PHÂN TÍCH CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẤC THẤM XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
--------***--------

PHẠM THỊ NGUYỆT

PHÂN TÍCH CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC
CỦA BẤC THẤM XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số

: 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS NGUYỄN HỒNG NAM
2. TS. NGUYỄN THÀNH CÔNG

Hà Nội – 2011


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Quí thầy cô, các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sĩ, và
các cán bộ công tác tại Khoa Công trình, Phòng Đào tạo ĐH và SĐH đã giúp
tôi hoàn thành Luận văn cũng như trong quá trình học tập tại Trường. Đặc
biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Hồng Nam và TS.

Nguyễn Thành Công đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này. Cuối cùng
tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp tại Viện Thủy công – Viện
KH Thủy lợi VN cũng như gia đình đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình
học tập và thực hiện luận văn.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 1
T
1

T
1

Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1

I.
T
1

T
1

T
1

T
1

II. Mục đích của đề tài ............................................................................................... 1

T
1

T
1

T
1

T
1

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..................................................... 2
T
1

T
1

T
1

T
1

IV. Kết quả dự kiến đạt được .................................................................................... 2
T
1

T

1

T
1

T
1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỀN ĐẤT YẾU VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ
T
1

LÝ NỀN ĐẤT YẾU ........................................................................................................... 3
T
1

1.1. Khái niệm về đất yếu ............................................................................................ 3
T
1

T
1

T
1

T
1

1.2. Một số sự cố công trình trên nền đất yếu ......................................................... 4

T
1

T
1

T
1

T
1

1.2.1. Sự cố sụt lún cầu Văn Thánh 2, đường Nguyễn Hữu Cảnh - TP.HCM ....4
T
1

T
1

T
1

T
1

1.2.2. Sự cố lún, nứt đốt hầm Thủ Thiêm ............................................................5
T
1

T

1

T
1

T
1

1.2.3. Sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ ...............................................................6
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3. Các phương pháp xử lý nền đất yếu.................................................................. 7
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3.1. Nhóm phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến
T
1

T
1

T
1

dạng của nền .............. .................................................................................................8
T
1

1.3.2. Nhóm phương pháp làm tăng độ chặt của đất nền ..................................13
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3.3. Nhóm phương pháp nhằm truyền tải trọng công trình xuống lớp chịu lực
T
1

T
1

T
1

tốt ..............................................................................................................................18
T
1

1.3.4. Nhóm phương pháp dùng đất có cốt........................................................21
T
1

T
1

T
1

T
1

1.3.5. Nhóm phương pháp xử lý bằng hóa lý ....................................................22
T

1

T
1

T
1

T
1

1.3.6. Giải pháp thiết bị thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu ...................23
T
1

T
1

T
1

T
1

1.4. Các yêu cầu đối với thiết kế địa kỹ thuật hiện nay ...................................... 32
T
1

T
1

T
1

T
1

1.5. Tóm tắt Chương 1 ............................................................................................... 32
T
1

T
1

T
1

T
1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM NỀN ĐẤT
T
1

YẾU SỬ DỤNG THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG ............................. 33
T
1

2.1. Giới thiệu ............................................................................................................... 33
T

1

T
1

T
1

T
1

2.2. Cơ sở lý thuyết bài toán cố kết thấm một hướng. ........................................ 33
T
1

T
1

T
1

T
1

2.2.1. Những giả thiết cơ bản của lý thuyết cố kết thấm một hướng.................34
T
1

T
1

T
1

T
1


2.2.2. Phương trình vi phân cố kết thấm một hướng .........................................34
T
1

T
1

T
1

T
1

2.3. Cơ sở lý thuyết bài toán cố kết thấm có thiết bị thoát nước thẳng
T
1

T
1

T
1

đứng ....... ........................................................................................................................... 36
T
1

2.3.1. Khái quát ..................................................................................................36
T
1

T
1

T
1

T
1

2.3.2. Lý thuyết khuếch tán của Rendulic và Carillo ........................................37
T
1

T
1

T
1

T
1

2.3.3. Lý thuyết đẳng biến dạng của Barron (1948) ..........................................38
T
1

T
1

T
1

T
1

2.3.4. Lý thuyết Hansbo (1981)-Phân tích có xét xáo trộn và sức cản giếng ....40
T
1

T
1

T
1

T
1

2.4. Mô phỏng 2 chiều vật thoát nước thẳng đứng .............................................. 40
T
1

T
1

T
1

T
1

2.4.1. Lý thuyết Hird và nnk (1992)-Phù hợp hình học và thấm.......................42
T
1

T
1

T
1

T
1

2.4.2. Lý thuyết Indraratna và nnk (1997) .........................................................43
T
1

T
1

T
1

T
1

2.4.3. Lý thuyết Chai và nnk (2001) ..................................................................44
T
1

T
1

T
1

T
1

2.5. Giới thiệu phần mềm Plaxis và cơ sở tính toán cố kết theo phương pháp
T
1

T
1

T
1

phần tử hữu hạn .............................................................................................................. 46

T
1

2.5.1. Giới thiệu phần mềm Plaxis ....................................................................46
T
1

T
1

T
1

T
1

2.5.2. Cơ sở tính toán cố kết theo phương pháp phần tử hữu hạn .....................46
T
1

T
1

T
1

T
1

2.6. Phân tích ổn định trượt tổng thể theo phương pháp phần tử hữu hạn... 51

T
1

T
1

T
1

T
1

2.7. Các phương pháp thiết kế bấc thấm ............................................................... 51
T
1

T
1

T
1

T
1

2.7.1. Điều kiện để nền đất yếu xử lý bằng bấc thấm ........................................51
T
1

T

1

T
1

T
1

2.7.2. Các bước thiết kế bấc thấm theo tiêu chuẩn TCXD 245-2000 ................52
T
1

T
1

T
1

T
1

2.7.3. Các bước thiết kế bấc thấm theo Yeung (1997) ......................................54
T
1

T
1

T
1

T
1

2.8. Tóm tắt Chương 2 ............................................................................................... 58
T
1

T
1

T
1

T
1

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐÊ BAO HẢI PHÒNG . 59
T
1

T
1

3.1. Giới thiệu công trình ........................................................................................... 59
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2. Tính toán ứng suất, biến dạng nền khi chưa xử lý nền ............................... 61
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.1. Mô phỏng .................................................................................................61
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.2. Trình tự thi công ......................................................................................62
T
1

T
1

T
1

T
1

3.2.3. Kết quả mô phỏng ....................................................................................63
T
1

T
1

T
1

T
1

3.3. Tính toán ứng suất, biến dạng nền khi xử lý nền bằng bấc thấm ............ 71

T
1

T
1

T
1

T
1

3.3.1. Mô phỏng bài toán xử lý nền bằng bấc thấm ............................................71
T
1

T
1

T
1

T
1

3.3.2. Kết quả mô phỏng ....................................................................................76
T
1

T

1

T
1

T
1

3.4. Tóm tắt Chương 3 ............................................................................................... 83
T
1

T
1

T
1

T
1


CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM
T
1

VIỆC CỦA BẤC THẤM ............................................................................................... 84
T
1

4.1. Khái quát ............................................................................................................... 84
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2. Ảnh hưởng của các phương pháp mô phỏng ................................................ 84
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2.1. Mô phỏng theo phương pháp Hird và nnk (1992) ..................................85
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2.2. Mô phỏng theo phương pháp Indraratna và Redana (1997) ....................85
T
1

T
1

T
1

T
1

4.2.3. Mô phỏng theo phương pháp Chai và nnk (2001) ..................................94
T
1

T
1

T

1

T
1

4.2.4. So sánh kết quả tính toán giữa các phương pháp ..................................103
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tham số .............................................................. 106
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.1. Ảnh hưởng của chiều dài bấc thấm .......................................................107
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách bấc thấm ..................................................114
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.3. Ảnh hưởng của độ xáo trộn ...................................................................116
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.4. Ảnh hưởng của hệ số thấm ngang .........................................................120
T
1

T
1

T
1

T
1

4.3.5. Ảnh hưởng của hệ số thấm trong vùng xáo trộn ...................................123
T
1

T
1

T
1

T
1

4.4. Tóm tắt chương 4............................................................................................... 126
T
1

T
1

T
1

T
1

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 128
T
1

T
1

5.1. Kết luận ................................................................................................................ 128
T
1

T
1

T
1

T
1

5.1.1. Những kết quả nghiên cứu của đề tài ....................................................128
T
1

T
1

T
1

T
1

5.1.2. Những vấn đề còn tồn tại .......................................................................130
T
1

T
1

T

1

T
1

5.2. Một số kiến nghị ................................................................................................. 130
T
1

T
1

T
1

T
1

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 132
T
1

T
1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hầm chui qua cầu Văn Thánh 2 đường Nguyễn Hữu Cảnh....................... 5
Hình 1.2: Hiện trường sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần thơ.......... ................................... 6
Hình 1.3: Xử lý nền đất yếu dùng đệm cát (Phạm Quang Tuấn, 2003).................... 9

Hình 1.4: Sơ đồ các dạng bệ phản áp thường được áp dụng (Phạm Quang
Tuấn, 2003)...................................................................................................... 12
Hình 1.5: Cọc cát trong nền đất yếu ......................................................................... 14
Hình 1.6: Dây chuyền công nghệ thi công trụ đất xi măng...................................... 15
Hình 1.7: Các ứng dụng của trụ đất xi măng trộn sâu.............................................. 16
Hình 1.8: Cột vật liệu rời.......................................................................................... 17
Hình 1.9: Trình tự thi công cọc khoan nhồi............................................................. 20
Hình 1.10: Móng cọc khoan nhồi............................................................................. 20
Hình 1.11: Dùng vải địa kỹ thuật gia cố nền đất yếu............................................... 21
Hình 1.10: Cách bố trí hệ thống giếng cát và tải trọng phụ tạm thời....................... 28
Hình 1.12: Các sơ đồ để tính toán giếng cát............................................................. 29
Hình 1.13: Mô hình nền xử dụng bấc thấm.............................................................. 31
Hình 2.1: Sơ đồ tính toán......................................................................................... 34
Hình 2.2: Mô hình phân tố đơn vị của một vật thoát nước được bao quanh bởi
trụ đất (Baron, 1948)........................................................................................ 37
Hình 2.3: Sơ đồ của trụ đất với vật thoát nước thẳng đứng (theo Hansbo, 1997).... 39
Hình 2.4: Chuyển đổi một phân tố đơn vị đối xứng trục thành điều kiện biến
dạng phẳng (phỏng theo Hird và nnk, 1992 và Indraratna và Redana, 1997).... 41
Hình 2.5: Ví dụ minh hoạ lưới PTHH theo Hird và nnk (1992) (Yildiz, 2009)....... 42
Hình 2.6: Ví dụ minh hoạ lưới PTHH theo Indraratna và Redana (1997) (Yildiz,
2009)................................................................................................................ 44
Hình 2.7: Xác định chiều dài tính toán bấc thấm trong các điều kiện thoát nước... 45


Hình 2.8: Ví dụ minh hoạ lưới PTHH theo Chai và nnk (2001) (Yildiz, 2009)...... 46
Hình 2.9: Sơ đồ bố trí bấc thấm............................................................................... 52
Hình 2.10: Sơ đồ bố trí bấc thấm dạng lưới ô vuông (theo Yeung, 1997)............... 55
Hình 2.11: Biểu đồ quan hệ giữa U r và (T’ r ) 1 (theo Yeung, 1977)...........................57
R

R

R

R

R

R

Hình 2.12: Quan hệ giữa α’ và n (theo Yeung, 1977).............................................. 58
Hình 3.1: Mặt cắt ngang điển hình tuyến đường và đê sông (đoạn đắp áp trúc
thân đê cũ)........................................................................................................ 59
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán của mặt cắt đường........................................................... 60
Hình 3.3: Mô phỏng bài toán.................................................................................... 61
Hình 3.4: Lưới phần tử hữu hạn............................................................................... 61
Hình 3.5: Biểu đồ các giai đoạn thi công................................................................. 63
Hình 3.6a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đất
đến cao trình +3m............................................................................................ 64
Hình 3.6b: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi xét
tải trọng của người và xe đi lại........................................................................ 65
Hình 3.6c: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đất
cố kết hoàn toàn............................................................................................... 65
Hình 3.7: Độ lún tại các điểm trên tim đường theo thời gian................................... 66
Hình 3.8a: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đắp đất đến cao trình +3m ........................................................................ 66
Hình 3.8b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi xét tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2...................................... 67
P

P

Hình 3.8c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đất cố kết hoàn toàn................................................................................... 67
Hình 3.9a: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi đắp đến cao trình đỉnh.................. 68
Hình 3.9b: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi xét tải trọng của người và xe
đi lại q = 20 kN/m2.......................................................................................... 69
P

P


Hình 3.9c: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi cố kết hoàn toàn............................ 69
Hình 3.9d: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian tại các điểm trên
đường tim đường............................................................................................. 70
Hình 3.10: Kết quả tính ổn định tại giai đoạn đắp đến cao trình +3m..................... 70
Hình 3.11: Sơ đồ các thông số tính toán bấc thấm................................................... 71
Hình 3.12: Mặt cắt ngang điển hình tuyến đường đê bao Hải Phòng khi xử lý
bằng bấc thấm.................................................................................................. 72
Hình 3.13. Mặt cắt tính toán mô phỏng theo Hird và nnk (1992)............................ 74
Hình 3.14: Lưới phần tử hữu hạn theo phương pháp Hird và nnk (1992)............... 74
Hình 3.15: Biểu đồ các giai đoạn thi công............................................................... 75
Hình 3.16a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đất
đến cao trình +3m............................................................................................ 77
Hình 3.16b: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi xét
tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2.................................................. 77
P

P

Hình 3.16c: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đất
cố kết hoàn toàn............................................................................................... 78
Hình 3.17: Độ lún tại các điểm trên đường tim đường theo thời gian..................... 78
Hình 3.18a: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đăp đất đến cao trình +3m.......................................................................... 79
Hình 3.18b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi xét tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2....................................... 79
P

P

Hình 3.18c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đất cố kết hoàn toàn................................................................................... 80
Hình 3.19a: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi đắp đến cao trình đỉnh +3m......... 81
Hình 3.19b: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi khi xét tải trọng của người và
xe đi lại q = 20 kN/m2....................................................................................... 81
P

P

Hình 3.19c: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi cố kết hoàn toàn.......................... 82


Hình 3.19d: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian tại các điểm
trên đường tim đường...................................................................................... 82
Hình 3.20: Kết quả tính ổn định tại giai đoạn đắp đến cao trình +3,0m................... 83
Hình 4.1: Mặt cắt tính toán mô phỏng theo Indraratna và Redana (1997)............... 86
Hình 4.2: Lưới phần tử hữu hạn theo phương pháp Indraratna và Redana (1997)..... 87
Hình 4.3a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đất
đến cao trình +3m............................................................................................ 88

Hình 4.3b: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi xét
tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2................................................... 89
P

P

Hình 4.3c: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đất
cố kết hoàn toàn............................................................................................... 89
Hình 4.4: Độ lún tại các điểm trên đường tim đường theo thời gian...................... 90
Hình 4.5a: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đắp đất đến cao trình +3m......................................................................... 90
Hình 4.5b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi xét tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2...................................... 91
P

P

Hình 4.5c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đất cố kết hoàn toàn................................................................................... 91
Hình 4.6a: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi đắp đến cao trình đỉnh +3m........... 92
Hình 4.6b: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi khi xét tải trọng của người và
xe đi lại q = 20 kN/m2....................................................................................... 93
P

P

Hình 4.6c: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi cố kết hoàn toàn............................ 93
Hình 4.6d: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian tại các điểm trên
đường tim đường.............................................................................................. 94
Hình 4.7: Mặt cắt tính toán mô phỏng theo Chai và nnk (2001).............................. 95

Hình 4.8: Lưới phần tử hữu hạn theo Chai và nnk (2001)....................................... 96
Hình 4.9a: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đắp đất
đến cao trình +3m............................................................................................ 97


Hình 4.9b: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi xét
tải trọng của người và xe đi lại (q = 20 kN/m2)................................................ 98
P

P

Hình 4.9c: Đường đẳng chuyển vị ngang trong thân và nền đường khi đất
cố kết hoàn toàn............................................................................................... 98
Hình 4.10: Độ lún tại các điểm trên đường tim đường theo thời gian...................... 99
Hình 4.11a: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đắp đất đến cao trình +3m.......................................................................... 99
Hình 4.11b: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi xét tải trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2.................................... 100
P

P

Hình 4.11c: Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng trong thân và nền đường
khi đất cố kết hoàn toàn................................................................................. 100
Hình 4.12a: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi đắp đến cao trình đỉnh +3m....... 101
Hình 4.12b: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi cố kết hoàn toàn khi xét tải
trọng của người và xe đi lại q = 20 kN/m2..................................................... 102
P

P

Hình 4.12c: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng dư khi cố kết hoàn toàn........................ 102
Hình 4.12d: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian tại các điểm trên
đường tim đường............................................................................................ 103
Hình 4.13: So sánh độ lún tại điểm C(0; 19,5) trong quá trình thi công tính toán
theo của 3 phương pháp................................................................................. 104
Hình 4.14: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng theo các giai đoạn đắp theo 3 phương
pháp................................................................................................................ 105
Hình 4.15: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng khi cố kết hoàn toàn theo 3 phương
pháp................................................................................................................ 106
Hình 4.16: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến lún của nền tại điểm E(0; 8,5)
(tính từ lúc bắt đầu cho đến khi đắp đến đỉnh).............................................. 109
Hình 4.17: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến lún của nền theo thời gian, tại
điểm E(0; 8,08).............................................................................................. 109
Hình 4.18: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
dư lớn nhất trong nền..................................................................................... 110


Hình 4.19: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến lún của nền, tại điểm E(0; 8,5)
(tính từ lúc bắt đầu đắp cho đến khi đắp đến đỉnh)....................................... 112
Hình 4.20: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến lún của nền theo thời gian,
tại điểm E(0; 8,08)......................................................................................... 112
Hình 4.21: Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
dư lớn nhất trong nền..................................................................................... 113
Hình 4.22: Ảnh hưởng của khoảng cách bấc thấm đến lún của nền theo thời gian,
tại điểm E(0; 8,08)......................................................................................... 115
Hình 4.23: Ảnh hưởng của khoảng cách bấc thấm đến tiêu tán áp lực nước lỗ
rỗng dư lớn nhất trong nền............................................................................ 116
Hình 4.24: Ảnh hưởng của độ xáo trộn đến lún của nền, tại điểm E(0; 8,08)
(tính từ lúc bắt đầu thi công cho đến khi đắp đên đỉnh)................................ 118

Hình 4.25: Ảnh hưởng của độ xáo trộn đến lún của nền theo thời gian, tại điểm
E(0; 8,08)....................................................................................................... 119
Hình 4.26: Ảnh hưởng của độ xáo trộn đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng dư lớn
nhất trong nền................................................................................................ 119
Hình 4.27: Ảnh hưởng của hệ số thấm ngang đến lún của nền, tại điểm E(0; 8,08)
(kể từ khi bắt đầu đến khi đắp đến đỉnh)........................................................ 121
Hình 4.28: Ảnh hưởng của hệ số thấm ngang đến lún của nền theo thời gian,
tại điểm E(0; 8,08)......................................................................................... 122
Hình 4.29: Ảnh hưởng của hệ số thấm ngang đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
dư lớn nhất trong nền..................................................................................... 122
Hình 4.30: Ảnh hưởng của hệ số thấm vùng xáo trộn đến lún của nền, tại điểm
E(0; 8,08) (vừa thi công xong)....................................................................... 124
Hình 4.31: Ảnh hưởng của hệ số thấm vùng xáo trộn đến lún của nền theo thời
gian, tại điểm E(0; 8,08)................................................................................. 125
Hình 4.32: Ảnh hưởng của hệ số thấm vùng xáo trộn đến tiêu tán áp lực nước
lỗ rỗng dư lớn nhất trong nền......................................................................... 125


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các đặc trưng cơ lý của các loại đất yếu................................................... 3
Bảng 3.1: Các thông số mô hình đất nền và đất đắp................................................ 62
Bảng 3.2: Độ lún và thời gian cố kết tại các điểm trong nền dọc tim đường khi độ
cố kết đạt 90 và 100%...................................................................................... 64
Bảng 3.3: Các tham số mô hình đất đắp và đất nền theo mô hình Mohr-Coulomb.... 73
Bảng 3.4: Độ lún và thời gian cố kết tại các điểm trong nền dọc tim đường khi độ
cố kết đạt 90 và 100%...................................................................................... 76
Bảng 4.1: Các tham số mô hình đất đắp và đất nền theo mô hình Mohr-Coulomb.... 86
Bảng 4.2: Độ lún và thời gian cố kết tại các điểm trong nền dọc tim đường khi độ
cố kết đạt 90 và 100%...................................................................................... 88
Bảng 4.3: Các tham số mô hình đất đắp và đất nền theo mô hình Mohr-Coulomb.... 94

Bảng 4.4: Độ lún và thời gian cố kết tại các điểm trong nền dọc tim đường khi độ
cố kết đạt 90 và 100%...................................................................................... 97
Bảng 4.5: So sánh kết quả tính độ lún cực đại (m) theo 3 phương pháp tại các
giai đoạn thi công khác nhau.......................................................................... 103
Bảng 4.6: Kết quả tính lún tại điểm C(0; 19,5) của 3 phương pháp....................... 104
Bảng 4.7: So sánh kết quả tính áp lực nước lỗ rỗng dư lớn nhất (kPa) theo 3
phương pháp tại các giai đoạn thi công khác nhau........................................ 105
Bảng 4.8: Các tham số thiết kế bấc thấm khi chiều dài thay đổi theo phương
pháp Hird và nnk (1992)............................................................................... 107
Bảng 4.9: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08).......................... 108
Bảng 4.10: Các tham số thiết kế bấc thấm khi chiều dài thay đổi theo Indraratna
và Redana (1997)........................................................................................... 110
Bảng 4.11: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08)........................ 111


Bảng 4.12: Các tham số thiết kế bấc thấm khi khoảng cách thay đổi theo Hird
và nnk (1992)................................................................................................. 114
Bảng 4.13: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08)........................ 115
Bảng 4.14: Các tham số thiết kế bấc thấm khi độ xáo trộn thay đổi theo phương
pháp Hird và nnk (1992)................................................................................ 116
Bảng 4.15: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08)....................... 118
Bảng 4.16: Các tham số thiết kế khi hệ số thấm ngang thay đổi theo phương
pháp Hird và nnk (1992)................................................................................ 120
Bảng 4.17: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08)........................ 121
Bảng 4.18: Các tham số thiết kế khi hệ số thấm trong vùng xáo trộn thay đổi
theo phương pháp Hird và nnk (1992)........................................................... 123
Bảng 4.19: Độ lún và thời gian cố kết của nền tại điểm E(0; 8,08)........................ 124


-1-

MỞ ĐẦU
I.

Tính cấp thiết của đề tài
Nền đất yếu là một trong những yếu tố hàng đầu gây ra các sự cố cho các công

trình nói chung và công trình thủy lợi nói riêng, dẫn đến những thiệt hại về người và
của. Nền đất yếu phân bố rộng ở đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng sông Cửu Long.
Mặt khác, đây là hai khu vực có tốc độ phát triển kinh tế xã hội nhanh, mật độ xây
dựng các khu công nghiệp, khu đô thị mới, các công trình giao thông, công trình
thủy lợi không ngừng tăng; vì thế, khi công trình gặp sự cố nó kéo theo rất nhiều
yếu tố bị ảnh hưởng, càng làm tăng thiệt hại. Tiêu biểu cho các sự cố công trình do
nền đất yếu gây nên như sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ vào tháng 9 năm 2007 gây
thiệt hại nghiêm trọng về người và của, nguyên nhân là do lún lệch đài móng trụ
tạm; Sự cố cầu Văn Thánh 2, quận Bình Thạnh bị nứt, lún sâu tới hàng mét, sau
nhiều lần sửa chữa vẫn không có kết quả đáng kể. Đặc biệt đối với các công trình
thủy lợi như các hệ thống hồ chứa đê bao dù nhỏ hay lớn khi sự cố xảy ra vùng bán
kính ảnh hưởng rất lớn không những gây ra thiệt hại về người và của mà còn làm
ảnh hưởng đến môi trường; gần đây nhất vào ngày 4 tháng 1 năm 2010 đoạn đê bao
dọc theo Rạch Võ (phường Hiệp Bình Chánh Q.Thủ Đức, TPHCM) bị vỡ làm 200
hộ dân bị ngụp lặn trong nước, nguyên nhân dẫn đến sự cố là do việc sử lý nền
không đúng yêu cầu. Để tránh được những hư hỏng gây thiệt hại lớn và ảnh hưởng
xấu tới đời sống xã hội, trước khi xây dựng bất cứ công trình gì việc đánh giá khả
năng chịu tải, biến dạng dưới tác dụng tải trọng, xử lý nền trong vùng đất yếu là một
vấn đề quan trọng và hết sức cấp thiết.
II. Mục đích của đề tài
Đề tài có mục đích nghiên cứu, phân tích các nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến sự
làm việc của bấc thấm được sử dụng xử lý nền đất yếu.

-2III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Thu thập, phân tích các tài liệu đã có trong vùng dự án.
Mô phỏng bài toán cố kết thấm nền đất yếu được xử lý bằng bấc thấm theo
phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Plaxis.
Đề tài tập trung nghiên cứu và áp dụng tính toán cho công trình đê bao Hải
Phòng.
IV. Kết quả dự kiến đạt được
Phân tích được các nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến sự làm việc của bấc thấm
xử lý nền đất yếu như: chiều sâu cắm bấc, khoảng cách bấc, độ xáo trộn, sức cản, hệ
số thấm ngang.
Đề xuất giải pháp thiết kế hiệu quả khi sử dụng bấc thấm xử lý nền công trình
đê bao Hải Phòng.


-3-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỀN ĐẤT YẾU VÀ
CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Khái niệm về đất yếu
Đất yếu có khả năng chịu tải nhỏ (0,5÷1 daN/cm2); Tính nén lún lớn
P

P

(a > 0,1 cm2/kg), hệ số rỗng lớn (e > 1); Mô đun biến dạng thấp (E 0 < 50 daN/cm2);
P

P

R

R

P

P

Khả năng chống cắt bé (ϕ, c bé); khả năng thấm nước bé; hàm lượng nước trong đất
cao, độ bão hòa nước G > 0,8 dung trọng bé.
Đất yếu có thể là đất sét yếu, đất cát yếu, bùn, than bùn và đất hữu cơ, đất
thải,…Đất yếu được tạo thành ở lục địa (tàn tích, sườn tích, do gió, …), ở vùng vịnh
(cửa sông, tam giác châu, vịnh biển) hoặc ở biển (khu vực nước nông). Chiều dày
lớp đất yếu thay đổi có thể từ một vài mét đến 35 ÷ 40 m.
Các đặc trưng địa kỹ thuật của đất yếu được quyết định bởi chính các thành
phần khoáng vật sét cấu tạo đất và cấu trúc nguyên tử của đất. Các đặc trưng cơ lý
nền đất yếu tham khảo Bảng 1.1 (Nguyễn Quang Chiêu và Nguyễn Xuân Đào,
2004).
Bảng 1.1: Các đặc trưng cơ lý của các loại đất yếu
Các đặc trưng

Than bùn

Đất hữu cơ

Bùn

Đất sét mềm

Hàm lượng nước ω (%)

200 ÷1000

100 ÷ 200

60 ÷150

30 ÷100

Hệ số rỗng ε

3.0 ÷10.0

2.0 ÷3.0

1.5 ÷3.0

1.2 ÷2.0

Độ rỗng n

0.75 ÷0.9

0.7 ÷0.8

0.6 ÷0.75

0.55 ÷0.7

Độ nén lún C c /(1+ε)

0.4 ÷0.8

0.2÷0.35

0.25 ÷0.4

0.15 ÷0.3

Hệ số thấm k (m/s)

10-4 ÷10-9

10-6 ÷10-9

10-7 ÷10-9

10-9 ÷10-11

Hệ số cố kết C v (m2/s)

10-6 ÷10-7

10-6 ÷10-8

10-7 ÷10-8

10-7 ÷10-9

Lực dính không thoát

nước C u (kPa)

10 ÷50

10 ÷50

10 ÷50

10 ÷50

Suất biến đổi của C u
λ=∆C u /∆σ’

0.5

0.2 ÷0.3

0.2 ÷0.3

0.2 ÷0.3

R

R

R

R

R

P

P

P

R

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

R

R

R

P

P

R


-4Khối lượng thể tích khô
(T/m3)

0.1 ÷0.5

0.5 ÷1.0

0.7 ÷1.5

1.0 ÷1.6

Khối lượng thể tích các
hạt (T/m3)

1.4 ÷2.0

2.0 ÷2.6

2.4 ÷2.7

2.6 ÷2.7

P

P

P

P

Do vậy khi xây dựng công trình trong vùng có nền đất yếu trên, để công trình
làm việc bình thường thì cần phải gia cố và xử lý nền.
1.2.

Một số sự cố công trình trên nền đất yếu
Những sự cố thường gặp của công trình khi xây dựng trên nền đất yếu là: lún

nhiều, lún không đều và lún kéo dài gây ảnh hưởng đến kết cấu phần trên công trình
và các công trình lân cận.
Dưới đây là một số sự cố công trình nghiêm trọng xảy ra gần đây mà nguyên
nhân sự cố là do nền đất yếu.
1.2.1. Sự cố sụt lún cầu Văn Thánh 2, đường Nguyễn Hữu Cảnh - TP.HCM
Dự án đường Nguyễn Hữu Cảnh, quận Bình Thạnh do Công ty Thanh niên
xung phong (thuộc Lực lượng thanh niên xung phong TP HCM) làm chủ đầu tư. Độ
dài suốt tuyến gần 3,7 km. Điểm đầu tuyến tại giao lộ đường Tôn Đức Thắng, quận
1, kết thúc tại khu vực chân cầu Sài Gòn với 3 cây cầu trên tuyến: Thị Nghè 2, Văn
Thánh 2 và vượt nút giao thông đầu cầu Sài Gòn.
Đường Nguyễn Hữu Cảnh đứng đầu trong số những địa chỉ thường xuyên ngập
lụt ở Thành phố Hồ Chí Minh. Nguyên nhân bị ngập chủ yếu do lún quá mức, thấp
hơn cao độ cần thiết chống triều cường. Một kết quả đo đạc của Phân viện Khoa
học công nghệ xây dựng cùng Cục giám định và quản lý công trình giao thông cho
thấy, năm 2004 độ lún lớn nhất của đường là 57cm, một năm sau lún đến 70÷80cm.
Trung bình mỗi tháng, mặt đường lún khoảng 3,3÷8mm. Độ lún thực tế của nền
đường nhiều hơn, kéo dài hơn so với dự kiến của thiết kế. Nguyên nhân ở đây là do
công tác xử lý nền đã không được thực hiện.

-5Nằm trên đường Nguyễn Hữu Cảnh, cầu Văn Thánh 2 từ khi đưa vào sử dụng
năm 2002 liên tục gặp sự cố lún, nứt, sụt lở. Quan trắc nền đường dẫn vào cầu từ
tháng 2/2003 đến nay cho thấy điểm có độ lún lớn nhất trong tháng là 3 cm/tháng, còn
lại là 2 cm/tháng, có đoạn lún đến 50 cm so với thiết kế. Cục giám định và quản lý công
trình giao thông nhận định, hiện tượng chuyển dịch ngang của mố cầu là do thi công xử
lý nền, đắp các đường dẫn lên cầu không đúng quy trình thiết kế được duyệt. Cụ thể
như bỏ qua công đoạn đắp đất gia tải chờ lún, thi công nhanh để kịp tiến độ.
Thêm vào chi phí để khắc phục những sự cố này đã đẩy mức đầu tư Dự án lên
cao. Tổng vốn đầu tư xây dựng ban đầu dự án cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh là 278
tỷ đồng, sau được điều chỉnh thành hơn 419 tỷ đồng. Ngày 30/7/2007 UBND TP
HCM chi hơn 141 tỷ đồng sửa chữa cho riêng cầu Văn Thánh và đường dẫn 2 đầu
cầu. Chi phí bồi thường cho 57 hộ dân bị nứt nhà khoảng gần 4 tỷ đồng.

Hình 1.1: Hầm chui qua cầu Văn Thánh 2 đường Nguyễn Hữu Cảnh
()
1.2.2. Sự cố lún, nứt đốt hầm Thủ Thiêm
Hầm Thủ Thiêm nằm dưới đáy sông Sài Gòn thuộc Dự án đại lộ Đông Tây, là
công trình ngầm vượt sông đầu tiên ở Việt Nam. Theo thiết kế, đường ngầm này bắt


-6đầu chui xuống đất bởi 2 đoạn dẫn ở hai bờ quận 1 và quận 2, với độ nghiêng 4%.
Với tổng vốn đầu tư gần 10.000 tỷ đồng, hầm sẽ dìm dưới lòng đất bằng 4 đốt, mỗi
đốt dài 93 m, rộng 33 m, cao 9 m, ở độ sâu xấp xỉ 14 m so với mặt nước giữa sông
Sài Gòn. Dự kiến đầu năm 2010, hầm Thủ Thiêm chính thức được vận hành. Giữa
năm 2008, cơ quan chức năng đã phát hiện nứt rạn bê tông trên bề mặt và một số
vết nứt xuyên các đốt hầm dìm. Ngoài ra hầm chữ U - hầm dẫn xuống 4 đốt hầm
Thủ Thiêm cũng đang bị lún với tốc độ 10 mm/tháng.
1.2.3. Sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ
Sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần Thơ xảy ra vào ngày 26 tháng 9 năm 2007, tại xã

T
1

T
1

T
1

T
1

Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long, là thảm họa cầu đường và tai nạn xây
T
1

T
1

T
1

T
1

T
1

T
1

dựng nghiêm trọng nhất tại Việt Nam. Hai nhịp cầu dẫn cao khoảng 30 m giữa ba
T
1

T
1

trụ cầu đang được xây dựng thì bị đổ sụp, kéo theo giàn giáo cùng nhiều công nhân,
kỹ sư đang làm việc xuống đất. Đến ngày 2 tháng 7 năm 2008, Bộ trưởng Xây dựng
Nguyễn Hồng Quân đã báo cáo Chính phủ kết quả điều tra sự cố sập nhịp dẫn cầu
T
1

T
1

Cần Thơ là do lún lệch đài móng trụ tạm.

Hình 1.2: Hiện trường sự cố sập nhịp dẫn cầu Cần thơ
()


-7Theo kết quả điều tra, sự cố xảy ra trong quá trình thi công tại hai nhịp neo của
cầu Cần Thơ, mỗi nhịp dài 40m. Qua kiểm tra địa chất, hàng cọc gần phía trụ P14
có mũi cọc tựa trên lớp cát xốp và hàng cọc gần phía trụ P13 có mũi cọc tựa trên lớp
cát chặt vừa. Điều này dẫn tới hàng cọc gần trụ P14 bị lún nhiều hơn hàng cọc gần
trụ P13 làm đài móng trụ tạm T13 nghiêng về trụ P14. Độ lún lệch theo tính toán
đạt 12mm gây mất ổn định trụ tạm T13 và sau đó là sự sụp đổ của các kết cấu bên
trên (tài liệu Ủy ban Quốc gia điều tra sự cố).

1.3.

Các phương pháp xử lý nền đất yếu
Đối với nền đất yếu để xây dựng các công trình 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 nhẹ hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số môđun
biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất. v.v…. Đối với các công trình thủy lợi,
việc sử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối
đất đắp.
Đối với những công trình xây dựng trên nền đất yếu thường có hai biện pháp
giải quyết.
Biện pháp kết cấu bên trên công trình để làm tăng độ cứng, bao gồm việc chọn
sơ đồ kết cấu hợp lý, bố trí khe lún, cấu tạo các gối tựa cứng, chọn loại móng và độ
sâu chôn móng thích hợp.
Biện pháp thứ hai là gia cố nhân tạo nền đất yếu để tăng sức chịu tải, giảm khả
năng biến dạng. Hướng giải quyết này gồm có các nhóm phương pháp như: Nhóm
phương pháp nhằm cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền
(dùng đệm cát, đệm sỏi, đệm đất, bệ phản áp…), nhóm phương pháp làm tăng độ
chặt của đất nền (dùng cọc cát, cọc vôi, nén trước bằng tải trọng tĩnh, nén chặt đất
trên mặt và dưới sâu, làm chặt đất bằng năng lượng nổ…), nhóm phương pháp
nhằm truyền tải trọng công trình xuống lớp chịu lực tốt (móng cọc, móng trụ,
giếng chìm), nhóm phương pháp đất có cốt (dùng các dải kim loại, vải địa kỹ


-8thuật…), nhóm phương pháp xử lý bằng hóa lý (phụt vữa ximăng, silicat hóa, điện
thấm, điện hóa học…).
Tùy theo điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng và
tính chất sử dụng của công trình để chọn biện pháp xử lý thích hợp. Đối với những
công trình quan trọng cần phải kết hợp cả hai biện pháp trên.

Trong phạm vi đề tài này chỉ giới thiệu các phương pháp của biện pháp thứ hai:
Gia cố nhân tạo nền đất yếu.
1.3.1. Nhóm phương pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến
dạng của nền
Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn (thường nhỏ hơn 3m) nằm trực tiếp
dưới móng công trình thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý nhân tạo như đệm cát,
đệm đá hoặc bệ phản áp, … để gia cố đất nền. Việc thay thế lớp đất yếu bằng đệm
cát, đệm đá… có tác dụng tăng khả năng chịu lực của nền, giảm bớt độ lún toàn bộ
và lún không đều, đồng thời tăng nhanh quá trình cố kết, giảm kích thước và chiều
sâu chôn móng.

a) Lớp đệm cát có chiều dày không đổi. Áp dụng ở nơi có lớp đất yếu
mỏng nhưng tương đối chặt, cường độ không quá thấp.

b) Lớp đệm cát ở giữa dày, hai bên mỏng. Được áp dụng ở nơi có lớp
bùn tương đối dày. Ở giữa chịu ứng suất lớn, hai bên chịu ứng suất nhỏ.


-9-

c) Lớp đệm cát ở giữa mỏng, hai bên dày. Được áp dụng ở nơi có lớp đất
yếu thay đổi. Làm dày ở hai bên có tác dụng để không cho bùn bị đẩy
sang và nếu nằm trên đất cứng thì có thể đắp bằng đá.
Hình 1.3: Xử lý nền đất yếu dùng đệm cát (Phạm Quang Tuấn, 2003).
Dùng lớp đệm cát việc thi công đơn giản hơn nhưng thời gian đắp đất tương đối
lâu (vì thường kết hợp với giải pháp xây dựng theo từng giai đoạn).
Phương pháp này thích hợp được sử dụng trong các điều kiện sau:
- Chiều cao nền đất đắp từ (6,0÷9,0) mét và lớp đất yếu không quá dày.
- Có nguồn khai thác cát ở gần và dễ vận chuyển.
Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hơn 3,0 mét hoặc nước ngầm có áp lực tác dụng

trong phạm vi lớp đệm cát, không nên áp dụng các biện pháp xử lý này.
Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn thì khối lượng đào đất hoặc nạo vét chuyển đi sẽ
tăng lên. Còn khi nước ngầm có áp lực xuất hiện thì cát trong lớp đệm có khả năng
di động, đồng thời gây ra độ lún phụ thêm dưới móng công trình. Lớp đệm cát được
thi công sau khi đã đào bỏ một phần lớp đất yếu. Có thể bố trí theo các dạng mặt cắt
như trên Hình 1.3.
Chiều dày của lớp đệm cát trong trường hợp trên phụ thuộc vào ứng suất của
nền đất đắp tác dụng lên trên mặt lớp cát. Cát làm đệm được thi công trải ra thành
từng lớp, chiều dày của mỗi lớp phụ thuộc vào thiết bị đầm nén.
Cát để dùng làm lớp đệm tốt nhất là dùng các hạt lớn và các hạt vừa, không lẫn
đất bụi. Với một số nền không quan trọng lắm và không có mực nước ngầm ở cao
thì có thể sử dụng đệm cát đen để hạ giá thành.


- 10 Cát sau khi đầm nén xong phải kiểm tra độ chặt tại hiện trường bằng phao
Kôvalep, phương pháp cân trong nước hoặc phương pháp xuyên.
Việc thi công lớp đệm cát rất đơn giản. Chỉ cần dùng mái ủi san lấp, không cần
các thiết bị thi công đặc biệt khác. Cần khống chế cẩn thận chuyển vị ngang và độ
lún khi thi công. Trước khi đắp lớp cát đầu tiên, nếu không vét được bùn thì cần lót
một lớp bó cành cây (hoặc vải Địa kỹ thuật) để cát hoặc đá khỏi bị chìm vào lớp
bùn.
Chuyển vị ngang trung bình mỗi ngày không quá 4,0÷6,0 mm, khống chế trong
khoảng 1,0 cm/ngày là có thể đảm bảo nền đường ổn định.
Đối với nền đường, nền đất đắp nằm trên vùng bùn lầy thì việc áp dụng bệ phản
áp để khống chế khả năng phát triển của vùng biến dạng dẻo do lớp đất yếu gây ra,
chống trượt hai bên là một trong những biện pháp xử lý có hiệu quả nhất.
Bệ phản áp đóng vai trò như một đối trọng làm tăng độ ổn định, cho phép đắp
nền đường với chiều cao lớn hơn. Do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời
gian ngắn, có tác dụng phòng lũ, chống sóng và chống thấm nước.
Giải pháp này không làm rút bớt được thời gian lúc đất cố kết và không giảm

được độ lún, còn tăng thêm khả năng nén lún (do phụ thêm tải trọng của bệ phản áp
ở hai bên đường). Nó có nhược điểm là khối lượng đất đắp lớn và diện tích chiếm
đất nhiều. Phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ cũng như khối
lượng quỹ đất dồi dào, khoảng cách vận chuyển không bị hạn chế về phạm vi.
Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đất yếu là than bùn loại III và
bùn sét, vật liệu dùng là các loại đất hoặc cát thông thường. Trong trường hợp khó
khăn có thể sử dụng cả đất lẫn hữu cơ.
Xác định kích thước là vấn đề mấu chốt trong việc tính toán và thiết kế bệ phản
áp. Nhiều phương pháp dựa vào giả thiết khác nhau nhưng chỉ gần đúng. Có tác giả
dựa vào sự hình thành vùng biến dạng dẻo phát triển ở hai bên công trình. Người
khác dựa vào giả thiết mặt trượt của đất nền có dạng hình trụ tròn. Cũng có tác giả


- 11 tính toán dựa theo lý luận cân bằng giới hạn để xác định mặt trượt và suy ra trạng
thái giới hạn của đất nền. Để đơn giản hơn trong tính toán, một số tác giả dựa vào
điều kiện khống chế ứng suất ngang để quyết định kích thước của bệ phản áp.
Với các công trình nền đường, nền đất đắp,… phương pháp tính toán kích
thước bệ phản áp dựa vào sự phát triển của vùng biến dạng dẻo được áp dụng nhiều
hơn. Tăng chiều rộng của bệ phản áp, hệ số an toàn sẽ tăng lên.
Theo kinh nghiệm của Trung Quốc thì:
- Chiều cao bệ phản áp H pa > 1/3 lần chiều cao nền đường H nđ
R

R

R

- Bề rộng của bệ phản áp L pa = (2/3÷3/4) lần chiều dài truồi đất
R

R

Theo toán đồ của Pilit thì:
- Chiều cao bệ phản áp H pa = (40÷50)% chiều cao nền đường H nđ
R

R

R

- Bề rộng của bệ phản áp L pa = (2÷3) lần chiều dày lớp đất yếu D.
R

R

a) Bệ phản áp làm tăng độ chôn sâu của nền đường hay công trình đất đắp, được
áp dụng khi nền đường hay công trình đất đắp có dạng hình thang.
- Chiều cao bệ phản áp H pa =(1/3÷1/2) lần chiều cao nền đất đắp H nđ .
R

R

R

R

- Bề rộng của bệ phản áp L pa mỗi bên nhất thiết phải vượt quá phạm vi của cung
trượt trụ tròn nguy hiểm nhất từ 1,0÷3,0m.
R

R


- 12 -

b) Bệ phản áp làm xoải mái dốc taluy của nền đường hay công trình đất đắp, được
áp dụng khi nền đường hay nền công trình đất đắp có dạng hình tam giác hay
gần với hình tam giác.
- Chiều cao bệ phản áp H pa = (1/5÷2/5) lần chiều cao nền đất đắp H nđ .
R

R

R

R

- Bề rộng của bệ phản áp b pa = 1/3 b.
R

R

Hình 1.4: Sơ đồ các dạng bệ phản áp thường được áp dụng
(Phạm Quang Tuấn, 2003).
Bệ phản áp được đắp cùng một lúc với việc xây dựng nền đất đắp chính. Nếu
xe máy thường xuyên đi lại trên đó, phần dưới của bệ phản áp phải được đắp bằng
vật liệu thấm nước và cần đầm lèn cho cẩn thận.
Chiều cao của bệ phản áp không được quá lớn để có thể lại gây trượt trồi (mất
ổn định) đối với chính phần đất đắp. Khi thiết kế thường giả thiết chiều cao bệ phản
áp bằng chiều cao của nền đất đắp rồi nghiệm toán ổn định theo phương pháp mặt

trượt trụ tròn. Chiều cao trung bình bệ phản áp lấy từ (1,5÷2,0) mét. Độ chặt đất đắp
nên đạt K ≥ 0,9 (đầm nén tiêu chuẩn).
Ưu điểm của phướng pháp là thi công đơn giản, nhanh gọn, tận dụng được
nguồn quỹ đất khai thác ngay tại địa phương
Nhược điểm là khối lượng đất đắp lớn, chiếm nhiều diện tích đất tự nhiên,
không phù hợp đối với các loại đất yếu là than bùn và bùn sét. Đồng thời hoàn toàn
không phù hợp với những khu vực thi công phải vận chuyển đất đắp từ nơi khác