Nghiên cứu giải pháp xử lý nền tường chắn lũ đê sông Lạch Tray - TP Hải Phòng

LỜI CAM ĐOAN

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền tường chắn lũ đê sông Lạch
Tray – TP Hải Phòng đoạn từ K14+680 đến K15+280”.
Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. 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. Nếu vi phạm
học viên xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ hình thức kỷ luật nào của Nhà
trường.
Tác giả luận văn

Bùi Nam Giang

i


LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn thạc sĩ
kỹ thuật: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền tường chắn lũ đê sông Lạch Tray – TP
Hải Phòng đoạn từ K14+680 đến K15+280” đã hoàn thành theo đúng nội dung đã
được phê duyệt trong đề cương nghiên cứu.
Trước hết, tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới trường Đại học Thủy Lợi, Khoa
Công trình đã đào tạo, quan tâm giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tác giả trong quá trình
học tập và thực hiện luận văn này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Bùi Văn Trường. Thầy đã trực tiếp
tận tình hướng dẫn cụ thể, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho
tác giả để hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ
động viên về tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả ngày hôm nay.

Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh khỏi những thiếu
sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô và cán bộ đồng nghiệp
đối với bản luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 02 tháng 08 năm 2017
Tác giả luận văn

Bùi Nam Giang

ii


MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH...................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ ix
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 1
3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................ 2
5. Kết quả đạt được ......................................................................................................... 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1Tổng quan về công trình tường chắn lũ, tường chắn kết hợp với đường giao thông . 3
1.1.1 Phân loại tường chắn .............................................................................................. 3
1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tường chắn trên thế giới và việt nam ................. 8
1.2Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu cho công trình trên đê sông và
tường chắn ..................................................................................................................... 12
1.2.1.Tổng quan về nền đất yếu ..................................................................................... 12
1.2.2.Các phương pháp xử lý nền đất yếu cho công trình đê sông và tường chắn. ....... 13

1.3 Kết luận chương I .................................................................................................... 25
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI PHÁP
XỬ LÝ NỀN TƯỜNG CHẮN LŨ TRÊN ĐÊ .............................................................. 26
2.1 Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán .................................................................. 26
2.1.1 Áp lực đất lên tường chắn .................................................................................... 26
2.1.2. Phân tích ổn định tổng thể công trình tường chắn lũ trên nền đất yếu ............... 35
2.2 Giải pháp xử lý nền tường chắn lũ ......................................................................... 43
2.2.1 Giải pháp xử lý nền bằng cọc bê tông cốt thép. .................................................. 43
2.2.2 Giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất .......................................................... 48
2.3 Kết luận chương II .................................................................................................. 62
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN TƯỜNG CHẮN LŨ ĐÊ SÔNG
LẠCH TRAY – TP HẢI PHÒNG ĐOẠN TỪ K14+680 ĐẾN K15+280 .................... 64
iii


3.1 Giới thiệu tổng quan về công trình .......................................................................... 64
3.1.1. Vị trí địa lý .......................................................................................................... 64
3.1.2. Các điều kiện địa chất, thủy văn cơ bản .............................................................. 65
3.1.3 Đặc điểm quy mô công trình ................................................................................ 67
3.2 Các tài liệu tính toán............................................................................................... 67
3.3 Thiết kế giải pháp xử lý nền tường chắn lũ ............................................................ 67
3.3.1 Phân tích lựa chọn giải pháp ............................................................................... 67
3.3.2 Các thông số của công trình ................................................................................. 68
3.3.3 Phương án 1:Tính toán, thiết kế xử lý nền bằng cọc bê tông cốt thép ................. 70
3.3.4 Phương án 2:Tính toán, thiết kế xử lý nền theo phương pháp cọc xi măng đất .. 73
3.4 Tính toán ổn định cho tường chắn.......................................................................... 76
3.4.1 Lựa chọn phương pháp tính toán.......................................................................... 76
3.4.2 Giới thiệu phần mềm tính toán ............................................................................. 77
3.4.3 Tính toán với phương án 1: Xử lý nền bằng cọc bê tông cốt thép ....................... 78
3.4.4 Tính toán với phương án 2: Xử lý nền bằng cọc xi măng đất .............................. 82

3.4.5 Phân tích kết quả tính ........................................................................................... 87
3.5 Kết luận chương III ................................................................................................ 88
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 91
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ............................................................................................... 92

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tường cứng ..........................................................4
Hình 1.2: Các loại tường chắn được phân loại theo nguyên tắc làm việc của tường ......5
Hình 1.3: Các loại tường chắn phân loại theo góc nghiêng của tường ...........................6
Hình 1.4: Các dạng tường chắn phân loại theo kết cấu của tường ..................................7
Hình 1.5: Các dạng tường lắp ghép, rọ đá và tường đất có cốt .......................................8
Hình 1.6: Công trình đê biển St. Peterburg – Nga. .........................................................9
Hình 1.7: Công trình trường chắn sóng tại tỉnh Iwate – Nhật Bản ...............................10
Hình 1.8: Xây dựng tường chắn sóng tại Kesennuma – Nhật Bản. ..............................10
Hình 1.9: Tường chắn đê biển Cát Hải – Hải Phòng.....................................................11
Hình 1.10: Tường chắn lũ đê sông Lòng Tàu................................................................11
Hình 1.11: Sụt lún gây hư hỏng tường chắn đê sông Cần Thơ .....................................12
Hình 1.12: Thi công xử lý nền đất yếu bằng đệm cát ...................................................15
Hình 1.13:Xử lý nền đất yếu bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng .................................16
Hình 1.14: Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp làm chặt đất .....................................18
Hình 1.15: Gia tải trước bằng cách sử dụng khối đắp hoặc áp suất chân không .........20
Hình 1.16 : Hình ảnh về thi công ép cọc bê tông cốt thép ............................................23
Hình 1.17 : Hình ảnh về thi công cọc đất - xi măng.....................................................24
Hình 2.1 : Sơ đồ tính áp lực đất chủ động theo Coulomb .............................................27
Hình 2.2: Sơ đồ xác định áp lực đất bị động theo Coulomb .........................................30
Hình 2.3: Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động theo Rankine ........................................32

Hình 2.4: Sơ đồ xác định áp lực đất bị động theo Rankine ...........................................34
Hình 2.5: Sơ đồ tính toán tường chắn khi tải trọng phân bố đều liên tục .....................35
Hình 2.6: Xác định mômen chống trượt, gây trượt với mặt trượt trụ tròn ....................36
Hình 2.7: Chuyển vị phần tử tam giác ...........................................................................41
Hình 2.8: Sơ đồ tính lún ................................................................................................49
Hình 2.9: Bố trí cọc trộn khô .........................................................................................51
Hình 2.10: Bố trí cọc trùng nhau theo khối ...................................................................51
Hình 2.11: Bố trí cọc trộn ướt trên mặt đất ...................................................................51
Hình 2.12 Bố trí cọc trộn ướt trên biển .........................................................................52
v


Hình 2.13: Công nghệ thi công cọc xi măng đất ........................................................... 52
Hình 2.14 : Sơ đồ bố trí cọc cát ..................................................................................... 59
Hình 2.15: Sơ đồ tính lún nền đất khi xử lý bằng cọc cát. ............................................ 61
Hình 3.1: Vị trí xây dựng công trình tường chắn lũ đê sông Lạch Tray ....................... 64
Hình 3.2: Mặt cắt dọc địa chất điển hình đê sông Lạch tray......................................... 66
Hình 3.3: Cột địa tầng tại vị trí lỗ khoan HP-99 ........................................................... 69
Hình 3.4: Mặt cắt ngang điển hình của tường chắn ...................................................... 70
Hình 3.5: Mô hình đất nền tại vị trí mặt cắt tính toán phương án cọc BTCT ............... 78
Hình 3.6: Sơ đồ lưới phần tử phân tích phương án cọc BTCT ..................................... 79
Hình 3.7: Chuyển vị đứng của các điểm khảo sát trong các giai đoạn thi công PA1 ... 80
Hình 3.8: Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát trong các giai đoạn thi công PA1 . 80
Hình 3.9: Tổng chuyển vị khi công trình hoàn thiện phương án 1 cọc BTCT ............. 81
Hình 3.10 : Kết quả tính hệ số ổn định tổng thể công trình theo PA1 .......................... 82
Hình 3.11: Mô hình đất nền tại vị trí mặt cắt tính toán phương án xử lý nền bằng cọc xi
măng đất ........................................................................................................................ 83
Hình 3.12: Sơ đồ lưới phần tử phân tích phương án cọc xi măng đất .......................... 83
Hình 3.13: Vị trí các điểm kiểm tra chuyển vị theo PA2 .............................................. 84
Hình 3.14: Chuyển vị đứng của các điểm khảo sát trong các giai đoạn thi công PA2 . 84

Hình 3.15: Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát trong các giai đoạn thi công PA2 85
Hình 3. 17: Kết quả tính hệ số ổn định tổng thể công trình theo phương án 2 ............. 86

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Sơ đồ thi công trộn khô .................................................................................53
Bảng 2.2 Sơ đồ thi công trộn ướt ..................................................................................55
Bảng 3.1: Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất ...............................................................67
Bảng 3.2: Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất tại hố khoan HP-99 ...............................69
Bảng 3.3: Bảng tính sức kháng của đất nền tại vị trí lỗ khoan HP-99 ..........................71
Bảng 3.4: Kết quả tính toán nền tương đương ..............................................................74
Bảng 3.5: Bảng tính sức kháng của đất nền tại vị trí lỗ khoan HP-99 ..........................75
Bảng 3.6: Bảng kết quả tính chuyển vị các điểm khảo sát PA1 ....................................79
Bảng 3.7: Kết quả tính toán chuyển vị tổng theo từng giai đoạn ..................................81
Bảng 3.8: Bảng kết quả tính chuyển vị các điểm khảo sát PA2 ....................................84
Bảng 3.9: Kết quả tính toán chuyển vị tổng theo từng giai đoạn ..................................86
Bảng 3.10: Bảng so sánh kết quả tính toán theo phương án 1 và phương án 2 ............87

vii



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hải Phòng là nơi có vị trí quan trọng về Kinh tế, xã hội, an ninh, quốc
phòng của vùng Bắc bộ và của cả nước. Hải Phòng là đầu mối giao thông đường biển
phía Bắc, sông ngòi ở Hải Phòng khá nhiều với mật độ dày đặc; đây là nơi tất cả hạ
lưu của sông Thái Bình đổ ra biển. Chính vì vậy hệ thống sông của Hải Phòng sẽ chịu

ảnh hưởng trực tiếp của biến đổi khí hậu, do đó các chương trình ứng phó với biến đổi
khí hậu của thành phố có ý nghĩa rất lớn đối với sự an toàn của các khu dân cư đô thị
và hạ tầng cơ sở ven sông. Phát triển cơ sở hạ tầng và quy hoạch khu dân cư ứng phó
với biến đổi khí hậu là mục tiêu trọng tâm của thành phố, trong đó nâng cấp, cải tạo hệ
thống đê sông phù hợp với biến đổi khí hậu và nước biển dâng là việc làm rất quan
trọng.
Các tuyến đê sông của Thành phố Hải Phòng đều nằm trên nền đất yếu chủ yếu là bùn
sét màu xám, xám đen, đôi chỗ kẹp lớp cát mỏng trạng thái chảy, có chiều sâu trung
bình từ 10-20m. Để các công trình ổn định chịu được các tác động của môi trường thì
các biện pháp xử lý nền đất yếu là rất quan trọng. Tường chắn lũ đê sông Lạch Tray
bên cạnh việc hạn chế tác động của nước lũ còn kết hợp đường giao thông sau lưng
tường. Vì vây đề tài nghiên cứu giải pháp xử lý nền cho tường chắn lũ đê sông Lạch
Tray là có ý nghĩa và thiết thực, từ việc nghiên cứu này chúng ta có thể đưa ra giải
pháp xử lý nền phù hợp với điều kiện địa chất khu vực đảm bảo công trình ổn định và
phát huy tốt chức năng của công trình; kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu
quả quản lý kỹ thuật, kinh tế đối với dự án xây dựng.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu công trình
tường chắn trên đê sông kết hợp với đường giao thông; từ đó đề xuất các biện pháp xử
lý nền tường chắn lũ đê sông Lạch Tray phù hợp điều kiện địa chất khu vực, đảm bảo
ổn định và hiệu quả.
3. Nội dung nghiên cứu
Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
- Tổng quan những vấn đề về tường chắn lũ trên đê kết hợp đường giao thông;
1


- Đặc điểm, điều kiện làm việc của tường chắn lũ trên đê kết hợp đường giao thông;
- Các phương pháp xử lý nền đất yếu và phương pháp xử lý nền cho tường chắn;
- Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán xử lý nền tường chắn;

- Thiết kế giải pháp xử lý nền tường chắn lũ đê sông Lạch Tray – Tp Hải Phòng.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu thực tế (tài liệu khảo sát địa hình, địa chất,
tài liệu thủy văn, hải văn, …);
- Phân tích và tính toán lý thuyết để lựa chọn phương pháp tính toán, thiết kế giải pháp
hợp lý xử lý nền cho tường chắn lũ;
- Phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp mô hình số với việc sử dụng phần mềm
plaxis để phân tích, kiểm tra ổn định, biến dạng, chuyển vị của tường và nền tường
chắn.
5. Kết quả đạt được
- Nắm được cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán, thiết kế giải pháp xử lý đất yếu;
- Đề xuất phương pháp tính toán và giải pháp phù hợp xử lý nền cho tường chắn lũ;
- Kết quả ứng dụng thiết kế phương án xử lý nền cho công trình thực tế là tường chắn
lũ đê sông Lạch Tray phù hợp với địa hình địa chất khu vực và đảm bảo ổn định và
hiệu quả.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về công trình tường chắn lũ, tường chắn kết hợp với đường giao
thông
Tường chắn là công trình thường làm vách ngăn cho các công trình đầu mối trên sông,
trên biển và các công trình bảo vệ bờ. Tường chắn lũ là công trình chắn nước lũ, có
mái thẳng đứng hoặc nghiêng. Tường chắn lũ là một kết cấu khá phổ biến trong công
trình thủy lợi.
1.1.1 Phân loại tường chắn [1]
Để phân loại tường chắn có rất nhiều cách khác nhau: phân loại theo độ cứng, phân
loại theo nguyên tắc làm việc, phân loại theo chiều cao,…
1.1.1.1 Phân loại tường chắn theo độ cứng

Theo tiêu chuẩn xây dựng, tường chắn được coi là một kết cấu tuyệt đối cứng (tường
cứng) nếu như dưới tác dụng của các lực tính toán được xác định có kể tới độ uốn của
bản thân tường và độ biến dạng của nền tường, chuyển vị của lưng tường bằng hoặc
nhỏ hơn 1/5000 chiều cao của phần tường đang xét kể từ đỉnh móng tới mặt cắt tính
toán. Trong trường hợp đó, trạng thái ứng suất của đất đắp sau tường có thể đạt trạng
thái cân bằng chủ động, bị động hoặc cân bằng đàn hồi, tùy theo độ lớn và hướng
chuyển vị tương hỗ giữa đất và tường.
Tường chắn mềm là tường chắn có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất. Tường mềm
thường là tấm gỗ, thép,… ghép lại. trường hợp tường mềm (thường là tường cừ, tường
ngăn bằng gỗ), do biến dạng và chuyển vị của bản thân tường quá lớn, dưới tác dụng
của các loại tải trọng và tác động bên ngoài, trạng thái ứng suất trong khối đất đắp sau
tường rất khác với trạng thái ứng suất tương ứng so với tường tuyệt đối cứng.
Tường chắn cứng là tường chắn không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất mà chỉ có
chuyển vị tịnh tiến và xoay. Nếu tường cứng và xoay quanh mép dưới, nghĩa là đỉnh
tường có xu hướng tách rời khỏi khối đất đắp và chuyển vị về phía trước thì nhiều thí
nghiệm đã chứng tỏ là biểu đồ phân bố áp lực của đất rời có dạng đường thẳng và có
trị số cường độ áp lực đất lớn nhất ở chân tường (Hình 1.1a). Đối với đất dính (đất sau
3


lưng tường) thì biểu đồ phân bố áp lực đất có dạng hơi cong và cũng có trị số cường
độ áp lực đất lớn nhất ở chân tường (hình 1.1b). Nếu tường cứng xoay quanh mép trên,
nghĩa là chân tường rời khỏi khối đất đắp và chuyển vị về phía trước thì theo kết quả
thí nghiệm biểu đồ phân bố áp lực đất có dạng cong, trị số lớn nhất phụ thuộc vào mức
độ chuyển vị của tường và ở vào khoảng giữa lưng tường (hình 1.1c). Tường chắn
cứng thường là những khối bê tông, bê tông đá hộc, gạch đá xây nên gọi là tường khối.
Tường chắn bằng bê tông cốt thép có dạng tấm hoặc bản nhưng tạo với bộ phận khác
của công trình thành những khung hoặc hộp cứng cúng được xếp loại tường cứng.

Hình 1.1: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tường cứng

1.1.1.2 Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc.
Tường chắn là loại công trình thường xuyên chịu lực đẩy ngang (áp lực đất, nước), do
đó tính ổn định chống trượt chiếm một vị trí quan trọng đối với tính ổn định nói chung
của tường. Theo quan điểm này tường chắn được chia thành các loại sau:
- Tường trọng lực (hình 1.2a): độ ổn định được đảm bảo chủ yếu do trọng lượng bản
thân của tường. Các loại tường cứng đều thuộc loại tường trọng lực.
- Tường bán trọng lực (hình 1.2b): độ ổn định được đảm bảo không những chỉ do
trọng lượng bản thân của tường, và bản móng mà còn do khối đất nằm trên bản móng.
Loại tường này thường làm bê tông cốt thép nhưng chiều dày của tường cũng khá lớn
(do đó loại tường này có tên gọi là tường dày).
- Tường bản góc (hình 1.2c): độ ổn định được đảm bảo chủ yếu do trọng lượng khối
đất đắp đè lên bản móng. Tường và móng là những tấm bản, tấm bê tông cốt thép

4


mỏng nên trọng lượng bản thân của tường và móng không quá lớn. tường bản góc có
dạng chữ L nên có khi gọi là tường chữ L
- Tường mỏng (hình 1.2d): sự ổn định của loại tường này được đảm bảo bằng cách
chôn chân tường vào trong nền. Do đó loại tường này còn gọi là tường cọc và tường
cừ. Để giảm bớt độ sâu chôn trong đất của tường và để tăng độ cứng của tường người
ta thường dùng dây neo.

Hình 1.2: Các loại tường chắn được phân loại theo nguyên tắc làm việc của tường
1.1.1.3 Phân loại theo chiều cao của tường
- Tường thấp: có chiều cao nhỏ hơn 5m
- Tường cao: có chiều cao lớn hơn 10m
Loại tường chắn có chiều cao vào khoảng trung gian của hai loại trên (từ 5 – 10m)
được xếp vào loại tường trung bình.
1.1.1.4 Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường

Theo cách phân loại này, tường được phân thành tường dốc và tường thoải
- Tường dốc lại phân ra tường dốc thuận (Hình 1.3a) và tường dốc nghịch (hình
1.3b). Trong trường hợp của tường dốc khối đất trượt có một mặt giới hạn trùng với
lưng tường.
- Nếu góc nghiêng α của lưng tường lớn quá một mức nào đó thì khối đất trượt sau
lưng tường không lan đến lưng tường (hình 1.3c); tường loại này gọi là tường thoải.

5


Hình 1.3: Các loại tường chắn phân loại theo góc nghiêng của tường
1.1.1.5 Phân loại tường chắn theo kết cấu
Về mặt kết cấu, tường chắn được chia thành tường liền khối và tường lắp ghép.
Tường liền khối: làm bằng bê tông, bê tông đá hộc, gạch xây, đá xây hay bằng bê tông
cốt thép.
Mặt cắt ngang của tường liền khối rất khác nhau. Một số dạng tường này được gọi với
những tên gọi khác nhau (hình 1.4):
- Hình chữ nhật (hình 1.4a);
- Hình thang có ngực tường riêng (hình 1.4b);
- Hình thang có lưng tường nghiêng (hình 1.4c);
- Hình thang có lưng và ngực tường nghiêng (hình 1.4d);
- Hình thang nghiêng về phía đất đắp (hình 1.4e);
- Có móng nhô ra phía trước (hình 1.4g);
- Có lưng gãy khúc (hình 1.4h)
- Có lưng bậc cấp (hình 1.4i)
- Có bệ giảm tải (hình 1.4k)
- Có móng nhô ra hai phía (hình 1.4l)

6

Hình 1.4: Các dạng tường chắn phân loại theo kết cấu của tường
Tường lắp ghép: gồm các cấu kiện bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép đúc sẵn ghép lại
với nhau theo những sơ đồ kết cấu định sẵn. Tùy theo sơ đồ kết cấu lắp ghép, tường
lắp ghép thường có các loại sau đây:
- Kiểu chữ L: Gồm những khối và tấm bê tông cốt thép lắp ráp lại (hình 1.5a)
- Kiểu hàng rào: gồm nhiều thanh bê tông cốt thép làm trụ đứng hay trụ chống và các
bản ghép lại ( hình 1.5b)
- Kiểu hộp một tầng hay hai tầng, trong hộp đổ đầy cát sỏi (hình 1.5c)
- Kiểu chuồng gồm nhiều thanh đặt dọc ngang xen kẽ nhau, trong chuồng đổ cát sỏi
(hình 1.5d)
- Tường rọ đá: gồm các rọ đá nối ghép với nhau (hình 1.5e)
- Tường đất có cốt (hình 1.5f)

7


Hình 1.5: Các dạng tường lắp ghép, rọ đá và tường đất có cốt
Việc lựa chọn kết cấu tường chắn cần phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật,
yêu cầu và điều kiện thi công, tính chất và tình hình địa chất của công trình. Tường
chắn trọng lực bằng bê tông có ưu điểm dễ thi công, tính chống nứt chống thấm cao,
tiết kiệm thép nhưng nhược điểm của nó là khối lượng bê tông nhiều, chưa tận dụng
hết được khả năng chịu lực của bê tông, ứng suất vì nhiệt lớn, cho nên việc sử dụng
chỉ hạn chế cho những tường có chiều cao không lớn.
Tường chắn bằng bê tông cốt thép có ưu điểm là lựa chọn được mặt cắt hợp lý, khối
lượng bê tông giảm nhỏ, có thể tiến hành lắp ghép dễ dàng.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tường chắn trên thế giới và Việt Nam
Ngày nay, tường chắn lũ là công trình khá phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới; đã
có rất nhiều các quốc gia áp dụng có hiệu quả công trình tường chắn lũ để ngăn nước
lũ, nước biển dâng bảo vệ các công trình hạ tầng và dân cư ven sông, ven biển.

Công trình đê biển bảo vệ thành phố St Peterburg – Nga
Vị trí công trình nằm gần vịnh Neva và Vịnh Phần Lan, nối liền các thị trấn Gorki,
Kronstadt và Lomonosov với chiều dài tổng cộng là 25,4km. Hệ thống đê biển St.
8


Peterburg được xây dựng với mục đích bảo vệ thành phố khỏi ngập lụt khi nước biển
dâng lên với tần suất 0,01%, kết hợp với làm đường giao thông vành đai 6 làn xe. Căn
cứ vào các điều kiện địa chất công trình trên toàn chiều dài tuyến, kết cấu đê sử dụng
vật liệu xây dựng tại chỗ đảm bảo cho độ bền vững cần thiết của công trình trong điều
kiện ngập nước, chống được các tác động mạnh của sóng biển và lực va của băng trôi.
Phần đỉnh đê có tính triệt tiêu sóng nhờ mái dốc bằng đá hộc, mái dốc nối tiếp phía
trên bằng các tấm bê tông cốt thép chuyển tiếp đến đỉnh tường chắn sóng cao 8m.

Hình 1.6: Công trình đê biển St. Peterburg – Nga.
Đê biển Nhật Bản
Nhật Bản là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng của động đất và sóng thần
nhiều nhất trên thế giới. Từ những năm 1980 Nhật Bản đã cho xậy dựng các bức tường
chắn sóng để đối phó tình trạng thiên tai của quốc gia này. Tường chắn sóng đê biển
tại làng Fudai tỉnh Iwate đã bảo vệ người dân ở đây vượt qua được trận sóng thần năm
2011.

9


Hình 1.7: Công trình trường chắn sóng tại tỉnh Iwate – Nhật Bản
Với ứng hiệu quả của tường chắn sóng trong việc phòng chống thiên tai, chính phủ
nước này đã cho xây dựng hàng loạt công trình tường chắn sóng để bảo vệ các địa
phương ven biển trước các thảm họa tương tự.

Hình 1.8: Xây dựng tường chắn sóng tại Kesennuma – Nhật Bản.
Các công trình ở Việt Nam
Tại Việt Nam đã có rất nhiều các công trình tường chắn lũ, chắn sóng được xây dựng
với mục đích đối phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

10


- Công trình đê biển Cát Hải – Hải Phòng: Tuyến đê biển Cát Hải dài hơn 2km được
cải tạo, nâng cấp với mục đích đảm bảo tuyến đê ổn định với thiết kế chống bão cấp
10, mức triều 5%. Công trình bao gồm việc xây dựng tường chắn với cao độ đỉnh
tường là +5.20m.

Hình 1.9: Tường chắn đê biển Cát Hải – Hải Phòng
- Tường chắn lũ đê sông Lòng Tàu – huyện Cần Giờ: Công trình có chiều dài gần
1,5km, dọc theo sông Lòng Tàu để ngăn nước triều bảo vệ cánh đồng muối Thiềng
Liềng.

Hình 1.10: Tường chắn lũ đê sông Lòng Tàu

11


Một số sự cố công trình tường chắn:
Trong quá trình làm việc đã có một số vấn đề xảy ra với các công trình tường chắn như
kết cấu công trình bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều kiện biến dạng
không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu tải bé hoặc do các
biện pháp xử lý nền chưa đảm bảo cho công trình ổn định khi đi vảo sử dụng.

Hình 1.11: Sụt lún gây hư hỏng tường chắn đê sông Cần Thơ

Bên cạnh đó cũng có những nguyên nhân khác như các tải trọng tác dụng lên tường
chắn quá lớn cũng gây phá hoại công trình. Vì vậy, với công trình tường chắn lũ
thường được xây dựng ven các con sông , ven biển khu vực có nền địa chất yếu để
đảm bảo công trình hoạt động ổn định và hiệu quả thì việc nghiên cứu, phân tích và
đánh giá điều kiện địa chất của công trình để từ đó đưa ra được các phương án xử lý
nền hợp lý cho công trình là rất cần thiết.
1.2

Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu cho công trình trên đê

sông và tường chắn
1.2.1. Tổng quan về nền đất yếu
Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng trên nền đất yếu vẫn là một vấn đề tồn tại và là
một bài toán khó đối với người xây dựng; đặt ra nhiều vấn đề phức tạp cần được xử lý
nghiêm túc, đảm bảo sự ổn định và độ lún cho phép của công trình.
12


Những thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh đều nằm trên
lưu vực đồng bằng sông Hồng và sông Mê Kông. Đây là khu vực có tầng đất phù sa
khá dày và tập trung đất sét yếu. Thực tế này đòi hỏi phải hình thành và phát triển các
công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu.
Nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; sức chịu tải bé (0.5 – 1kg/cm2); đất
có tính nén lún lớn; hệ số rỗng e lớn (e > 1); độ sệt lớn (B >1); môđun biến dạng bé (E
< 50daN/cm2); khả năng chống cắt (C) bé; khả năng thấm nước bé; hàm lượng nước
trong đất cao, độ bão hòa nước G >0.8, dung trọng bé. Tùy theo thành phần vật chất,
phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí không gian, điều kiện vật lý và khí hậu, …
mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau; các loại nền đất yếu thường gặp như:
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa
nước, có cường độ thấp.

- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước; thành phần hạt rất mịn; ở trạng
thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực.
- Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân
hủy các chất hữu cơ có ở đầm lầy( hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%).
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng
đáng kể. loại đất này khi chịu tải trọng động thì sẽ chuyển sang trạng thái gọi là cát
chảy.
- Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước
cao, dễ bị sụt lún.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên nền đất
yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được các
tính chất cơ lý của đất để làm cơ sở và đặt ra các giải pháp xử lý móng phù hợp. Đây
là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và
kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình trên
nền đất yếu.
1.2.2. Các phương pháp xử lý nền đất yếu cho công trình đê sông và tường chắn.
Hiện nay có khá nhiều giải pháp xử lý nền đắp trên nền đất yếu, tóm tắt lại có các giải
pháp chính sau:
13


- Cải thiện sự ổn định của nền đắp (làm thoải mái đắp, tăng chiều rộng đáy đê, làm bệ
phản áp, giảm trọng lượng khối đắp, cho nền đắp chôn sâu vào đất yếu)
- Tăng khả năng chịu tải của nền bằng thay đổi chỉ tiêu cơ lý (tăng φ, C) của đất yếu.

- Tăng nhanh tốc độ cố kết hoặc giảm độ lún tổng cộng (như làm đệm cát, cọc cát, cột
đất gia cố vôi, nền cọc).

Nói chung các biện pháp xử lý nền đều có liên quan cả vấn đề ổn định và lún. Mỗi
trường hợp cụ thể đều có một hoặc nhiều biện pháp xử lý thích hợp, việc chọn biện

pháp nào cần phải phân tích kỹ, đầy đủ.
1.2.2.1. Xử lý nền đất yếu bằng giải pháp thay thế nền
Để tận dụng khả năng các lớp dưới của đất nền, người ta thường đào bỏ lớp đất yếu ở
phía trên tiếp giáp với móng và thay thế bằng đất có cường độ chống cắt lớn.
Giải pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ổn định, giảm độ lún và thời gian lún,
giảm kích thước của móng và chiều sâu chôn móng do sức chịu tải của đất nền tăng
lên. Đặc biệt thích hợp là trường hợp đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của
tải trọng công trình. Chiều sâu đào đất yếu cần thiết có thể xác dịnhđược thông qua
tính toán theo nguyên tắc nền đất sau khi đào có khả năng chịu được tải trọng của công
trình phía trên.
Phương pháp thay thế nền có những tác dụng chính sau đây:
- Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng công trình, lớp đệm cát (đệm
đất,…) đóng vai trò như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng của
công trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất chịu lực ở phía dưới;
- Giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đồng đều của công trình, đồng thời làm
tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền;
- Làm tăng khả năng ổn định khi công trình có tải trọng ngang;
- Kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ giảm vì áp lực tiêu chuẩn truyền lên
lớp đệm cát tăng lên;
Về ưu điểm: Phương pháp này thi công đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp.
Phương pháp này thích hợp được sử dụng trong các điều kiện sau:
- Khi thời hạn đưa công trình vào sử dụng là rất ngắn.
14


- Bề dày lớp đất yếu từ 3m trở xuống, trường hợp này thường đào bỏ toàn bộ đất yếu.
Khi bề dày tầng đất yếu vượt quá 4-5m thì có thể đào một phần sao cho lớp đất yếu
còn lại có bề dày nhiều nhất chỉ bằng 1/2 – 1/3 chiều cao đất đắp.
Các loại vật liệu thay thế:
- Vật liệu thay thế là cát (đệm cát): thuận lợi cho thi công bằng bơm cát, thời gian cố

kết rút ngắn;
- Vật liệu thay thế là đất (đệm đất): phương pháp này sẽ kinh tế hơn nếu tận dụng
được vật liệu địa phương.
Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có
áp sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.

Hình 1.12: Thi công xử lý nền đất yếu bằng đệm cát
1.2.2.2. Xử lý nền đất yếu bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng
Lún do cố kết nền đất sét yếu tạo ra nhiều sự cố cho nền móng công trình. Cần nhiều
thời gian để hoàn thành cố kết thứ nhất do tính thấm của đất sét nhỏ. Để rút ngắn thời
gian cố kết này, thường dùng thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với nén trước bằng
khối đắp tạm thời hay áp lực chân không.Thiết bị tiêu nước thẳng đứng có nhiều loại
với các đặc trưng vật lý khác nhau nhằm tạo ra đường thoát nước nhân tạo cho đất. Có
hai loại đường thấm thẳng đứng: giếng cát và bấc thấm. Tác dụng của đường thấm
thẳng đứng là tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm
độ rỗng, tăng dung trọng. Kết quả là làm tăng quá trình cố kết của đất yếu, tăng sức
chịu tải và làm cho đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép.Để tăng nhanh tốc
15


độ cố kết, ta thường kết hợp biện pháp xử lý bằng bấc thấm, giếng cát với biện pháp
gia tải tạm thời, tức là đắp cao thêm nền đường so với chiều dày thiết kế 2 – 3m trong
vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm t mà nền đường đạt được độ lún cuối
cùng như trường hợp nền đắp không gia tải.

Hình 1.13:Xử lý nền đất yếu bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng
Việc quyết định chiều sâu giếng cát hoặc bấc thấm là một vấn đề kinh tế - kỹ thuật đòi
hỏi người thiết kế cần phải cân nhắc dựa vào phân bố độ lún của các lớp đất yếu theo
chiều sâu dưới tác dụng của tải trọng đắp đối với mỗi trường hợp thiết kế cụ thể.
Không nhất thiết phải bố trí đến hết phạm vi của tải trọng đắp mà chỉ cần bố trí đến

một độ sâu có trị số độ lún cố kết của các lớp đất yếu, từ đó trở lên chiếm một tỷ lệ đủ
lớn so với trị số lún cố kết Sc dự báo được sao cho nếu tăng nhanh tốc độ cố kết trong
phạm vi có bố trí giếng hoặc bấc này là đủ đạt được tiêu chuẩn về độ lún cố kết cho
phép. [2]
Cải tạo đất bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng thường phục vụ cho thiết kế hạ tầng cơ
sở cần phát triển lún cố kết nhanh hơn như móng công trình đê chắn sóng, tuyến
đường giao thông, đất đắp nền đường cầu vượt, nền móng bể chứa chất lỏng trên vùng
đầm lầy, nền băng sân bay...
1.2.2.3. Xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật
Từ năm 1960 trở lại đây phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật được các nước trên thế
giới áp dụng rộng rãi trong xử lý đất yếu. Đặc biệt từ những năm 1990 trở lại đây, các
nước Asean đã áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6 chức năng cơ bản là: ngăn
16


cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền, làm lớp bảo
vệ và ngăn nước. Phương pháp vải địa kỹ thuật cũng đã được áp dụng lần đầu tại Việt
Nam từ cuối những năm 90 của thế kỷ 20 trên quốc lộ 5, quốc lộ 51, quốc lộ 10 và
đường Láng – Hòa Lạc (Hà Nội).
Các loại vải địa kỹ thuật đã và đang được nhiều công ty trên khắp thế giới sản xuất
rộng rãi. Trong xây dựng công trình, vải địa kỹ thuật thực hiện năm chức năng chính:
- Tiêu nước, thoát nước.
- Gia cố cơ học
- Phân cách giữa các loại vật liệu khác nhau.
- Lọc thấm
- Bảo vệ công trình.
Vải địa kỹ thuật được dùng để gia cố đất trong các công trình đê đập, các mái dốc và
các tường chắn đất nhờ chức năng gia cố và tiêu thoát nước. Sử dụng vải địa kỹ thuật
có thể làm tăng độ bền, tính ổn định cho các tuyến đường đi qua những khu vực có nền
đất yếu như sét mềm, bùn, than bùn...

Đối với những đoạn đê tương đối cao, cần thi công trong một mùa qua vùng đất yếu có
thể dùng vải địa kỹ thuật để gia cố nền và thân đê. Đặt các lớp vải địa kỹ thuật lên bề
mặt phân cách giữa thân đê và nền đê, đồng thời đặt các lớp vải địa kỹ thuật ở các cao
trình khác nhau trong thân đê nằm song song với mặt nền. Lớp vải địa kỹ thuật đặt ở
mặt nền có tác dụng phân cách nền đê và thân đê, làm cho khối đất đắp không bị lún
chìm vào nền, áp lực đất đắp phân bổ tương đối đồng đều vào mặt nền tạo điều kiện
cho nền cố kết từ từ. Lớp vải địa nằm ngang trong thân đê có tác dụng phân bổ áp lực
đều theo từng cao trình mặt cắt ngang đê, tăng độ bền chống trượt và giảm mặt cắt
ngang đê.[3]

17