Nghiên cứu xử lý đất yếu nền đường vùng mỹ xuyên, sóc trăng ứng dụng cho công trình đường vào cầu ông điệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐÀO MINH SANG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG VÙNG MỸ
XUYÊN, SÓC TRĂNG ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH
ĐƯỜNG VÀO CẦU ÔNG ĐIỆP

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 60 58 02 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

PGS.TS BÙI VĂN TRƯỜNG

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định
Tác giả luận văn

Đào Minh Sang

2

i


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin cám ơn các thầy cô giảng dạy trong bộ môn, khoa công trình, Phòng Đào tạo
Đại học và Sau đại học - Trường Đại Học Thủy Lợi.
Tôi xin chân thành cám ơn, PGS. TS Bùi Văn Trường là người hướng dẫn khoa học
đã hết sức tận tâm nhiệt tình giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cám ơn sự quan tâm góp ý của các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sĩ trong trường
Đại học Thủy Lợi.
Tôi cũng xin cám ơn sự ủng hộ, động viên tinh thần nhiệt tình của lãnh đạo cơ quan,
gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

3

i


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ...........................v
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.............................................................................................x
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU
NỀN ĐƯỜNG .................................................................................................................4
1.1 Tổng quan về đất yếu ................................................................................................4
1.1.1 Khái niệm về đất yếu [1] ........................................................................................4
1.1.2 Mục tiêu xử lý nền đất yếu .....................................................................................6

1.2 Tổng quan về phương pháp xử lý đất yếu nền đường ...............................................7
1.2.1 Phương pháp gia tải trước ......................................................................................7
1.2.2 Phương pháp cọc cát...............................................................................................8
1.2.3 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát....................................................10
1.2.4 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm....................................................11
1.2.5 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng.........................................12
1.3 Kết luận chương 1 ...................................................................................................14
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG VÙNG MỸ
XUYÊN, SÓC TRĂNG.................................................................................................15
2.1. Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán, thiết kế xử lý đất yếu .............................15
2.1.1. Phương pháp bấc thấm kết hợp với hút chân không và gia tải trước ..................15
2.1.2. phương pháp cọc cát............................................................................................16
2.1.3. Phương pháp cọc ĐXM .......................................................................................28
2.2 Đặc điểm nền đất yếu vùng Mỹ Xuyên ...................................................................31
2.2.1 Cấu trúc nền đất yếu ............................................................................................31
2.2.2 Tính chất xây dựng của các lớp đất nền ...............................................................33
2.2.3
Phân
tích,
đánh
giá
............................................................................36

nền

đất

yếu

2.3 Định hướng phát triển hệ thống đường giao thông trong vùng...............................38

2.4. Giải pháp xử lý nền, móng khi xây dựng đường trên đất yếu vùng Mỹ Xuyên.....40
2.4.1 Khái quát chung về các phương pháp xử lý nền đất yếu......................................40
2.4.2 Giải pháp xử lý nền, móng khi xây dựng đường trên nền đất yếu vùng Mỹ Xuyên
.......................................................................................................................................42
3

3


2.5 Kết luận chương 2 ...................................................................................................47
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO CÔNG TRÌNH
ĐƯỜNG VÀO CẦU ÔNG ĐIỆP, HUYỆN MỸ XUYÊN ...........................................48
3.1 Khái quát chung về công trình ................................................................................48
3.1.1 Tổng quan về công trình.......................................................................................48
3.1.2 Vị trí công trình ....................................................................................................52
3.1.3 Điều kiện tự nhiên ................................................................................................53
3.1.4 Đặc điểm địa chất công trình................................................................................56
3.2 Phân tích, lựa chọn giải pháp xử lý nền ..................................................................61
3.3 Thiết kế giải pháp xử lý nền....................................................................................62
3.3.1 Giải pháp thiết kế .................................................................................................62
3.3.2. Tính toán ứng suất, biến dạng nền đường bằng phương pháp số .......................88
3.4 Kết luận chương 3 ...................................................................................................98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................100
I. KẾT LUẬN:.............................................................................................................100
II. KIẾN NGHỊ:...........................................................................................................101
III. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: ................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................102

4

4


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
Acol

: Diện tích của cọc xi măng đất.

as

: Diện tích tương đối của cọc xi măng đất.

Asoil

: Diện tích vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc xi măng

B, L, H

: Chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm cọc xi măng đất.

Ccol

: Lực dính của cọc xi măng đất.

Cci

: Chỉ số nén lún.

Cu.soil

: Độ bền chống cắt không thoát nước.

CDM

: Cọc xi măng đất.

cu

: Lực dính của cọc xi măng – đất và đất nền khi đã gia cố.

Cri

: Chỉ số nén lún hồi phục ứng với quá trình dỡ tải.

Csoil
đất.

: Lực dính của vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc xi măng

Ctđ

: Lực dính tương đương của nền đất yếu được gia cố.

d

: Đường kính cọc.

DM

: Công nghệ trộn sâu.

ĐXM

: Cọc đất xi măng.

Ecol

: Mô đun đàn hồi của cọc xi măng đất.

Esoil

: Mô đun đàn hồi của vùng đất yếu cần được gia cố.

Etđ

: Mô đun đàn hồi tương đương của nền đất yếu được gia cố.

E50

: Mô đun biến dạng.

e oi

: Hệ số rỗng của lớp đất .

5

5

Fs

: Là hệ số an toàn.

H

: Chiều cao nền đắp.

Lcol

: Chiều dài cọc.

LVThS

: Luận văn Thạc sĩ

[M]

: Moment giới hạn của cọc xi măng đất.

N/XM

: Nước/ xi măng

Qult

: Sức chịu tải giới hạn của cọc xi măng đất.

[S]

: Độ lún giới hạn cho phép.

∑ Si

: Độ lún tổng cộng của móng cọc.

φ col

: Góc nội ma sát của cọc xi măng đất.

φ soil

: Góc nội ma sát của vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc

xi măng đất.
φ tđ

: Góc nội ma sát tương đương của nền đất yếu được gia cố.

hi

: Bề dày lớp đất tính lún thứ i.

σ’ vo

: Ứng suất do trọng lượng bản thân.

Δ σ’v

: Gia tăng ứng suất thẳng đứng.

σ’ p

: Ứng suất tiền cố kết.

Qp

: khả năng chịu tải mỗi cột trong nhóm cọc.

ffs

: Hệ số riêng phần đối với trọng lượng đất.

fq

: Hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài.

q

: Ngoại tải tác dụng.

γ

: Dung trọng đất đắp.

6

6

R

: Bán kính cung trượt tròn.

τe

: Sức chống cắt của vật liệu đất đắp.

τ av

: Sức chống cắt của vật liệu cọc

Δl

: Chiều dài cung trượt tương ứng.

xi

: Cánh tay đòn của mảnh thứ I so với tâm quay.

wi

: Trọng lượng của mảnh thứ i.

φi

: Góc ma sát trong của lớp đất.

Ltb

: Độ sâu hạ cọc trong đất kể từ đáy đài.

Q

: Khối lượng đất ở trạng thái tự nhiên.

t

: Tỉ lệ xi măng dự kiến.

7

7


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Biểu đồ đường cong nén lún e = f(P) ............................................................17
Hình 2.2: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền ...................................................19
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí cọc cát........................................................................................20
Hình 2.4: Biểu đồ xác định khoảng cách giữa cọc cát ..................................................21
Hình 2.5: Lưới tam giác đều .........................................................................................26
Hình 2.6: Mặt cắt địa chất vùng Mỹ Xuyên, Sóc Trăng ...............................................32
Hinh 3.1. Cầu Ông Điệp tại tại Km 5+118 ĐT934 .......................................................50
Hinh 3.2. Chi tiết cầu Ông Điệp tại tại Km 5+118 ĐT934 ...........................................51
Hinh 3.3. Kết cấu nhịp dầm thép cầu Ông Điệp tại tại Km 5+118 ĐT934...................51
Hinh 3.4. Đường dẫn vào đầu cầu Ông Điệp tại tại Km 5+118 ĐT934 .......................52
Hinh 3.5. Sơ đồ định vị cầu Ông Điệp tại tại Km 5+118 ĐT934 .................................52
Hình 3.6: Mặt cắt địa chất công trình............................................................................57
Hình 3.7 Trắc dọc đường vào cầu Ông Điệp ................................................................64
Hình 3.8. Mặt cắt ngang đường.....................................................................................65

Hình 3.9 Giao hai tia phun áp lực cao...........................................................................79
Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ trộn ướt. ............................................................................80
Hình 3.11 Thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ trộn ướt.....................................80
Hình 3.12: Sơ đồ bố trí cọc cát......................................................................................84
Hình 3.13 : Trình tự thi công cọc cát ............................................................................85
Hình 3.14: Mũi cọc bằng đệm gỗ và bằng mũi cọc có bản lề .......................................86
Hình 3.15 Công nghệ thi công cọc cát ..........................................................................87
Hình 3.16: Thiết bị đóng cọc cát không dùng ống thép ................................................88
Hình 3.17 Sơ đồ mô phỏng xử lý nền bằng cọc ĐXM trong phần mềm Plaxis............92
Hình 3.18 Sơ đồ mô phỏng xử lý nền bằng cọc cát trong phần mềm Plaxis ................92
Hình 3.19 Lưới biến dạng của công trình .....................................................................93
Hình 3.20 Chuyển vị đứng (lún) của công trình ...........................................................93
Hình 3.21: Phân bố ứng suất trong nền móng công trình .............................................94
Hình 3.22: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất .................................................94
Hình 3.23 Chuyển vị đứng (lún) của mặt cắt nền đường A-A......................................95

8

8


Hình 3.24 Lưới biến dạng của công trình......................................................................95
Hình 3.25 Chuyển vị đứng (lún) của công trình............................................................96
Hình 3.26: Phân bố ứng suất trong nền móng công trình..............................................96
Hình 3.27: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất .................................................97
Hình 3.28 Chuyển vị đứng (lún) của mặt cắt nền đường A-A ......................................97

9

9

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Hệ số ղ ..........................................................................................................22
Bảng 2.2: Hệ số A, B, D...............................................................................................23
Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cơ lý đất vùng Mỹ Xuyên ..........................................................33
Bảng 2.4. Kết quả nghiên cứu các đặc trưng kháng cắt của đất....................................34
Bảng 2.5. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu ở một số huyện tại tỉnh Sóc Trăng
.......................................................................................................................................35
Bảng 2.6. Đặc tính cố kết của đất yếu Sóc Trăng .........................................................36
Bảng 2.7. Các giải pháp xử lý đất yếu nền đường giao thông ở Mỹ Xuyên, sóc Trăng
.......................................................................................................................................45
Bảng 2.8 So sánh các phương pháp xử lý nền hiện nay................................................45
Bảng 3.1. Lượng mưa bình quân tháng (mm/tháng) .....................................................55
Bảng 3.2. Tốc độ gió và hướng gió tại Sóc Trăng ........................................................55
Bảng 3.3. Thống kê tải trọng tĩnh tải tác dụng lên nền đường......................................65
Bảng 3.4. Thống kê các số liệu địa chất nền đường......................................................77
Bảng 3.5 Tính độ lún S 2 ................................................................................................78
Bảng 3.6: Các thông số tính toán của từng lớp .............................................................82
Bảng 3.7 Các thông số mô hình XMĐ ..........................................................................90
Bảng 3.8 Các thông số mô hình Cọc cát .......................................................................91
Bảng 3.9 Độ chênh lệch lún sau khi mô phỏng bằng Plaxis .........................................98

1
0

10


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với tốc độ nhanh của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu phát triển
hệ thống giao thông cũng rất lớn. Khi xây dựng các công trình trên nền đất yếu cần có
các biện pháp xử lý, nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày như đồng bằng
sông Cửu Long nói chung và đặc biệt là ở Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng nói riêng do
vậy xử lý nền đất yếu là vấn đề rất được quan tâm trong việc thiết kế xây dựng công
trình.
Hiện nay, có nhiều giải pháp xử lý nền đất yếu cho công trình đường giao thông, như
thi công bằng Công nghệ cọc ép, cọc nhồi bê tông cốt thép tuy có sức chịu tải lớn
nhưng bên cạnh đó cũng bộc lộ những nhược điểm như giá thành cao, thời gian thi
công kéo dài, gây ô nhiễm môi trường...từ đó ta thấy nhưng lựa chọn giải pháp xử lý
phù hợp phải được dựa trên sự phân tích, đánh giá đặc điểm cấu trúc nền với quy mô
và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho công trình. Đồng thời việc tính toán, thiết kế các
giải pháp xử lý nền đất yếu khi xây dựng công trình đường giao thông trong vùng cũng
còn những hạn chế, ảnh hưởng đến chất lượng, tiến độ công trình, dẫn đến những kho
khăn trong quá trình triễn khai và sự lãng phí về kinh tế. Vì vậy việc nghiên cứu lựa
chọn giải pháp để xử lý nền đất yếu, cũng như phương pháp tính toán thiết kế phù hợp
phục vụ cho xây dựng hệ thống đường giao thông trong vùng là việc làm hết sức cần
thiết, có ý nghĩa quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội ở Mỹ Xuyên, Sóc Trăng
nói riêng và ở đồng bằng Sông Cửu Long nói chung.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của đề tài là lựa chọn giải pháp xử lý nền và phương pháp tính toán
thiết kế phù hợp với đặc điểm nền đất yếu phục vụ cho xây dựng hệ thống đường giao
thông vùng Mỹ Xuyên, Sóc Trăng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán, thiết kế xử lý đất yếu, trong
phạm vi xử lý nền đường giao thông vùng Mỹ Xuyên, Sóc Trăng.

1

1


4. Nội dung nghiên cứu
Đề tài sẽ chủ yếu tập trung nghiên cứu những nội dung sau:
Tổng quan về đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu;
Đặc điểm nền đất yếu vùng Mỹ Xuyên, Sóc trăng;
Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán thiết kế giải pháp xử lý đất yếu nền đường giao
thông;
Phân tích lựa chọn giải pháp phù hợp xử lý đất yếu nền đường vùng Mỹ Xuyên, Sóc
Trăng;
Ứng dụng thiết kế giải pháp xử lý đất yếu nền tuyến đường vào cầu Ông Điệp.
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục đích đề ra và để hoàn thành nội dung nghiên cứu của đề tài luận văn,
tác giả sử dụng cách tiếp cận theo hướng kế thừa, thu thập, tổng hợp và phân tích các
tài liệu có liên quan; nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn; điều tra, khảo sát các
công trình. Đồng thời luận văn sẽ sử dụng các tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu;
- Phương pháp phân tích hệ thống;
- Phương pháp phân tích, tính toán lý thuyết để lựa chọn và thiết kế giải pháp phù hợp
xử lý đất yếu nền đường;
- Phương pháp mô hình toán: Sử dụng phần mềm Plaxis, Geo-slope để tính toán so
sánh các phương án xử lý đất yếu và để kiểm toán ổn định nền đường .
6. Kết quả đạt được
- Tình hình nghiên cứu, ứng dụng; cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán, thiết kế giải
pháp xử lý đất yếu nền đường giao thông;

2

2

- Lựa chọn được giải pháp xử lý phù hợp với đặc điểm nền đất yếu, phù hợp với định
hướng phát triển đường giao thông, đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế ở Mỹ
Xuyên, Sóc Trăng;
- Ứng dụng thiết kế giải pháp xử lý yếu đất nền cho một công trình cụ thể;
- Kết quả của đề tài nghiên cứu góp phần bổ sung tài liệu tham khảo khi thiết kế, xây
dựng cho các công trình tương tự.

3

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG
1.1 Tổng quan về đất yếu
1.1.1 Khái niệm về đất yếu [1]
- Đất yếu là một thuật ngữ được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực xây dựng. Hiện
nay, tồn tại một số quan niệm khác nhau về đất yếu. Dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành
của Việt Nam như TCVN 9355:2012, 22TCN 262-2000, tham khảo các tiêu chuẩn
phân loại đất của ASTM, BS, theo đất yếu là loại đất có một số đặc điểm cơ bản sau
đây:
2

+ Là loại đất có khả năng chịu tải thấp (sức chịu tải nhỏ hơn 1,0kG/cm ), mô đun biến
2

dạng nhỏ (E 0 < 50kG/cm );
+ Dễ bị biến dạng khi có tải trọng tác dụng, có độ lún lớn (thường hệ số rỗng ban đầu

2

e 0 >1); có lực chống cắt thấp (Cu < 0,15kG/cm ), giá trị xuyên tiêu chuẩn N SPT<5
2

búa, sức kháng xuyên đơn vị q c < 10kG/cm .
+ Là loại đất được thành tạo từ các vật liệu trầm tích trẻ (từ 10.000÷15.000 năm tuổi
vẫn đang trong quá trình cố kết trong điều kiện môi trường khác nhau (bồi tích ven
biển, đầm phá, cửa sông, đầm lầy...).
- Trên cở sở các đặc điểm về địa chất công trình (thành phần, tính chất cơ lý...), đất
yếu có thể được chia ra các loại chính sau:
+ Đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, cửa sông, đồng bằng tam giác
châu thổ...) loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có
thể lên tới 10%÷12%) . Đối với loại này, được xác định là đất yếu ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn nhão, hệ số rỗng lớn (sét
e 0 >1,5; á sét e 0 >1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước Cu<35
2

kG/cm , góc nội ma sát Φ< 10.
+ Than bùn và đất hữu cơ có nguồn gốc đầm lầy, nơi tích đọng thường xuyên, mực
nước ngầm cao. Tại đây, xác của các loài thực vật bị thối rữa và phân hủy, tạo ra các

4

4


vật lắng hữu cơ lẫn với các khoáng vật từ vật liệu. Loại này thường được gọi là đất
đầm lầy, than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20% - 80%, thường có màu xám đen
hay nâu xẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Trong điều kiện tự

nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao trung bình W = 85%-95%. Than bùn là loại đất
2

thường xuyên nén lún lâu dài, không đều, hệ số nén lún có thể đạt 3-10cm /daN, vì thế
thường phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với các mẫu cao ít nhất 40 50cm. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của chúng:
Hàm lượng hữu cơ từ 20% - 30%: đất nhiễm than bùn .
Hàm lượng hữu cơ từ 30% - 60%: đất than bùn.
Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
+ Bùn là các lớp đất mới được hình thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển,
gồm các hạt rất mịn (<200mm). Đặc điểm về thành phần và kết cấu của nó là thành
phần khoáng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Hàm lượng hữu cơ thường dưới
10%. Đất bùn là những trầm tích hiện đại, được thành tạo chủ yếu do kết quả tích lũy
các vật liệu phân tán mịn bằng con đường cơ học hoặc hóa học ở tại đáy biển hoặc
vũng vịnh, hồ bãi lầy, hồ chứa nước hoặc bãi bồi của sông. Vì vậy thường phân biệt
bùn biển, bùn vũng, bùn hồ, bùn lầy và bùn bồi tích. Bùn luôn no nước và rất yếu về
mặt chịu lực. Cường độ của bùn nhỏ, biến dạng lớn, mô đun biến dạng chỉ vào khoảng
2

2

1-5kG/cm với bùn sét; từ 10-25kG/cm với bùn pha cát và bùn cát pha sét; hệ số nén
2

lún chỉ có thể đạt lên tới 2-3cm /daN. Như vậy, bùn là loại trầm tích nén chưa chặt, dễ
bị thay đổi kết cấu tự nhiên. Do vậy khi xây dựng công trình trên đất nền là bùn cần áp
dụng các biện pháp xử lý nền phù hợp.
- Đất yếu ở nước ta khá phổ biến, đặc biệt là tại các khu vực đồng bằng châu thổ sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Chiều dày các lớp đất này nhiều khi có giá trị khá
lớn, có nơi lên tới 45-60m.
- Để xây dựng công trình trên các vùng đất như vậy, sử dụng các biện pháp xử lý

móng sẽ gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém. Hợp lý hơn cả trong những trường hợp

5

5


nền đất yếu là tìm giải pháp xử lý nền hoặc kết hợp xử lý nền với móng, trong đó giải
pháp xử lý nền thường đóng vai trò chủ đạo.
1.1.2 Mục tiêu xử lý nền đất yếu
- Việc xử lý nền đất yếu nhằm hướng đến 3 mục tiêu chủ yếu sau:
+ Tăng khả năng chịu lực của nền đất.
+ Tăng khả năng chống biến dạng của nền đất.
+ Giảm tính thấm nước cho đất.
- Để đạt được các mục tiêu trên việc xử lý nền đất yếu có thể thực hiện theo các hướng
chính sau:
* Tăng độ chặt đất nền: theo hướng này có thể sử dụng:
+ Các phương pháp cơ học: đây là một trong những nhóm phương pháp phổ biến nhất,
bao gồm các phương pháp làm chặt bằng việc sử dụng tải trọng tĩnh (phương pháp nén
trước), sử dụng tải trọng động (đầm chấn động), sử dụng các cọc không thấm, phương
pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc vật liệu rời (cọc cát, cọc xi măng đất, cọc
vôi ...) để gia cố nền bằng tác nhân cơ học. Trong đó việc sử dụng phương pháp tải
trọng động được sử dụng khá phổ biến và hiệu quả cho các loại đất hạt rời, đặc biệt là
cát xốp như dùng các máy đầm rung, đầm lăn. Tuy nhiên chúng chỉ có thể tăng độ chặt
cho các lớp đất trên bề mặt. Các loại cọc tre, cừ tràm, cọc gỗ chắc thường được áp
dụng cho các công trình dân dụng.
+ Hạ mực nước ngầm: hạ mực nước ngầm giúp cho quá trình cố kết nhanh tạo khả
năng giảm độ rỗng của các lớp đất nhờ tăng trọng lượng của khối đất bên trên
* Biến đổi cấu trúc đất nền bằng các phương pháp hóa - lý sinh:
+ Phương pháp nhiệt học: là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kết hợp với một

số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép. Sử dụng khí nóng trên 800 C
để làm biến đổi đặc tính lý hóa của nền đất yếu. Phương pháp này chủ yếu sử dụng cho

6

6


điều kiện đất nền là đất sét hoặc cát mịn. Phương pháp này đòi hỏi lượng năng lượng
không nhỏ nhưng cho kết quả nhanh và tương đối khả quan.

7

7


+ Phương pháp hóa học: là một trong những phương pháp rất được chú ý trong thời
gian gần đây. Sử dụng hóa chất để tăng cường liên kết trong đất như xi măng, thủy
tinh, phương pháp silicat hóa. Hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện
hóa. Phương pháp xi măng hóa và sử dụng cọc xi măng đất là những phương pháp
được sử dụng tương đối phổ biến
+ Phương pháp sinh học: đây là một phương pháp mới, người ta sử dụng các vi sinh
vật để làm đầy các lỗ rỗng của đất nền từ đó làm giảm hệ số rỗng hoặc gắn kết các hạt
đất lại với nhau để làm tăng lực dính đơn vị của đất. Tuy nhiên, phương pháp này ít
được sự quan tâm do yêu cầu thời gian thi công tương đối dài mặc dù được khá nhiều
ủng hộ về mặt kinh tế.
+ Thay thế lớp đất ngay dưới đế móng bằng loại đất khác tốt hơn: đây là một phương
pháp ít được sử dụng. Để khắc phục vướng mắc do gặp lớp đất yếu phân bố ngay dưới
đáy móng, người ta thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu bằng lớp đất mới có tính
bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát. Phương pháp này đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn

và thời gian thi công lâu dài.
+ Điều chỉnh tiến độ thi công: tăng tải dần hoặc xây dựng từng bộ phận công trình theo
từng giai đoạn nhằm cải thiện khả năng chịu lực của nền đất, cân bằng độ lún giữa các
bộ phận của kết cấu công trình.
+Việc lựa chọn phương pháp xử lý nền hợp lý phụ thuộc vào tính chất của đất nền,
loại và tải trọng công trình, loại móng, thiết bị và điều kiện thi công, yêu cầu tiến độ.
Các phương pháp trên có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp với nhau để đạt hiệu quả
cao nhất.
1.2 Tổng quan về phương pháp xử lý đất yếu nền đường
1.2.1 Phương pháp gia tải trước
- Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước không dùng giếng thoát nước
thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép. Tải trọng gia
tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình trong tương lai. Trong thời gian
chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải được dỡ khi độ

8

8


lún kết thúc hoặc đã cơ bản xảy ra. Phương pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp
nền đất yếu như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà nước.
- Pương pháp gi tải trước có một số ưu điểm sau:
+Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất.
+ Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian.
- Các biện pháp thực hiện:
+ Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá...) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự kiến
thiết kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng công
trình.
+ Phương pháp gia tải trước đơn giản, dễ thực hiện, ít kinh tế dùng cho những công

trình chịu tải không lớn.
- Phương pháp gia tải có một số nhược điểm sau:
+ Hiệu quả không cao
+ Chịu tải trọng không lớn
+ Không tận dụng được vật liệu đất tại chỗ
1.2.2 Phương pháp cọc cát
- Phương pháp nén chặt đất dưới sâu bằng cọc cát là phương pháp tạo ra các cọc cát có
đường kính tương đối lớn và được đầm chặt trong nền đất yếu được gia cố.
- Cọc cát có các tác dụng sau:
Cọc cát giúp cho nền đất thoát nước nhanh, đẩy nhanh quá trình cố kết của nền đất và
nhanh chóng ổn định độ lún công trình.
Cọc cát chiếm một phần thể tích lỗ rỗng trong nền, giúp giảm lỗ rỗng làm cho đất chặt
hơn, tăng khả năng chịu lực và giảm độ lún cho công trình.

9

9


Cọc cát có khả năng làm chặt đất đến độ sâu khá lớn, nên có thể sử dụng cho các công
trình có tải trọng khá lớn tác dụng lên nền.
Đường kính cọc thường từ 20÷60cm. Chiều sâu của cọc cát thường được tính theo yêu
cầu ổn định và độ lún. Khoảng cách giữa các cọc được tính dựa trên tính chất cơ lý của
nền đất, khoảng tĩnh không giữa các cọc không nên vượt quá 4 lần đường kính cọc.
+ Nền sau khi thi công xong cọc cát cần phải được kiểm tra cẩn thận bằng cách: khoan
lấy mẫu đất giữa các cọc để xác định sự biến đổi của các chỉ tiêu cơ lý của chúng (độ
ẩm, hệ số rỗng, khối lượng thể tích, các chỉ tiêu về sức kháng cắt...) sau khi đất đã
được gia cố. Kiểm tra độ chặt của cọc cát và đất giữa các cọc bằng thí nghiệm xuyên
tĩnh để đánh giá mức độ hiệu quả và khả năng tăng sức chịu tải của nền đất sau khi gia
cố bằng cọc cát.

Ưu điểm:
- Phương pháp nén chặt đất bằng cọc cát sẽ làm tăng sức chịu tải của đất nền đối với
đất rời.
- Cọc cát làm cho độ lỗ rỗng, độ ẩm của nền đất giảm và góc ma sát trong tăng lên. Vì
nền đất được nén lại nên sức chịu tải của đất nền tăng lên, độ lún và biến dạng không
đều của đất dưới đáy móng công trình giảm đi đáng kể.
- Khi dùng cọc cát trị số mô đun biến dạng ở trong cọc cát cũng như vùng đất được
nén lại xung quanh cọc sẽ giống nhau vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền đất được
nén chặt bằng cọc cát có thể xem như nền thiên nhiên.
- Khi dùng cọc cát quá trình cố kết của đất nền xảy ra nhanh hơn nhiều so với nền
thiên nhiên hay nền gia cố cọc cứng
Nhược điểm:
Dễ sản sinh co ngót trong quá trình thi công và khai thác
Độ chặt của đất phụ thuộc vào kích thước ống lỗ
Cần trang bị các thiết bị thi công nặng và dài

10

10


Tốn kém, thời gian thi công kéo dài gây xáo trộn cấu trúc nền đất và khó kiểm tra
được chất lượng của cọc cát
1.2.3 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
- Giếng cát là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước.
Giếng cát thường có đường kính từ 20 đến 60cm được sử dụng với mục tiêu tạo điều
kiện thoát nước nhanh cho tầng đất yếu, tăng nhanh quá trình cố kết giúp cho công
trình nhanh chóng ổn định lún. Phía trên giếng cát thường bố trí một lớp đệm cát để
tạo điều kiện thoát nước tốt và công trình lún đều hơn. Chiều dày lớp đệm cát thường
lấy trong khoảng 30 đến 50cm. Vật liệu chọn làm lớp đệm cát trên giếng cát thường sử

dụng cát hạt trung đến hạt to. Khoảng cách giữa các giếng cát tùy thuộc vào tình hình
thoát nước của đất nền. Thông thường khoảng cách giữa các giếng từ 1,5 đến 5m. Khả
năng thoát nước của nền càng kém thì khoảng cách đó càng nhỏ hơn
- Ưu điểm:
+ Mang giá trị kinh tế cao.
+ Tăng độ cố kết cho nền đất.
+ Khi dùng giếng cát, trị số môđun biến dạng của vùng đất được nén chặt xung quanh
sẽ giống nhau, vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền đất xử lý đồng đều hơn. Giải pháp
này nền đất yếu có tốc độ cố kết nhanh hơn so với phương án sử dụng bấc thấm, thời
gian chờ lún cũng ngắn hơn. Thường sử dụng trong trường hợp nền đất yểu có chiều
sâu l0m đến 30m.
- Nhược điểm:
+ Gây chấn động tới công trình xung quanh.
+ Có khả năng bị tắt hay ngắt đường thấm.
+ Khi thi công giếng cát có thể bị đứt đoạn dẫn đến vai trò thoát nước không được đảm
bảo. Tại các vùng có mực nước ngầm cao thì sau một thời gian thi công cát trong
giếng sẽ theo nước lẫn vào trong đất vì vậy tốc độ cố kết của đất sẽ có sự sai lệch đáng
kể so với tính toán. Việc thi công giếng cát có nhược điểm là tốn công, máy móc nặng,

11

11


tốc độ thi công chậm, khi nền bị cố kết và biến dạng có thể cắt đứt đường thấm và giá
thành công trình cao
1.2.4 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
- Xử lý nền bằng bấc thấm là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng Bấc
thấm gồm hai phần: phần lõi chất dẻo (hay bìa cứng) được bao ngoài bằng vật liệu
tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật polypropylene hay polyester không dệt...).

- Bấc thấm có những đặc trưng như sau:
+ Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bao ngoài vào lõi chất
dẻo.
+ Lõi chất dẻo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng ra ngoài khối nền đất yếu
bão hòa nước.
- Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là polypropylene và polyester không dệt hay vật liệu
giấy tổng hợp. Chúng có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẻo và đất xung quanh,
đồng thời là bộ phân lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào lõi làm tắc thiết bị. Lõi chất dẻo
có hai chức năng quan trọng: vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, vừa tạo đường cho nước thấm
dọc chúng ngay cả khi áp lực xung quanh lớn. Đây chính là ưu thế của bấc thấm so với
giếng cát và cọc cát.
- Ưu điểm
+ Bấc thấm được sản xuất công nghiệp nên dễ dàng kiểm tra được chất lượng, chuẩn
hóa quá tình thi công, giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường
+ Giảm thiểu sự xáo trộn các lớp đất.
+ Khả năng tương thích cao của lõi cũng như vỏ của bấc thấm với nhiều loại đất.
+ Dễ dàng thi công, hiệu suất có thể đạt 8000m/ngày. Rút ngắn được thời gian thi
công.
+ Không cần cấp nước khi thi công.
+ Bấc có thể cắm sâu đến 40m.

12

12


+ Tiết kiệm được khối lượng đào đắp.
+ Giảm được chi phí vận chuyển, chi phí thi công.
- Nhược điểm
+ Kém hiệu quả khi chiều dày lớp đất yếu quá dày

+ Thời gian chờ đợi khá nhiều
+ Dễ hư hại khi cắm vào đất
+ Sẽ không hiệu quả nếu không có phương pháp gia tải kết hợp phù hợp
+ Vật liệu phải nhiều
1.2.5 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng
- Cọc đất gia cố xi măng (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất), được thi
công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu. Dùng máy khoan và các thiết bị
chuyên dùng (cần khoan, mũi khoan ...) khoan vào đất với đường kính và chiều sâu lỗ
khoan theo thiết kế. Đất trong quá trình khoan không được lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị
phá vỡ kết cấu, được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết dính (chất
kết dính thông thường là xi măng hoặc vôi, thạch cao ... đôi khi có thêm chất phụ gia
và cát). Phương pháp xử lý cọc đất gia cố xi măng khá đơn giãn: Bao gồm một máy
khoan vơi hệ thống lưỡi có đường kính thay đổi tùy theo đường kính cọc được thiết kế
2

và các xi lô chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm . Các máy
khoan của Thụy Điển, Trung Quốc, Nhật Bản có khả năng khoan sâu đến 40 m và tự
điều chỉnh định vị cần khoan luôn thẳng đứng. Trong quá trình khoan lưỡi được thiết
kế để trộn đều đất và xi măng. Quá trình phun (hoặc bơm) chất kết dính để trộn với đất
trong hố khoan, tùy theo yêu cầu có thể được thực hiện ở cả hai pha khoan xuống và
rút lên của mũi khoan hoặc chỉ thực hiện ở pha rút mũi khoan lên. Để tránh lãng phí xi
măng, hạn chế xi măng thoát ra khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường thông thường
khi rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0.5 ~ 1.5m người ta dừng phun chất kết
dính, nhưng đoạn cọc 0,5 ~ 1,5m này vẫn được phun đầy đủ chất kết dính là nhờ là
nhờ chất kết dính có trong đường ống tiếp tục được phun (hoặc bơm) vào hố khoan.

13

13

Khi mũi khoan được rút lên khỏi hố khoan, trong hố khoan còn lại đất đã được trộn
đều với chất kết dính dần dần đông cứng tạo thành cọc đất gia cố xi măng.
- Ưu điểm
+ Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao. Tiết
kiệm thời gian thi công do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ.
+ Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng.
+ Rất thích họp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu nền
đất yếu như bãi bồi ven sông, ven biển.
+ Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước.
+ Khả năng xử lý sâu (có thể đến 50m).
+ Địa chất nền là cát rất phù họp với công nghệ gia cố xi măng, độ tin cậy cao.
+ Biến dạng nền đất gia cố rất nhỏ vì vậy giảm thiểu ảnh hưởng của lún đối với các
công trình lân cận, tăng sức kháng cắt ổn định nền móng công trình.
+ Dễ dàng điều chỉnh cường độ bằng cách điều chỉnh hàm lượng xi măng khi thi công.
+ Dễ quản lý chất lượng thi công.
+ Hạn chế ô nhiểm môi trường.
- Nhược điểm
+ Phụ thuộc nhiều vào công nghệ thi công nên yêu cầu có hệ thống quy chuẩn, quy
định các quy trình thi công nghiêm ngặt và quy trình kiểm tra nghiệm thu hoàn thiện.
Yêu cầu công nghệ máy móc thiết bị hiện đại
+ Không phù hợp với điều kiện thủy văn phức tạp
+ Khả năng chịu cắt kém

14

14