Nghiên cứu các giải pháp nền móng các công trình cho vùng kinh tế ven biển tỉnh thái bình (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN VĂN NGHĨA

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG
CÁC CÔNG TRÌNH CHO VÙNG KINH TẾ VEN BIỂN
TỈNH THÁI BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------------NGUYỄN VĂN NGHĨA
KHÓA: 2017-2019

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG
CÁC CÔNG TRÌNH CHO VÙNG KINH TẾ VEN BIỂN
TỈNH THÁI BÌNH
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬTXÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. NGUYỄN CÔNG GIANG
2. PGS. TS. TRẦN THƯƠNG BÌNH
XÁC NHẬN
CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Sau hai năm theo học chương trình đào tạo cao học, chuyên ngành Kỹ
thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp trường Đại học Kiến Trúc
Hà Nội khóa 2017-2019, tôi đã hoàn thành luận văn thạc sỹ với đề tài:
“Nghiên cứu các giải pháp nền móng các công trình cho vùng kinh tế ven
biển tỉnh Thái Bình”
Trong quá trình triển khai nghiên cứu gặp không ít khó khăn trở ngại,
nhưng Tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Công Giang và PGS.TS Trần
Thương Bình – Các thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trực tiếp cũng như tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin trân
trọng cảm ơn các Thầy cô giáo, các cán bộ Khoa Sau Đại học Trường Đại học
Kiến trúc Hà Nội cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình về mọi
mặt trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này!
Đề tài là kết quả của sự cố gắng nỗ lực của tôi trong suốt thời gian qua,
nhưng do thời gian thực hiện có hạn cùng các tác động khách quan nên không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của

những người quan tâm để đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện và có thể áp
dụng vào thực tế.
Tôi xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 19 tháng 4 năm 2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Nghĩa


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
riêng tôi.
Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu nêu trong Luận văn là trung
thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, ngày 19 tháng 4 năm 2019
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Nghĩa


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan

Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục hình, sơ đồ, đồ thị

Danh mục các bảng, biểu
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1

* Lý do chọn đề tài............................................................................................1
* Mục đích nghiên cứu......................................................................................2
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................3
* Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................3
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................3
* Cấu trúc luận văn............................................................................................4
NỘI DUNG ...................................................................................................... 6
CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG
CÔNG TRÌNH ................................................................................................ 5
1.1. Nền móng công trình xây dựng ............................................................... 5
1.1.1. Nền và các dạng nền ............................................................................. 5
1.1.2. Xử lý nền .............................................................................................. 7
1.2. Móng của các công trình xây dựng và một số vấn đề............................. 12
1.2.1. Móng nông ......................................................................................... 13
1.2.2. Móng sâu ............................................................................................ 14
1.2.3. Các vấn đề của móng cọc ................................................................... 15
1.3. Sức chịu tải của và biến dạng đất nền .................................................... 23
1.3.1. Các quan điểm sự mang tải của nền .................................................... 23
1.3.2. Các tính toán biến dạng ...................................................................... 26


1.4. Khảo sát và thiết kế nền móng ............................................................... 28
1.4.1. Nội dung cơ bản thực hiện trong thiết kế nền móng ............................ 28
1.4.2. Các tính toán biến dạng ...................................................................... 33
CHƯƠNG 2:

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

TRONG KHU KINH TẾ VEN BIỂN THÁI BÌNH ....................................... 37
2.1. Cơ sở địa chất công trình ....................................................................... 37

2.1.1. Khái quát về sự hình thành các cấu trúc địa chất khu vực dự án trong
vùng châu thổ sông Hồng ............................................................................. 37
2.1.2. Địa tầng khái quát của khu vực........................................................... 40
2.2. Thành phần cấu trúc và đặc tính cơ lý của đất nền trong dự án .............. 42
2.2.1. Các trầm tích hệ tầng Thái Bình QIV3tb............................................... 42
2.2.2. Các trầm tích thành tạo trước hệ tầng Thái Bình QIV3tb ...................... 50
2.3. Phân chia đia chất công trình lãnh thổ để lựa chọn giải pháp nền móng 54
2.3.1. Nguyên tắc phân chia ......................................................................... 54
2.3.2. Kết quả phân chia lãnh thổ khu vực nghiên cứu.................................. 59
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HỢP LÝ CHO CÁC DẠNG CÔNG
TRÌNH CỦA KHU KINH TẾ ....................................................................... 64
3.1. Cơ sở xác lập các giải pháp nền móng hợp ............................................ 64
3.1.1. Xác định vị trí các công trình trong các khoảnh cấu trúc nền………...64
3.1.2. Nhận xét về giải pháp móng ở giai đoạn thiết kế sơ bộ ....................... 67
3.2. Tính toán xác định sơ bộ giải pháp nền móng ........................................ 72
3.2.1. Cơ sở tải trọng và công cụ tính toán................................................... 72
3.2.2. Kết quả luận chứng lựa chọn ............................................................. 79
3.2.3. Nhận xét về các giải pháp nền móng cho các công trình ..................... 84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN.


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tên đầy đủ

CP

Chính phủ

CCN

Cụm công nghiệp

KCN

Khu công nghiệp

KKT

Khu kinh tế

NĐ

Nghị định

Ttg

Thủ tướng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

QĐ

Quyết định

QC

Quy chuẩn

VLXD

Vật liệu xây dựng

VBA

Visual Basic for Applications

XMĐ

Xi măng đất


DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
Số hiệu

Tên hình

hình
Hình 1.1

Đường cong P-S.

Hình 2.1

Bản đồ địa chất vùng đồng bằng Bắc Bộ.

Hình 2.2

Mặt cắt tướng đá các thành tạo Đệ Tứ khu vực Hải Phòng.

Hình 2.3

Lát mỏng mbQIV3tb2

Hình 2.4

Lát mỏng aQIV3tb 2

Hình 2.5

Lát mỏng aQIV3tb1

Hình 2.6

Điện tử quét mQIV3tb1

Hình 2.7

Chụp lát mỏng mQIV3tb1

Hình 2.8

Hình 3.1

Chụp mẫu dưới kính hiển vi điện tử quét phóng đại 2000 lần,
chụp bề mặt 1 hạt.
Bản đồ phân vùng khu vực lựa chọn ranh giới khu kinh tế
gắn với vành đai kinh tế vịnh Bắc Bộ.

Hình 3.2

Sơ đồ tổ chức không gian khu kinh tế.

Hình 3 .3

Ảnh vị tinh địa hình khoảnh 1.

Hình 3.4

Ảnh chụp vệ tinh bề mặt địa hình khoảnh 2.

Hình 3.5

Ảnh chụp vệ tinh bề mặt địa hình khoảnh 3.

Hình 3.6
Hình 3.7

Bảng tính Excel nhập số liệu và hiển thị kết quả công cụ
VBA.
Đồ thị quan hệ giữa suất mang tải với độ sâu móng nông.


DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Số hiệu

Tên bảng, biểu

bảng, biểu
Bảng1.1

Phạm vi đường kính và chiều dày của Cọc ống thép sử dụng
cho phương pháp đóng.

Bảng 2.1

Tổng hợp các thành phần đấtđá trong địa tầng trầm tích.

Bảng 2.2

Chỉ tiêu cơ lý của cát mịn bão hoà mbQ23tb2

Bảng 2.3

Chỉ tiêu cơ lý đất cát mịn bão hòa aQIV3tb

Bảng 2.4

Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất sét pha

Bảng 2.5

Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất sét pha dẻo chảy, chảy

Bảng 2.6
Bảng 2.7
Bảng 2.8
Bảng 2.9

Chỉ tiêu cơ lý tổng hợp sét pha nhiều bụi cát pha trạng thái
dẻo
Chỉ tiêu cơ lý tổng hợp của đất sét, sét pha dẻo chảy, đến
chảy
Chỉ tiêu cơ lý tổng hợp đất sét , sét pha dẻo cứng, đến nửa
cứng(D4) mQIII2VP
Chỉ tiêu cơ lý tổng hợp đất cát pha, dẻo đến chảy (D5)
mbQIII2VP

Bảng 2.10

Hình trụ địa tầngđịa chất cho khu kinh tế ven biển Thái Bình

Bảng 3.1

Phân loại các dạng công trình theo tải trọng

Bảng 3.2

Bảng tổng hợp các giải pháp móng cho từng dạng công trình.


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài.
Cùng với sự phát triển chung của cả nước, tỉnh Thái Bình trong những
năm gần đây đã và đang đẩy mạnh công tác quy hoạch, xây dựng phát triển
toàn diện về mọi mặt để thu hút đầu tư trong nước và nước ngoài. Trong nghị
quyết đại hội Đảng bộ tỉnh nhiệm kỳ 2015 – 2020 đã hoạch định rõ định
hướng quy hoạch phát triển toàn tỉnh từng giai đoạn đến năm 2030. Dự án
khu kinh tế ven biển Thái Bình là một trong những dự án mũi nhọn và ưu tiên
hàng đầu để thúc đẩy nền kinh tế của tỉnh phát triển mạnh mẽ. Cùng với tuyến
đường vành đai ven biển nối các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình,
Nam Định và Ninh Bình, Khu kinh tế ven biển Thái Bình sẽ là động lực đột
phá đưa Thái Bình có GDP ngang tầm các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng.
Khu kinh tế Thái Bình, tỉnh Thái Bình được Thủ tướng Chính phủ
Quyết định thành lập tại Quyết định số 36/QĐ-TTg ngày 29/7/2017 trên phạm
vi bao gồm 30 xã, 01 thị trấn thuộc 02 huyện Thái Thụy, Tiền Hải và phần
tiếp giáp ven biển; có diện tích tự nhiên 30.583 ha; phía Bắc giáp với thành
phố Hải Phòng qua sông Hoá, phía Nam và Tây Nam giáp với tỉnh Nam Định
qua sông Hồng, phía Đông giáp biển Đông với hơn 54 km bờ biển, phía Tây
giáp các xã còn lại của huyện Thái Thuỵ và Tiền Hải.
Khu kinh tế Thái Bình bao gồm các khu chức năng như: Khu trung tâm
điện lực Thái Bình; Khu, Cụm công nghiệp; Khu cảng và dịch vụ cảng; khu
du lịch, nghỉ dưỡng và vui chơi giải trí; khu phân bố các vùng nuôi trồng thủy
sản và rừng phòng hộ ven biển; khu dân cư, đô thị, dịch vụ; khu hành chính.
Khu kinh tế Thái Bình là khu kinh tế tổng hợp (khu trong khu) với các

chính sách ưu đãi đầu tư, tạo môi trường đầu tư hấp dẫn các nguồn lực bên
ngoài để khai thác các tiềm năng phát triển của khu vực. Từng bước hình
thành các khu chức năng của KKT. Tâp trung phát triển mạnh về công


2

nghiệp: đóng tàu vận tải biển, tàu đánh cá và các ngành sử dụng nguyên liệu
khí hóa than, khí thiên nhiên (nhiệt điện, sản xuất phân đạm, VLXD cao cấp,
nguyên liệu cho ngành khai khoáng,...); kinh tế cảng; du lịch, thương mại;
dịch vụ; phát triển đô thị và những ngành kinh tế khác gắn với vành đai kinh
tế vịnh Bắc Bộ.
Để xây dựng khu kinh tế ven Biển Thái Thụy- Tiền Hải sẽ cần thực
hiện nhiều công tác, trong đó có nền móng công trình của các dự án, mà giải
pháp nền móng được lựa chọn hợp lý nhất là cơ sở để đảm bảo hiệu quả đầu
tư, trong khi thực tế cho thấy, lựa chọn giải pháp nền móng ở vùng ven biển
Thái Bình là vấn đề phức tạp bởi nền đất nơi đây có nhiều khác biệt. Do đó,
“Nghiên cứu các giải pháp nền móng các công trình cho vùng kinh tế ven
biển tỉnh Thái Bình.” để xây dựng cơ sở khoa học cho việc luận chứng lựa
chọn giải pháp nền móng hợp lý được triển khai ở thời điểm này sẽ mang
nhiều ý nghĩa thiết thực.
* Mục tiêu nghiên cứu.
Để đạt mục đích nghiên cứu, đề tài có mục tiêu hay các nhiệm vụ phải hoàn
thành là:
- Tường minh lý thuyết và thực tiễn được áp dụng để giải quyết các vấn đề
nền móng công trình trên một lãnh thổ,trong đó trọng tâm là nguyên tắc tiền định
trong việc luận chứng lựa chọn giải pháp khi tính toán thiết kế nền móng công trình,
- Chỉ ra các đặc điểm đất nền vùng kinh tế ven biển thông qua các dạng cấu
trúc nền, đáp ứng được các yêu cầu luận chứng lựa chọn giải pháp nền móng ở giai
đoạn thiết kế sơ bộ và lập phương án khảo sát địa kỹ thuật ở giai đoạn thiết kế kỹ

thuật của các dạng công trình trong vùng kinh tế,
- Sáng tỏ tính hợp lý của các giải pháp móng các công trình của khu kinh tế
ven biển Thái Bình bằng tính toán định lượng, phục vụ công tác khảo sát thiết kế
nền móng cho công trình trong khu vực ở các giai đoạn.


3

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Đối tượng nghiên cứu là giải pháp nền móng các công trình xây dựng dân
dụng, công nghiệp của khu kinh tế ven biểnThái Bình.
- Phạm vi nghiên cứu: giải pháp nền móng sơ bộ
Nội dung nghiên cứu:
- Tổng hợp, phân tích tài liệu về luận chứng lựa chọn giải pháp nền
móng công trình;
- Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực khu kinh tế ven biển
cho mục đích xác lập các dạng cấu trúc nền;
- Xây dựng các mô hình cấu trúc nền cho tính toán thiết kế sơ bộ nền
móng các công trình của khu kinh tế.
- Xây dựng quy trình khai thác sử dụng thông tin của các dạng cấu trúc
nền của khu kinh tế trong việc lập phương án khảo sát địa kỹ thuật cho các
công trình của dự án;
- Sử dụng VBA để thiết lập chương trình tính toán thiết kế nền móng từ
cơ sở dữ liệu của các dạng cấu trúc nền.
* Phương pháp nghiên cứu:
Các phương pháp nghiên cứu:
- Phân tích lý thuyết
- Xác suất thống kê
- Lý thuyết hệ thống
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở định hướng cho công tác thiết kế khảo sát ở
các giai đoạn, cho công tác quản lý chất lượng xây dựng bảo đảm môi trường phát
triển bền vững, góp phần giảm chi phí đầu tư của các dự án.
Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện phương pháp luận về tính toán nền
móng trên nền đất yếu ven biển


4

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là cơ sở tin cậy:
Cho các nhà đầu tư, các đơn vị tư vấn thiết kế đưa ra các giải pháp hợp lý
đối với các dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn ven biển tỉnh Thái Bình.
Cho các cơ quan quản lý đầu tư và chất lượng các công trình xây dựng thẩm
tra, thẩm định và phê duyệt các vấn đề liên quan đến nền móng công trình
trên địa bàn, đảm bảo đầu tư dự án hiệu quả.
Bổ sung các văn bản pháp quy liên quan đến quản lý chất lượng quy hoạch,
lập dự án đầu tư, thiết kế, thi công và khai thác các công trình xây dựng trong địa
bàn tỉnh Thái Bình.
Cơ sở tài liệu chính của luận văn.
- Tài liệu điều tra cơ bản của huyện Thái Thụy, Tiền Hải hiện lưu giữ tại Sở
Xây dựng và các cơ quan khảo sát xây dựng khác tại Thái Bình.
- Tài liệu thiết kế các loại công trình xây dựng khác hiện có tại hai huyện
Thái Thụy, Tiền Hải.
- Quy hoạch chung phát triển không gian của khu kinh tế Ven Biển đến năm
2030 được Thủ tướng Chính phủ Quyết định thành lập tại Quyết định số 36/QĐTTg ngày 29/7/2017 trên phạm vi bao gồm 30 xã, 01 thị trấn thuộc 02 huyện Thái
Thụy, Tiền Hải và phần tiếp giáp ven biển; có diện tích tự nhiên 30.583 ha;
* Cấu trúc luận văn.
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và
Phụ lục, Luận văn có cấu trúc gồm ba chương:
Chương1:Tổng quan về lựa chọn giải pháp nền móng.

Chương2:Lựa chọn giải pháp nền móng cho công trình khu kinh tế ven
biển Thái Bình.
Chương3:Giải pháp nền móng hợp lý cho các dạng công trình của khu
kinh tế ven biển Thái Bình.
Kết luận và kiến nghị


5

NỘI DUNG
CHƯƠNG1:TỔNG QUAN VỀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁPNỀN MÓNG
CÔNG TRÌNH
1.1. Nền móng công trình xây dựng.
1.1.1. Nền và các dạng nền.
* Khái niệm về nền công trình.
Nền công trình là một phần lãnh thổ trên cùng của vỏ trái đất, thường
xuyên chịu tải trọng công trình do móng truyền xuống. Dưới tác dụng của tải
trọng từ móng, trạng thái ứng suất biến dạng của nền bị thay đổi. Trong bán
không gian vô hạn sự thay đổi ứng suất, biến dạng luôn lan truyền từ vị trí đặt
móng ra xung quanh để huy động các thành phần xung quanh cùng tham gia
chống lại tác dụng từ móng. Như vậy, với một công trình xác định, sự thay
đổi ứng suất biến dạng của nền dưới móng của nó luôn có một không gian
giới hạn theo cả diện và chiều sâu, phần lãnh thổ và độ sâu ngoài không gian
đó không thuộc phạm vi nền công trình.
Nền công trình thường được đánh giá theo khả năng chịu tải và biến
dạng lún. Trong đó, đặc trưng cho đất nền về khả năng chịu tải là độ bền
chống cắt của đất, về biến dạng lún là modun tổng biến dạng. Dưới một tải
trọng công trình đủ lớn, để sự thay đổi các thành phần ứng suất lớn hơn độ
bền cắt của nền khi đó nền được xem mất khả năng chịu tải. Ngược lại khi tải
trọng chưa đủ lớn, khi đó nền được xem đủ khả năng chịu tải, nhưng vẫn có

thể bị lún quá giới hạn vì có thể modun biến dạng của chúng quá nhỏ.
Nền là một phần cấu tạo của vỏ trái đất, nó là một sản phẩm tự nhiên
luôn có sự biến đổi ngẫu nhiên về thành phần tính chất theo không gian, đôi
khi cả biến đổi theo thời gian do tác dụng tức thời của động đất hoặc thường
xuyên của dòng ngầm, trong đó đặc trưng biến đổi theo lớp là quy luật phổ
quát của nền đất.


6

Như vậy, nền của một công trình được xác định bởi các thông số độ
bền, đặc trưng biến dạng của các lớp đất và giới hạn không gian địa chất của
nền hay vùng ảnh hưởng. Trong đó, giới hạn không gian địa chất của nền là
kết quả ảnh hưởng lẫn nhau của các yếu tố đất nền với tải trọng công trình.
Trong các trường hợp khi độ bền, đặc trưng biến dải của các lớp đất
nền không đáp ứng được yêu cầu về chịu tải trọng hoặc biến dạng lún quá lớn
công trình thì có thể là, thay đổi thành phần để nâng cao giá trị tuyệt đối độ
bền, mo dun tổng biến dạng đất khi đó nền được coi là nền nhân tạo.
* Phân loại nền:
- Nền đất yếu là nền mà ở trong đó tồn tại các lớp đất yếu ở độ sâu ảnh
hưởng đến khả năng mang tải của nền. Các lớp đất yếu là hợp các đất yếu
hình thành trong một giai đoạn lịch sử phát triển của vỏ trái đất. Đất yếu, cũng
như nền đất yếu là một khái niệm tương đối trong tính toán. Tuy nhiên những
đất sau đây luôn được coi là đất yếu đất sét, sét pha cát pha chảy đất bùn lẫn
hữu cơ đất than bùn, cát xốp điểm chung của chúng là sự hình thành của nó
mới ở trong giai đầu của quá trình nén chặt của quy luật thành đá.
- Nền trên địa hình Karst
Nền trên điạ hình Karts là nền mà trong cấu tạo của nó các đá dễ bị ăn
mòng xâm thực rửa lũa của nước, thường là đá vôi. Trong nền thường có các
hang hốc nứt nẻ đang trong quá trình biến đổi hoặc các hang các hốc đã lấp

đầy vật chất lấp nhét cản trở sự ăn mòn của đá. Địa hình Karst liên quan đến
hoạt động nâng hạ kiến tạo của vỏ trái đất, cùng với sự tồn tại theo quy luật
phức tạp của các hang hốc đã làm cho nền trên địa hình karst có nhiều tính
khác biệt .
- Nền trên sườn dốc :
Nền trên sườn dốc gồm nền trên đất phong hóa và nền trên đá gốc nứt
nẻ. Nền thường là sản phẩm phong hóa nên từ ngoài bề mặt bên vào trong


7

chúng có tính phân đới tương đương với các lớp trong trầm tích. Thành phần,
chiều dày, số lượng các đới phụ thuộc nhiều yếu tố, nhưng khí hậu là nguyên
nhân tạo ra sự khác biệt cơ bản về các đới trong vỏ phong hóa của một loại.
- Nền ven sông ven biển:
Nền ven sông là diện tích lãnh thổ nằm trong đới chịu tác dụng của
dòng chảy theo 2 quy luật cơ bản bồi và xói. Các vấn đề địa kỹ thuật cơ bản:
Trượt về phía dòng chảy; Biến dạng thấm do sự dao động mực nước sông tạo
thành áp lực chủ động; Cát chảy và xói ngầm; biến đổi bề mặt do tác dụng
bòi xói.
1.1.2. Xử lý nền
a. Đệm cát.
- Đệm cát là một trong những giải pháp xử lý khi nền thiên nhiên không
đủ sức chịu, không đủ độ bền và bị biến dạng nhiều. Phương pháp đệm cát
được gọi là phương pháp nền nhân tạo.
- Phương pháp xác định kích thước đệm cát:
Để xác định một cách chính xác kích thước đệm cát là một công việc
rất phức tạp. Ta có thể đơn giản hơn bằng cách coi đệm cát là một bộ phận
của lớp nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyến tính. Do đó, có thể sử dụng
được những công thức tính ứng suất và biến dạng của cơ học đất.

Để đảm bảo cho đệm cát ổn định và biến dạng trong giới hạn cho phép
thì phải đảm bảo điều kiện:
σ1 + σ2 ≤ Rđy

(1.1)

Trong đó:
σ1: ứng suất thường xuyên do trọng lượng bản thân của đất trên cốt đáy
móng và của đệm cát tác dụng trên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm cát:
σ2: ứng suất do công trình gây ra, truyền trên mặt lớp đất yếu dưới đáy
đệm cát.


8

Rđy: áp lực tính toán trên mặt lớp đất yếu, dưới lớp đệm cát.
- Phạm vi khuyến cáo áp dụng:
Lớp đệm cát được sử dụng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái
bão hoà nước (sét nhão, sét pha nhão, cát pha bão hoà nước, bùn, than bùn) và
có chiều dày nhỏ hơn 3m. Đệm cát thường làm bằng cát hạt to, cát hạt trung
hoặc pha hai loại đó với nhau. Việc thay thế lớp đất yếu bằng đệm cát tuy có
những tác dụng nhất định nhưng trong những trường hợp bất lợi sau đây thì
không nên sử dụng cát đệm:
- Lớp đất yếu phải thay thế có chiều dày lớn hơn 3m. Vì lớp đệm cát có
chiều dày lớn hơn 3m thì tốn rất nhiều cát, thi công khó và chi phí lớn;
- Mực nước ngầm cao và có áp, vì như vậy việc hạ mực nước ngầm rất
tốn kém và mặt khác đệm cát sẽ không ổn định.
b. Cọc cát.
Cọc cát là một phương pháp gia cố nền, làm nhiệm vụ gia cố nền đất,
giúp cho nước lỗ rỗng trong đất thoát ra nhanh làm cho quá trình cố kết của

đất tăng lên và độ lún chóng ổn định hơn.
* Phạm vi sử dụng cọc cát.
Nền cọc cát tuy có những ưu điểm nổi trội như thi công đơn giản, vật
liệu kinh tế (rẻ tiền), đáp ứng được một số chỉ tiêu kỹ thuật như tăng nhanh
thời gian thoát nước lỗ rỗng, thời gian cố kết, lún chóng ổn định và tăng
cường độ đất nền (sau khi gia cố) nhưng trong những trường hợp nhất định
sau đây không nên dùng cọc cát để gia cố nền đất yếu:
- Đất quá nhão yếu, lưới cát không thể lèn chặt được đất;
- Chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 2m, trong trường hợp này dùng đệm
cát hiệu quả hơn.


9

c. Cọc ximăng - đất.
Cọc xi măng - đất là một phương pháp nền nhân tạo nhằm làm tăng độ
bền của nền đất (được thể hiện qua sức kháng chống cắt của đất). Dùng lưỡi
khoan có lưỡi xoắn khoan xuống đất đến độ sâu thiết kế, làm cho đất tơi ra tại
chỗ. Sau đó phun xi măng vào lòng đất (trong phạm vi cọc) được xuất hiện
lần đầu tiên tại Thụy Điển dùng để nén chặt lớp đất yếu như than bun, bùn, sét
và sét pha ở trạng thái dẻo nhão.
- Đặc điểm:
+ Sau khi thi công, ximăng thuỷ hoá và tạo lực dính với đất xung
quanh cọc làm đất được nén chặt lại và môdun tổng biến dạng và cường độ
của đất nền tăng lên.
+ Khi ximăng thủy hóa (tác dụng với nước) tỏa ra nhiệt lượng làm
nước lỗ rỗng trong đất bốc hơi, giảm độ ẩm trong đất và làm cho quá trình
nén chặt đất tăng nhanh.
- Hiệu quả có thể đạt được sau khi sử dụng cọc xi măng - đất.
+ Độ ẩm của đất giảm

+ Môđun biến dạng của nền đất tăng lên.
+ Lực dính tăng lên.
+ Cường độ của đất giữa các cọc tăng lên.
- Thiết kế cọc xi măng - đất.
Quy trình tính toán thiết kế cọc xi măng - đất giống cọc cát tuy khả
năng thoát nước và vật liệu của hai loại cọc này khác nhau.
Theo kinh nghiệm, khoảng cách giữa các cọc đảm bảo sao cho bàn nén
trùm lên được 4 cọc, khi đó xác định kết quả cường độ đất nền sau gia cố cho
kết quả tin cậy hơn.
Chiều dài cọc phải vượt quá chiều sâu chịu nén giới hạn của đất nền
dưới móng. Lưới cọc phải trùm ra ngoài diện tích đáy móng, mỗi phía là .


10

Sau khi thi công xong cọc xi măng - đất, kiểm tra lại sức chịu tải đất nền bằng
nén tĩnh tại hiện trường (bàn nén có diện tích >10.000 cm2).
- Phạm vi áp dụng.
Cũng giống như cọc cát, khi sử dụng cọc xi măng - đất có thể đạt được
một số ưu điểm nhưng trong trường hợp sau đây không nên dùng cọc xi măng
- đất: Khi đất ở trạng thái quá nhão yếu nhất là với loại bùn gốc sét và sét
nhão yếu thì hiệu quả nén chặt ngày càng ít vì xi măng và đất sét đều là loại
thấm nước ít nên nước lỗ rỗng trong đất được ép thoát ra rất khó.
Một số công trình đã thay xi măng bằng vôi và được gọi là cọc đất –
vôi hoặc có thể vật liệu cọc được sử dụng hoàn toàn bằng vôi. Vôi bột tác
dụng với nước lỗ rỗng trong đất tạo nên các liên kết ximăng và xilicat hóa.
Các liên kết đó sẽ liên kết các hạt khoáng vật trong đất lại và làm cho đất trở
nên cứng hơn.
Tuy nhiên, phương pháp này hiện nay rất ít được sử dụng do phạm vi
sử dụng hạn chế và có thể thay thế bằng các loại giải pháp xử lý khác.

d. Cọc tre
Hiện nay chưa có một tiêu chuẩn hay tài liệu nào quy định hay hướng
dẫn về giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc tre nhưng theo kinh nghiệm dân
gian, khi gia cố nền đất yếu bằng cọc tre có những tác dụng nhất định nên đối
với các công trình có tải trọng không lớn đã được áp dụng giải pháp này.
Tìm hiểu qua kinh nghiệm sử dụng cọc tre để gia cố nền đất yếu, trong
phạm vi nghiên cứu của luận văn, tác giả đưa ra một số nhận định sau:
- Tính khả thi: Tận dụng được vật liệu địa phương; thích hợp cho
những công trình xây chen;
- Tác dụng gia cường nền đất yếu: Nâng cao độ chặt của đất, giảm hệ
số rỗng dẫn đến nâng cao sức chịu tải của đất nền;


11

- Đặc điểm về nền đất yếu được gia cố: Nền đất luôn ẩm ướt, ngập
nước (nếu cọc làm việc trong đất luôn ẩm ướt thì tuổi thọ cao, nếu làm việc
trong đất khô ướt thất thường thì cọc rất nhanh bị ải hoặc mục dẫn đến phản
tác dụng); Móng cọc tre sẽ phát huy tác dụng tốt nếu được tựa vào lớp đất tốt,
nếu cọc nằm hoàn toàn trong đất sét nhão, bùn nhão thì tác dụng gia cố không
nhiều, công trình sẽ bị lún theo thời gian vì khi đóng tại vị trí này bùn (đất sét
nhão) sẽ xô ra vị trí khác hoặc bị trồi lên trùm đầu cọc;
- Đặc điểm về vật liệu làm cọc: Tre làm cọc thường là loại tre già
(thường trên 2 năm tuổi), thẳng, tươi và đường kính thường trong khoảng
6÷8cm. Dùng tre đặc (mà dân gian hay gọi là tre đực) là tốt nhất, chiều dài
cọc tre thường 2÷3m;
- Mật độ cọc tre: Thường từ 25÷30 cọc/m2, diện đóng cọc thường mở
rộng ra ngoài diện tích móng mỗi cạnh từ 10÷20cm nhằm tăng sức chống cắt
của cung trượt;
- Móng công trình thường là móng đài thấp đảm bảo điều kiện tải trọng

ngang được cân bằng với áp lực bị động của đất để cho cọc chỉ hoàn toàn làm
việc chịu nén thẳng đứng;
- Đài móng cọc tre có thể cấu tạo bằng gạch, đá hộc, bê tông hoặc bê
tông cốt thép tuỳ thuộc vào quy mô và đặc điểm của công trình, điều kiện địa
chất công trình và địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng;
- Sau khi gia cố bằng cọc tre xong thì dùng thí nghiệm bàn nén để kiểm
tra lại cường độ tính toán và độ lún của nền đất sau khi gia cố;
e. Phương pháp gia tăng quá trình cố kết bằng vật thoát nước
thẳng đứng kết hợp gia tải trước.
Phương pháp này sử dụng nhằm mục đích tạo điều kiện thoát nước
nhanh cho tầng đất yếu và do đó quá trình cố kết sẽ nhanh hơn, độ lún chóng


12

ổn định hơn; phương pháp này thường áp dụng trong trường hợp đắp san nền
tạo mặt bằng công trình hoặc san nền cho đường, đường dẫn lên cầu.
f. Phương pháp sử lý nền móng Top-BaSe.
Phương pháp Top-Base Method (TBM) là sử dụng các khối bên tông có
hình dạng con quay hình phễu xắp xếp liên tục (mặt phễu con quay hướng
lên) trên nền đất tạo ra một tấm đệm giữa móng công trình và nền đất đáy
móng. Lỗ rỗng giữa các khối bê tông được chèn lấp bằng vật liệu rời đầm chặt
(thông thường sử dụng đá dăm). Hiện nay người ta thường sử dụng loại con
quay (Top-Block) có đường kính 300mm , 500mm và 2000mm để sử lý nền
đất yếu dưới đáy móng công trình. Các con quay này được liên kết bằng hai
lưới thép, lưới thép dưới đặt ở phần thân giữa con quay, lưới thép trên đặt trên
đỉnh con quay. Sau khi lắp đặt lưới thép trên con quay sẽ đổ một lớp bê tông
dầy từ 10 cm đến 50 cm bao phủ lưới thép này. Ưu điểm của phương pháp
móng Top-Base(TBM) là tăng khả năng chịu tải đất nền lên 200% và giảm độ
lún còn 15%-30% với đất nền không qua sử lý.

1.2. Móng của các công trình xây dựng và một số vấn đề.
Móng là bộ phân dưới cùng của công trình nằm trong vùng ẩm ướt của
nền, được xây dựng bằng bê tông, gạch đá, sắt có độ cứng xác định. Độ cứng
của móng lớn hơn độ cứng của nền. Móng có chức năng tiếp nhận tải trọng
công trình truyền xuống nền hợp lý nhất phụ thuộc vào hình dạng, kích thước,
chiều sâu móng và biện pháp thi công móng. Tập hợp các yếu tố hình dạng
kích thước, chiều sâu chôn móng và biện pháp thi công là một giải pháp móng
kết hợp với các yếu tố của nền mà móng truyền tải trọng cho nó, gọi chung là
giải pháp nền móng. Theo sự phát triển của kỹ thuật cũng là theo bản chất
truyền tải cho đất nền mà móng được phân biệt giữa móng nông với móng
sâu. Móng nông là diện chịu tải được dùng làm mô hình của các bài toán cơ
đất.


13

1.2.1. Móng nông.
Đặc trưng của móng nông là nó truyền tải cho nền thông qua lớp đất
nằm trên bằng diện tích đế móng của chúng nên nó được quy định dựa trên tỷ
số giữa diện tích đế móng với chiều sâu chôn móng. Trong thiết kế tính toán,
luôn có sự phân biệt móng nông theo đặc điểm diện chịu tải liên quan đến sơ
đồ tính toán móng, được phân thành các loại như sau:
- Móng đơn:
Là loại móng thường được kiến thiết dưới cột nhà dân dụng, công
nghiệp, dưới trụ đỡ dầm tường, dưới trụ cầu, dưới trụ điện.
- Móng băng và băng giao thoa:
Là móng thường được kiến thiết dưới tường nhà, dưới tường chắn hoặc
dưới dãy cột. Móng băng dưới dãy cột được dùng khi tải trọng lớn, các cột ở
gần nhau mà nếu dùng móng đơn thì nền đất không đủ khả năng chịu lực hoặc
biến dạng vượt quá giới hạn cho phép.

- Móng bè:
Là tấm bê tông cốt thép đổ liền khối dưới toàn bộ công trình hoặc dưới
đơn nguyên đã cắt ra bằng khe lún và được dùng cho nhà khung, nhà tường
chịu lực khi tải trọng lớn hoặc đất yếu mà nếu dùng móng băng, móng băng
giao thoa vẫn không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; móng bè cũng có thể được
dùng cho ống khói, tháp nước, xilô, bunke, bể chứa, bể bơi.
- Móng hộp:
Là hộp rỗng dưới toàn bộ công trình, nó vừa làm móng vừa làm tầng
hầm.
Đặc điểm của loại móng này có độ cứng rất lớn và có khả năng phân bố
tải trọng từ miền giữa ra vùng biên. Móng hộp có thể dùng hợp lý cho các nhà
tầng với những tầng hầm, đặt trên nền đất tốt hoặc trung bình.
- Móng vỏ:


14

Được nghiên cứu và áp dụng cho các công trình như bể chứa các loại
chất lỏng, nhà tường chịu lực, nhà khung.
Loại móng này có tính kinh tế, với chi phí vật liệu tối thiểu và có thể
chịu được tải trọng lớn nhưng thi công phức tạp.
1.2.2. Móng sâu.
Đăc trưng cơ bản của móng sâu là tiếp nhận tải trọng công trình truyền
trực tiếp xuống các lớp nằm sâu qua đáy móng. Do đó, móng sâu có nhiều lựa
chọn về độ sâu để đặt móng, mà theo quy luật trầm tích, càng xuống sâu đất
càng mức độ thành đá càng cao tương tự như nền phong hóa càng vào trong
lòng đất hay càng sâu mức độ phong hóa càng giảm. Vì thế, móng sâu có khả
năng mang tải lớn hơn nhiều lần so với móng nông. Điển hình của móng sâu
chính là giếng chìm, móng cọc khoan thả.
Một trong dạng của móng sâu là móng cọc. Đặc trưng của nó là không

chỉ truyền tải trọng xuống nền qua mũi cọc mà còn truyền qua thành cọc tới
các lớp nằm trên mà cọc đi qua. Theo đó, móng cọc có khả năng phát huy tối
đa sức mang tải của nền. Thực chất, cọc ở trong nền là làm việc cùng nhau
giữa cọc với nền để mang tải. Vì thế, cọc được coi như là móng khi độ cứng
ngang của nó phải lớn hơn rất nhiều so với độ cứng nền. Khả năng mang tải
vượt trội của móng cọc phụ thuộc vào các yếu tố hình học của cọc và cách
thức đưa cọc vào trong nền. Do đó móng cọc được phân loại theo nhiều
nguyên tắc khác nhau:
- Theo vật liệu làm cọc: móng cọc được phân biệt với nhau theo các
loại:
+ Cọc bê tông cốt thép: Cọc chế tạo sẵn (cọc đóng, cọc ép, máy
rung...), cọc đổ tại chỗ (cọc nhồi) ; cọc ống thép, cọc ván thép.
- Theo sơ đồ tính toán sức chịu tải


15

+ Cọc chống là cọc mà sự truyền tải của nó xuống nền là qua mũi cọc
mà sát cọc bỏ qua. Thực tế, chỉ có cọc thả hay cọc có mũi cắm vào đá được
xem là cọc chống.
+ Cọc ma sát hay cọc treo sự truyền tải của nó cho nền gồm cat ma sát
và chông mũi cọc tương đương nhau.
- Theo phương pháp thi công hạ cọc;
+ Cọc đóng : được thi công bằng tải trọng động có thể là rơi tự do hoặc
tải trọng rơi có gia tốc lớn hơn gia tốc trọng trường.
+ Cọc ép: được thi công bằng tải trọng tĩnh của hệ thống kích thủy lực.
+ Cọc rung: là hạ vào nền bằng tải trọng động tần số cao biên độ thấp.
+ Cọc xoắn là guồng xoắn được hạ vào nền bằng tác dụng xoay quang
cọc.
+ Cọc nhồi là cọc mà bê tông được nhồi trong lỗ khoan đã có sẵn

Để cọc có thể làm móng cho công trình tải trọng lớn cần phải có nhiều
cọc hợp thành một nhóm cùng tham gia nên có cấu tạo đài cọc để liên kết các
đỉnh cọc.
1.2.3.Các vấn đề của móng cọc.
a. Sức chịu tải cọc.
Theo độ bền của vật liệu làm cọc được xác định theo công thức:
Pv = ϕ(RbFb + RaFa)

(1.2)

Trong đó: ϕ là hệ số uốn dọc của cọc. Khi móng cọc đài thấp, cọc
xuyên qua các lớp đất khác với các loại kề dưới thì ϕ = 1. Khi cọc xuyên qua
than bùn đất sét yếu, bùn cũng như khi móng cọc đài cao, sự uốn dọc được kể
đến trong phạm vi chiều dài tự do của cọc. Chiều dài tự do của cọc được tính
từ đế đài đến bề mặt lớp đất có khả năng bảo đảm độ cứng của nền hoặc đáy
lớp đất yếu. Trị số của ϕ được tra theo bảng.
Rb, Ra là cường độ chịu nén tính toán của bêtông, cốt thép.


16

Fb, Fa là diện tích tiết diện của bêtông, của cốt thép dọc.
Theo cường độ đất nền, bao gồm [12] :
* Theo kết quả thí nghiệm trong phòng;
* Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên: Bao gồm xuyên
tĩnh, xuyên tiêu chuẩn và theo công thức động.
* Theo kết quả nén tĩnh cọc:
Mục đích của phương pháp này là để kiểm tra sức chịu tải của cọc. Tải
trọng tĩnh được gia tải từng cấp rồi đo độ lún của cọc cho đến khi cọc lún ổn
định dưới cấp tải trọng đó.

- Xác định số lượng cọc trong móng. Kiểm tra lực truyền xuống cọc.
Để các cọc ít ảnh hưởng lẫn nhau, có thể coi là cọc đơn, các cọc được
bố trí trong mặt bằng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ≥ 3d, trong đó d
là đường kính của cọc.
- Kiểm tra nền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo sức chịu
tải, ổn định).
+ Đối với móng cọc chống có n cọc, sức chịu tải giới hạn của móng:
Ngh = Rgh×Fc×n

(1.3)

Trong đó:
Ngh là sức chịu tải giới hạn của móng.
Rgh là cường độ giới hạn của nền dưới chân cọc chống ứng với khi đã
hình thành mặt trượt trong nền.
Fc là diện tích mặt cắt cọc.
n là số lượng cọc.
Để nền móng cọc chống ổn định thì:
Ngh ≥ 1,2( Nott + Ndtt + nPc )

(1.4)

Trong đó:
N0tt là lực dọc tính toán xác định tại cốt đỉnh đài.