lý n n đ t y u

nh : c c cát, v i đ a k thu t k t h p gia t i tr

c, hút chân không, c c xi

m ng đ t, c c tre, c c tràm, c c bê tông c t thép..., m i gi i pháp đ u có
nh ng u đi m và nh

c đi m riêng. Vì v y, đ l a ch n đ

u v kinh t , k thu t đòi h i ng

c gi i pháp t i

i thi t k ph i nghiên c u, tính toán và so

sánh gi a các gi i pháp x lý n n đ t y u v i nhau m t cách khoa h c.
H th ng kè Cao Xanh thành ph H Long có t ng chi u dài kho ng
4.8km, toàn b tuy n kè đ

c xây d ng ch y u trên n n đ t y u là bùn sét,

bùn á cát, c u trúc đ a ch t n n h th ng kè bi n đ i ph c t p, chi u dày t ng
đ t y u bi n đ i m nh.

tuy n kè b n v ng, có đ

n đ nh cao, s d ng lâu

dài và gi m giá thành xây d ng thì m c đích đ t ra là ph i nghiên c u và l a
ch n gi i pháp x lý n n móng t i u nh t. Vì v y, nhi m v c p thi t c a đ
tài là nghiên c u, c p nh t nh ng gi i pháp x lý n n đ t y u tiên ti n, phù
h p và đ a ra nh ng gi i pháp t i u trong vi c x lý n n đ t y u cho công

trình.
2. M c đích c a đ tài
M c đích chính c a đ tài là nghiên c u, l a ch n t h p gi i pháp x lý
n n phù h p v i c u trúc đ a ch t và đi u ki n làm vi c c a công trình kè l n
bi n Cao Xanh, thành ph H Long.


2

3. N i dung nghiên c u
N i dung chính c a đ tài g m:
- T ng quan v công trình kè l n bi n và gi i pháp x lý n n đ t y u;
- i u ki n đ a ch t công trình n n h th ng kè;
- C s lý thuy t, ph

ng pháp tính toán các gi i pháp x lý n n đ t y u;

- Gi i pháp x lý n n cho h th ng kè Cao Xanh.
4.

it
it

ng và ph m vi nghiên c u
ng, ph m v nghiên c u c a đ tài t p trung vào các gi i pháp x

lý n n đ t y u cho h th ng kè Cao Xanh thành ph H Long.
5. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

Trên c s các tài li u v k t c u ph n trên c a công trình, h s kh o sát
đ a ch t công trình, đ a ch t th y v n, m c tiêu, yêu c u c a d án h th ng
kè Cao Xanh, t đó nghiên c u, đ xu t các gi i pháp x lý n n đ t y u đ m
b o công trình n đ nh, b n v ng và hi u qu .
Lu n v n s s d ng các ph

ng pháp nghiên c u sau :

- Thu th p, t ng h p và phân tích tài li u (tài li u kh o sát đ a ch t, tài
li u thi t k c s , c s lý thuy t các gi i pháp x lý n n đ t y u,…) đ làm
rõ đi u ki n đ a ch t công trình, đ c đi m, tính ch t, qui mô công trình, c s
lý thuy t, ph m vi áp d ng, u nh

c đi m c a các gi i pháp x lý;

- Phân tích và tính toán lý thuy t đ l a ch n gi i pháp x lý n n công
trình h p lý;
- Ph

ng pháp ph n t h u h n, ph

ng pháp mô hình s v i vi c s

d ng ph n m m Plaxis đ phân tích, ki m tra n đ nh và bi n d ng.


3

Ch

ng 1

T NG QUAN V CÔNG TRÌNH KÈ L N BI N VÀ GI I PHÁP
X

LÝ N N

TY U

1.1. T ng quan v công trình kè l n bi n
Gia t ng dân s cùng v i s bi n đ i khí h u và n

c bi n dâng là nh ng

tác nhân chính khi n đ t đai, n i c trú và sinh s ng c a con ng

i ngày càng

tr lên ch t h p. Do v y các qu c gia ven bi n đã không ng ng nghiên c u và
xây d ng nh ng tuy n đê, kè l n bi n nh m m c đích s d ng ph n đ t bên
trong nh ng tuy n kè. Hà Lan, m t qu c gia có nhi u vùng đ t th p ven bi n,
có cao đ th p h n m c n
t ng b

c bi n đã s d ng gi i pháp kè, đê l n bi n đ

c s d ng ph n đ t th p đó và l n bi n phía trong kè. T i Nh t, m t

trong nh ng ví d đi m hình là sân bay m i đ

c xây d ng ngoài kh i.

Singapore đã và đang hoàn thi n công viên ven bi n bên b V nh Mariana....

Hình 1.1: Hình nh kè l n bi n
n

c ta, các d án l n bi n đã và đang phát tri n m nh m , đi n hình

nh d án l n bi n Hà Tiên, khu đô th l n bi n R ch Giá, khu công nghi p,
đô th

ình V ....Khi xây d ng khu đô th l n bi n, m t trong nh ng y u t

quan tr ng là gi

n đ nh mái đ t đ p và các công trình, do v y vi c xây d ng

kè cho các khu đô th l n bi n là đ c bi t c n thi t.


4

Hình 1.2: Hình nh c ng ình V – H i Phòng
Kè bi n có nhi u lo i khác nhau. M i lo i đ u có ba ph n chính: chân kè,
thân kè và đ nh kè. Chân kè làm nhi m v b o v ch ng xói
Thân kè là ph n b o v mái d c t chân đ n đ nh.

chân mái d c.

nh kè là ph n b o v đ nh

mái d c. T ng ph n theo t ng đi u ki n c th có c u t o chi ti t đ đ m b o
đi u ki n n đ nh trong quá trình ch u tác d ng c a các t i tr ng t phía bi n
(n

c, sóng v ...) và t phía đ t sau l ng kè.
V k t c u, kè l n bi n th

ng có các d ng chính sau:

- Kè tr ng l c b ng bê tông và g ch đá: dùng tr ng l

ng b n thân và

hình dáng k t c u c a mình đ ch ng l i tác d ng c a t i tr ng;
- Kè b ng bê tông c t thép: k t c u th

ng có d ng thanh m nh, có c t

thép bên trong đ ch u tác d ng c a t i tr ng và đ
b n, lo i góc ngàm không có s

c chia ra làm 3 lo i: lo i

n, lo i góc ngàm có s

- Kè b o v mái d c: mái d c đ

n;

c c u t o m t b ph n có tác d ng

b o v mái d c kh i b xói l . B ph n này đ

c g i là kè b o v mái d c.

Có nhi u lo i k t c u kè mái d c, có th khái quát hóa thành m t s lo i
chính sau:
+ á đ , đá x p khan, đá x p trong các khung và b ng đá xây;
+ Kh i bê tông đúc s n lát đ c l p, kh i bê tông liên k t theo c ch
t chèn;


5

+ M t s hình th c khác: bê tông Asphalt, tr ng c , v i đ a k thu t....

a)

b)

c)

a) Kè tr ng l c, b) Kè bê tông c t thép, c) Kè mái d c
Hình 1.3: Các d ng kè bi n
Kè l n bi n có nh ng đ c đi m riêng: th
dày l n, ngoài vi c ph i ch u áp l c đ t, n

ng n m trên n n đ t y u có b
c nh các kè sông, kè núi nó còn

ch u tác đ ng c a sóng v , th y tri u, gió bão, sóng th n,..... Vì v y, đ tuy n
kè làm vi c n đ nh v c

ng đ và bi n d ng thì v n đ c p thi t c n đ t ra

là bi n pháp x lý n n móng ph i phù h p.
Hi n nay có nhi u nghiên c u t ng k t c ch h h ng v i kè bi n nh sau:
- N c tràn đ nh, phá v đ nh và mái sau c a kè gây h h ng t trong ra ngoài;
- Sóng tác đ ng gây h h ng mái kè lan r ng d n đ n phá ho i toàn b mái;

Hình 1.4: C ch phá h y khi sóng tràn
- Xói bãi tr

c chân kè gây s t s t, h h ng chân kè d n đ n m t n đ nh kè;

- M t n đ nh b n thân mái trong, mái ngoài do n n đ t y u; các t i tr ng
b t th

ng gây s t, lún, s t, tr

t;


6

- M t n đ nh do dòng th m;
- Xói ng m, m ch s i trong thân kè gây m t n đ nh t ng th .

Hình 1.5: S c v kè bi n
1.2. T ng quan v các gi i pháp x lý n n đ t y u
t y u là nh ng đ t có kh n ng ch u l c th p (0,5 – 1,0 kG/cm2), h u
nh hoàn toàn bão hòa n

c, có h s r ng l n (th

ng e > 0.9), h s nén lún

l n, mô đun t ng bi n d ng bé (E 0 < 50kG/cm2), tr s s c ch ng c t không
đáng k .

t y u có th là đ t sét y u, đ t cát y u, bùn, than bùn và đ t h u

c ,.... Chi u dày l p đ t y u thay đ i có th t m t vài mét đ n 35 – 40m.
Công trình xây d ng trên đ t y u bu c ph i có các bi n pháp x lý [10].
X lý n n đ t y u nh m m c đích làm t ng s c ch u t i c a n n đ t, c i
thi n m t s tính ch t c lý c a n n đ t y u nh : gi m h s r ng, gi m tính
nén lún, t ng tr s mô đun t ng bi n d ng, t ng c

ng đ ch ng c t, gi m

tính th m c a đ t,... Vi c x lý khi xây d ng công trình trên n n đ t y u ph
thu c vào: đ c đi m, tính ch t, qui mô c a công trình, đ c đi m c a đ t n n,
th i gian xây d ng.
Hi n nay, trên th gi i t n t i nhi u cách phân lo i khác nhau, nhìn chung
v n ch a có m t h th ng phân lo i th ng nh t. Tuy nhiên có th x p chúng
vào m t s nhóm gi i pháp sau:
- Nhóm gi i pháp c i t o s phân b

ng su t và đi u ki n bi n d ng c a

n n đ t y u b ng gi i pháp thay th n n, b ph n áp;


7

- Nhóm gi i pháp làm t ng đ ch t n n đ t y u b ng c c cát, c c xi m ng
-đ t, c c vôi, nén ch t trên m t và d

i sâu;

- Nhóm gi i pháp truy n t i tr ng công trình xu ng l p ch u l c t t

d

i

l p đ t y u b ng móng c c, móng tr , gi ng chìm,...;
- Nhóm gi i pháp làm t ng c

ng đ ch ng kéo và ch ng c t c a n n đ t

y u b ng c t đ a k thu t;
- Nhóm gi i pháp x lý b ng hóa lý;
- Nhóm gi i pháp dùng thi t b thoát n
1.2.1. Nhóm gi i pháp c i t o s phân b

c th ng đ ng.

ng su t và đi u ki n bi n d ng

c a n n đ t y u.
Khi l p đ t y u có chi u dày không l n n m tr c ti p d

i móng công

trình thì có th dùng các bi n pháp x lý nhân t o nh thay th n n (đ m cát,
đ m đ t,...), b ph n áp đ làm t ng kh n ng ch u l c và h n ch m c đ
bi n d ng (đ c bi t là bi n d ng không đ u) c a đ t n n d

i tác d ng c a t i

tr ng công trình.
1.2.1.1. Gi i pháp thay th n n
t n d ng kh n ng các l p d
l pđ ty u

i c a đ t n n, ng

i ta th

ng đào b

phía trên ti p giáp v i móng và thay th b ng đ t có c

ng đ

ch ng c t l n.
Gi i pháp này th

ng r t có l i v m t t ng n đ nh, gi m đ lún và th i

gian lún, gi m kích th

c c a móng và chi u sâu chôn móng do s c ch u t i

c a đ t n n t ng lên.

c bi t thích h p là tr

nh h n vùng nh h
thi t có th xác đ nh đ
đào có kh n ng ch u đ
Ph

ng h p l p đ t y u có b dày

ng c a t i tr ng công trình. Chi u sâu đào đ t y u c n
c thông qua tính toán theo nguyên t c n n đ t sau khi
c t i tr ng công trình phía trên.

ng pháp thay th n n có nh ng tác d ng chính sau đây:


8

- Sau khi thay th l p đ t y u n m tr c ti p d

i móng công trình, l p

đ m cát (đ m đ t,...) đóng vai trò nh m t l p ch u l c, có kh n ng ti p thu
đ

c t i tr ng c a công trình và truy n t i tr ng đó xu ng l p đ t ch u l c

phía d

i;

- Gi m b t đ lún toàn b và đ lún không đ ng đ u c a công trình, đ ng
th i làm t ng nhanh quá trình c k t c a đ t n n;
- Làm t ng kh n ng n đ nh khi công trình có t i tr ng ngang;
- Kích th

c móng và chi u sâu chôn móng s gi m vì áp l c tiêu chu n

truy n lên l p đ m cát t ng lên;
- Thi công đ n gi n, không đòi h i các thi t b ph c t p.
Ph

ng pháp này thích h p đ

c s d ng trong các đi u ki n sau:

- Khi th i h n đ a công trình vào s d ng là r t ng n.
- B dày l p đ t y u t 3m tr xu ng, tr
đ t y u. Khi b dày t ng đ t y u v

ng h p này th

ng đào b toàn b

t quá 4 – 5m thì có th đào m t ph n sao

cho đ t y u còn l i có b dày nhi u nh t ch b ng 1/2-1/3 chi u cao đ t đ p.
Các lo i v t li u thay th :
- V t li u thay th là cát (đ m cát): thu n l i cho thi công b ng b m cát,
th i gian c k t rút ng n;
- V t li u thay th là đ t (đ m đ t): ph
t n d ng đ

c v t li u đ a ph

ng pháp này s kinh t h n n u

ng.

NÒn ®­êng ®¾p

Líp ®Öm c¸t
Líp ®Êt yÕu

Hình 1.6: L p đ m cát


9

M t khác, dùng l p đ m cát vi c thi công đ n gi n nh ng th i gian đ p
đ tt

ng đ i lâu vì th

ng k t h p v i gi i pháp xây d ng kèm theo t ng

giai đo n. Không nên s d ng ph
ng m cao và n

ng pháp này khi n n đ t có m c n

c có áp vì s t n kém v vi c h m c n

c

c ng m và đ m cát

s kém n đ nh [10].
1.2.1.2. Gi i pháp b ph n áp
B ph n áp là các kh i đ t đ p
hi n vùng bi n d ng d o d

hai bên công trình đ ch ng tr

i n n đ t y u khi làm đ

ng, đê, đ p

t do xu t
phía trên.

B ph n áp còn dùng đ ch ng l , ch ng sóng, ch ng th m m t n
ph n áp đóng vai trò nh m t đ i tr ng, t ng đ

c. B

n đ nh, cho phép đ p kh i

đ p v i chi u cao l n h n.
Gi i pháp này không làm rút b t đ
đ
áp

c th i gian c k t và không gi m

c đ lún, còn t ng thêm kh n ng nén lún (do thêm t i tr ng c a b ph n
hai bên kh i đ p). Nó có nh

tích chi m đ t nhi u. Ph
c ng nh kh i l

c đi m là kh i l

ng đ t đ p l n và di n

ng pháp này ch thích h p n u v t li u đ p n n r

ng qu đ t d i dào, kho ng cách v n chuy n không b h n

ch v ph m vi.
Gi i pháp này không thích h p v i các lo i đ t y u là than bùn và bùn lo i

sét. V t li u dùng là các lo i đ t ho c cát thông th

ng. Trong tr

ng h p

khó kh n có th s d ng c đ t l n h u c .
Xác đ nh kích th
ph n áp. Nhi u ph

c là v n đ m u ch t trong vi c tính toán và thi t k b
ng pháp d a vào gi thi t khác nhau nh ng ch g n đúng.

Có tác gi d a vào s hình thành vùng bi n d ng d o phát tri n
công trình. Ng

i khác d a vào gi thi t m t tr

hai bên

t c a đ t n n có d ng hình

tr tròn. C ng có tác gi tính toán d a theo lý lu n cân b ng gi i h n đ xác
đ nh m t tr

t và suy ra tr ng thái gi i h n c a đ t n n.

trong tính toán, m t s tác gi d a vào đi u ki n kh ng ch
quy t đ nh kích th

c c a b ph n áp.

đ n gi n h n
ng su t ngang đ


10

Theo kinh nghi m c a Trung Qu c:
- Chi u cao b ph n áp H pa >1/3 l n chi u cao n n đ

ng H nđ ;

- B r ng b ph n áp: L pa = (2/3÷3/4) l n chi u dài tru i đ t.

NÒn ®­êng ®¾p
BÖ ph¶n ¸p

BÖ ph¶n ¸p

NÒn ®Êt yÕu

Hình 1.7: B ph n áp
u nh

c đi m c a ph

ng pháp:

- B ph n áp là m t trong nh ng ph

n nđ

ng pháp hi u qu khi xây d ng các

ng, đê, đ p khi có đi u ki n v không gian đ t s d ng. B ph n áp

còn có tác d ng phòng l ch ng sóng, ch ng th m trên n n đ t y u. So v i
vi c làm tho i mái taluy, ph
d ng đ

ng pháp này thi công đ n gi n, nhanh g n, t n

c ngu n qu đ t khai thác ngay t i đ a ph

- Tuy nhiên, mu n ph

ng;

ng pháp này phát huy đ

c hi u qu thì di n tích

chi m đ t c a nó ph i r t l n, th tích kh i đ t đ p l n. Do đó nó không phù
h p v i nh ng khu v c thi công ph i v n chuy n đ t đ p t n i khác đ n.
Gi i pháp này không làm gi m đ

c th i gian lún c k t mà còn làm t ng

thêm đ lún cu i cùng c a công trình do t ng thêm t i tr ng do b ph n áp
hai bên đ

ng;

- Vì v y gi i pháp này ch thích h p n u v t li u đ p r ti n, khai thác
đ

c v t li u t i ch . T ng đ t y u có chi u dày không l n l m, kh i đ p cao

trung bình và ph m vi đ p đ t không h n ch [5].
1.2.2. Nhóm gi i pháp làm t ng đ ch t c a đ t n n
V i đ t có đ l r ng l n,

tr ng thái r i, bão hòa n

l n hay đ t có k t c u d b phá ho i và kém n đ nh d

c, có tính nén lún
i tác d ng t i tr ng


11

còn nh (cát r i, bùn, than bùn, đ t dính

tr ng thái ch y...), đ t ng đ ch t

c a n n t o đi u ki n đ n n đ t có kh n ng ch u l c, h n ch đ lún và
chênh l ch lún, khi xây d ng công trình có th dùng ph

ng pháp làm t ng đ

ch t n n đ t y u sau đây:
1.2.2.1. Gi i pháp c c cát
Gia c n n b ng c c cát nh m m c đích làm t ng đ ch t c a n n, thay
đ i k t c u n n (thêm các c u t - c c cát), nâng cao kh n ng ch u t i gi m
tính bi n d ng c a n n, đ th a mãn các tr ng thái gi i h n c a n n nhà (ho c
công trình).
Nguyên lý thi t k theo các tiêu chu n c a Liên Xô c và c a Vi t Nam:
X lý n n b ng c c cát đ

c tính toán sao cho th a mãn các đi u ki n c a

tr ng thái gi i h n l a ch n [10].
Ph m vi s d ng:
- Giúp cho n

c l r ng trong đ t thoát ra nhanh, làm cho quá trình c k t

c a đ t nhanh h n và có đ lún chóng n đ nh h n;
đ

tđ

c nén ch t thêm, đ l r ng c a đ t gi m và c

ng đ c a n n

c t ng lên.
- Thi công đ n gi n b ng các v t li u r ti n (cát thô, s n s i) nên chi phí

th p h n đ m cát và các lo i móng c c.
- C c cát th

ng dùng đ gia c n n đ t y u có chi u dày ≥ 3m. Không

nên dùng c c cát khi l p đ t y u có b dày quá l n.
1.2.2.2. Gi i pháp c c vôi
C c vôi th
bùn, sét và á sét

ng đ

c dùng đ nén ch t các l p đ t y u nh : bùn, than

tr ng thái d o nhão. C c vôi có tác d ng sau:

- Sau khi c c vôi đ

c đ m ch t, đ

ng kính c c vôi t ng 20% và làm

cho đ t xung quanh nén ch t;
- Khi vôi đ

c tôi, nhi t đ

lên t i 120 ÷ 1600C v i nhi t l

280Kcal/1kg canxi. Do v y, làm cho n

c l r ng b c h i, đ t gi m đ

ng
m và


12

nén ch t nhanh. Ngoài ra khi tôi, vôi t ng th tích hai l n làm cho đ t xung
quanh nén ch t thêm.
Khi dùng c c vôi, đ

m đ t gi m 5 ÷ 8%, mô đung bi n d ng t ng 3 ÷ 4

l n, l c dính t ng 1,5 ÷ 3 l n, c

ng đ n n c c vôi t ng 2 ÷3 l n.

Hi u qu nén ch t b ng c c vôi h n ch trong đ t quá nhão y u (đ s t
>1) nh bùn sét, sét nhão là do các lo i đ t này r t khó thoát n
thi công c c vôi, tr
thông th

c h t ph i khoan t o l .

c.

ng kính h khoan

ng 240 ÷ 400mm. Dùng ng thép n u thành h khoan b l , sau đó

cho t ng l p vôi s ng dày 1,0m xu ng l khoan r i đ m ch t t ng l p cho
đ n khi h t đ sâu c a h khoan, v a đ m v a rút ng lên. Hi u qu nén ch t
c a c c vôi ph thu c vào thành ph n hòa h c c a vôi, ch t l
ban đ u. Ki m tra ch t l

ng c c vôi dùng bàn nén hi n tr

ng đ m ch t
ng hay xuyên

tiêu chu n [8].
1.2.2.3. Gi i pháp c c đ t – vôi
Tr n t i ch đ t v i vôi s ng b ng máy chuyên d ng. Vôi b t tác d ng
v in

c l r ng trong đ t t o nên liên k t xi m ng và silicat hóa. Các liên k t

đó g n k t các h t khoáng ch t trong đ t l i và làm cho đ t tr lên c ng h n.
C n chú ý ki m tra l

ng vôi đ a vào và ki m đ nh các đ c tr ng c h c c a

c t. Sau khi thi công s đ
đ

c các c t có đ

ng kính nh t đ nh, c i thi n đ

c

n đ nh và gi m đ lún, t ng đ b n ch ng c t lên hàng ch c l n, t ng s c

ch u t i c a n n 3 ÷ 4 l n. S c ch ng c t không thoát n
1000kPa. Ph

c có th đ t t i

ng pháp này ít ph bi n khi x lý trên di n r ng và yêu c u

ph i có đ n v thi công chuyên nghi p [8].
C c đ t – vôi đ

c thi công b ng các máy chuyên d ng. L

cái ngoáy tr ng có đ

i khoan nh

ng kính 500mm đ t o l và làm đ t t i ra t i ch . Khi

khoan đ n đ sâu thi t k thì b t đ u phun vôi, vôi b t đ

c ch a trong xi lô

có dung tích 2,5m3, do áp l c kho ng 10at t o ra b i m t máy nén khí đ
đ y ra kh i xilô, qua ng d n b ng cao su và c n khoan l , chui ra t l nh
đ

ng kính 30mm

d

il

i khoan và phun vào đ t.

c


13

1.2.2.4. Gi i pháp tr xi m ng đ t
Quá trình tr n xi m ng vào đ t, lúc này xi m ng ch y u đóng vai trò là
ch t k t dính còn các h t đ t là c t li u. Khi tr n xi m ng vào trong đ t x y ra
hai quá trình [8]:
- Quá trình ki m;
- Quá trình th sinh.
hi u đ

c b n ch t quá trình hóa lý x y ra trong đ t, khi tr n xi m ng

vào trong đ t, đ u tiên chúng ta xem xét quá trình th y phân xi m ng.
Quá trình th y phân xi m ng:
Thành ph n chính c a xi m ng bao g m các Clinke ch y u sau:
- Silicat tri can xi:3CaOSiO 2 (C 3 S) chi m 37-38%;
- Silicat đi can xi:2CaOSiO 2 (C 2 S) chi m 15-37%;
- Aluminat tri canxi: 3CaOAl2O 3 (C 3 A) chi m 7-15%;

- Feroaluminat tetra canxi: 4CaOAl 2 O 3 .Fe 2 O 3 (C 4 AF) chi m 10-18%;
- Ngoài các h p ch t chính trên còn có MgO, CaO, CaSO 4 ...
Khi g p pha l ng (H 2 O) trong đ t, các Clinke b th y phân, trong s C 3 S
s b th y phân đ u tiên. S n ph m c a s th y phân C 3 S không ph i là c
đ nh mà ph thu c vào n ng đ CaO trong dung d ch n

c l r ng. Khi n ng

đ CaO<0.08g/l thì C 3 S b th y phân hoàn toàn t o ra Ca(OH) 2 và gel Silic;
Khi n ng đ CaO=0.08 ÷ 0.12 t o ra hydrosilicat canxi d ng CSH công th c
hóa h c (0.8-1.5)CaO.SiO 2 (0.5-0.25)H2O và Ca(OH) 2 . Khi trong dung d ch
có Ca(OH) 2 quá bão hòa thì C 3 S s b th y phân t o ra hydrosilicat caxi ki u
C 2 SH 2 , công th c hóa h c (1.7-2.0)CaO. SiO 2 (2.4-0.25)H 2 O và Ca(OH) 2
d ng r n.
S th y phân C 3 S đã t o ra môi tr

ng ki m cao và t o đi u ki n thu n

l i đ các h p ch t Clinke khác b t đ u th y phân. S n ph m th y phân C 2 S
c ng không ph i là c đ nh mà thay đ i ph thu c vào n ng đ pha l ng.
Trong đi u ki n n

c C 2 S s chuy n hóa thành CSH (B).


14

Các h p ch t C 2 A, C 4 (AF) c ng b th y phân và t o ra hydroaluminat
caxi và hydroferat caxi theo ph

ng trình hóa h c sau:

3CaO.Al 2 O 3 +6H 2 O=3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O
4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 + nH 2 O = 3CaO. Al 2 O 3 .6H 2 O + 4CaO.Fe 2 O 3 .mH 2 O
Ngoài ra, aluminat canxi còn tác d ng v i g c Sunphat có trong thành
ph n

c a

xi

m ng

đ

t o

ra

hydrosunfat

aluminat

canxi

(CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .31H 2 O).
K t qu c a s th y phân xi m ng cho ta các s n ph m:
- Hydrosilicat canxi

d ng CSH (B) và C 2SH 2 ;

- Hydroaluminat canxi: 3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O;
- Hydroferat caxi: 4CaO.Fe 2 O 3 .mH 2 O;
- Hydrosunphat aluminat canxi: 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .31H 2 O;
- Hydroxit canxi: Ca(OH) 2 và nhi u h p ch t khác.
Các s n ph m đ

c t o ra s k t tinh và t o nên đ b n c a đá xi m ng.

Vai trò l n nh t hình thành nên đ b n c a đá xi m ng là CSH (B)
Quá trình hóa lý x y ra khi tr n xi m ng vào trong đ t
Nguyên lý c b n c a vi c gia c đ t b ng xi m ng: xi m ng sau khi tr n
v i đ t s sinh ra m t lo t các ph n ng hóa h c r i d n đóng r n l i. Các
ph n ng c a chúng là: ph n ng th y phân và th y hóa xi m ng, tác d ng
c a các h t đ t v i các ch t th y hóa xi m ng, tác d ng cacbonnat hóa. Nhìn
chung khi tr n xi m ng vào trong đ t s x y ra hai quá trình: quá trình ki m
và quá trình th sinh.
Quá trình ki m: là quá trình th y phân và hydrat hóa xi m ng. C ch c a
quá trình này c ng gi ng nh quá trình tác d ng gi a xi m ng và n
trình ki m đ

c coi là quá trình ch y u hình thành nên đ b n c a đ t đ

c i t o. Quá trình ki m ban đ u t o ra m t l
pH c a môi tr

c. Quá

ng n

c

ng l n Ca(OH) 2 , làm t ng đ

c l r ng trong đ t, t o đi u ki n thúc đ y quá trình

th y phân các clinke th sinh.


15

Trong đ t, các h t sét có thành ph n khoáng v t ch y u là nhóm các
khoáng v t sét nh : hydromica, Caolinit và monmorionit. Thành ph n hóa
h c chính c a các khoáng v t này là các ôxít nhôm và silic (Al 2 O 3 và SiO 2 ).
đi u ki n bình th

ng các khoáng v t trên khá b n v ng, s hòa tan c a

Al 2 O 3 và SiO 2 r t kém, song trong môi tr

ng ki m có đ pH cao thì chúng

d b hòa tan d n đ n s phá h y các khoáng v t. Các ôxít nhôm và silíc
d ng hòa tan là y u t t o nên m t ph n v t li u g n k t đông c ng cà làm
t ng c

ng đ c a h n h p đ t – xi m ng. Quá trình th sinh x y ra ch m

ch p và trong m t th i gian dài, có th t i hàng n m.
1.2.2.5. Gi i pháp nén ch t đ t b ng đ m n n

Ph

ng pháp này th

ng đ

c ng d ng cho các lo i đ t cát, đ t sét, đ t

có tính lún s p và đ t đ p có có h s bão hòa G < 0,7.
ta th

ng dùng v t đ m có tr ng l

v t đ m th
không đ

nén ch t đ t, ng

ng 2.0 ÷ 4.0 t n r i trên chi u cao 4 ÷ 5m

ng làm b ng bê tông c t thép ho c gang. Tr ng l
c nh h n tr ng l

i

ng v t đ m

ng th tích nén ch t c a đ t, tr ng l

ng v t

đ m c ng ph i đ m b o đi u ki n đ cho áp l c t nh tác d ng lên m t ph ng
đ m nén c a đ t không nh h n 0.15kG/cm2 đ i v i đ t cát và 0.2kG/cm2 đ i
v i đ t sét [8].
1.2.3. Nhóm gi i pháp nh m truy n t i tr ng công trình xu ng l p đ t
ch u l c t t h n
1.2.3.1. Gi i pháp móng c c
Khi d

i l p đ t y u là l p ch u l c thì có th dùng móng c c. Nhi m v

ch y u c a móng c c là truy n t i tr ng t công trình xu ng các l p đ t
d

i m i c c và ra các l p đ t

xung quanh c c [10].

C c là b ph n k t c u ch t o b ng bê tông c t thép hay g đ

c dùng đ

t o móng c c. Móng c c là móng sâu và đ t h n móng nông. M c dù v y,
vi c dùng móng c c là c n thi t b o đ m công trình đ
tr

ng h p sau:

c an toàn trong các