Nghiên cứu giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu ba láng thành phố cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


TRẦN ANH THI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH
ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU BA LÁNG
THÀNH PHỐ CẦN THƠ

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM
MÃ NGÀNH: 60.58.02.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1

: ...................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2

: ...................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG
TP.HCM, ngày …. tháng …. năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. .................................................................................................................
2. .................................................................................................................
3. .................................................................................................................
4. .................................................................................................................
5. .................................................................................................................
Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------------------------------

-----------------------------------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
MSHV:7140722
Nơi sinh : Đồng Tháp
MS: 60 58 02 04

Họ và tên học viên: Trần Anh Thi
Ngày, tháng, năm sinh : 06-11-1990
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm

1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH ĐƯỜNG
DẪN VÀO CẦU BA LÁNG THÀNH PHỐ CẦN THƠ
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH
ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CỘT XIMĂNG ĐẤT KẾT HỢP
ĐẮP VẬT LIỆU CÓ TẢI TRỌNG NHẸ ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH
ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH CẦU BA
LÁNG – KM0 + 574,900 ĐOẠN THUỘC THÀNH PHỐ CẦN THƠ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/07/2015
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 04/12/2015
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
Tp. HCM, ngày

tháng

năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TS. ĐỖ THANH HẢI

PGS.TS. LÊ BÁ VINH
TRƯỞNG KHOA

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho học viên gửi đến q Thầy Cơ trong Bộ mơn Địa Cơ Nền
Móng lịng biết ơn sâu sắc vì sự tận tình mà quý Thầy Cô đã hướng dẫn và truyền
đạt cho học viên những kiến thức quý báo trong các học kỳ vừa qua. Học viên xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành.
Học viên xin chân thành cám ơn Thầy TS. Đỗ Thanh Hải, người Thầy đã
hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn học viên trong thời gian học tập tại trường, Thầy đã
hỗ trợ học viên rất nhiều về việc bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tài liệu và
những lời động viên quý báo trong quá trình học viên học tập, nghiên cứu và hoàn
thành luận văn này.
Học viên xin chân thành cảm ơn các Thầy PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, PGS.TS
Võ Phán, PGS.TS Nguyễn Minh Tâm, PGS.TS Lê Bá Vinh, PGS.TS Bùi
Trường Sơn, TS. Lê Trọng Nghĩa, TS. Trần Tuấn Anh đầy nhiệt huyết và lòng
yêu nghề, tạo điều kiện tốt nhất cho học viên học tập và nghiên cứu, luôn tận tâm
giảng dạy và cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng và cần thiết, giúp học
viên giảm bớt rất nhiều khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn.

Học viên xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cơ, Anh Chị nhân viên Phịng
Đào tạo Sau Đại Học và gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho học viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 12 năm 2015
Học viên thực hiện

Trần Anh Thi


TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông nhằm thúc đẩy
phát triển kinh tế đang được triển khai mạnh mẽ. Xu hướng rút ngắn khẩu độ cầu
dẫn đến nền đắp tương đối cao tại vị trí mố cầu, làm cho nền đất bị mất ổn định và
biến dạng. Một số cơng trình cầu đường trong quá trình đưa vào khai thác sử dụng
đã và đang tồn tại hiện tượng phổ biến là lún lệch đường dẫn vào cầu. Sự lún này
trở ngại lớn trong q trình phương tiện lưu thơng, làm cho người tham gia giao
thơng cảm thấy khó chịu, xốc đột ngột khi vào cầu.
Luận văn này trình bày cấu tạo, quan điểm tính tốn cột ximăng đất gia cố
nền đất yếu bên dưới kết hợp đắp vật liệu có tải trọng nhẹ để xử lý lún lệch đường
dẫn vào cầu. Phần tính tốn áp dụng thực tế đối với cơng trình đường dẫn vào cầu
Ba Láng – Thành Phố Cần Thơ, kiểm tra lại bằng việc mô phỏng phần mềm Plaxis
2D. Kết quả cho thấy, sau khi gia cố cột ximăng đất thì chênh lệch lún giảm từ
47,10cm xuống cịn 4,02cm (giảm 91,5%).


ABSTRACT
In recent years, building traffic infrastructure to boost the economy is
dramatically being carried out. The tendency of reducing the aperture of the road
leading to the bridge toward the relatively high ground at bridge abutment makes

the ground unstable and deformed. In the process of using some road bridge
constructions, a popular phenomenon which is unequal settlement at the road
leading to the bridge has been coming out . This problem is a big disadvantage in
the traffic. It makes commuters feel uncomfortable and sudden shock on entering
the bridge.
This thesis presents the constitute and viewpoint of calculating deep soil
mixing columns that reinforce the soft underground and combine rubber added
lightweight soil to solve unequal settlement at the road leading to the bridge. The
calculation is applied to the project of the leading road to Ba Lang bridge in Can
Tho city, checked by simulating Plaxis 2D software. The results show, after
reinforcing deep soil mixing columns is subsidence decrease from 47,10cm to
4,02cm (decrease 91,5%).


LỜI CAM ĐOAN
Qua q trình nghiên cứu, tơi cam đoan thực hiện những yêu cầu về nội dung
đã đặt ra là trung thực và được thực hiện trên cơ sở tổng hợp các lý thuyết kết hợp
với thực nghiệm dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đỗ Thanh Hải. Nội dung
luận văn được trình bày đầy đủ các nội dung u cầu.
Các số liệu tính tốn đều được chú thích và trích dẫn đầy đủ nguồn gốc tài
liệu một cách khách quan và chính xác.
Một lần nữa tơi xin khẳng định sự trung thực của đề tài và hoàn toàn chịu
trách nhiệm với những lời cam kết ở trên.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 12 năm 2015
Học viên thực hiện

Trần Anh Thi


MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ............................................................................... 1
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ........................................................................ 1
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài ...................................................... 2
5. Phạm vi nghiên cứu và hạn chế của đề tài .............................................................. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH
ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU ........................................................................................ 3
1.1 Tổng quan về hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu ......................................... 3
1.2 Các giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu ................................................. 4
1.2.1 Giải pháp sử dụng cột ximăng đất để xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu ..... 5
1.2.2 Giải pháp đắp vật liệu tải trọng nhẹ để xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu 13
1.3 Nghiên cứu của một số tác giả sử dụng cột ximăng đất để xử lý lún lệch đường
dẫn vào cầu và mố cầu .............................................................................................. 18
1.4 Phạm vi sử dụng thông thường của các giải pháp công nghệ xây dựng nền đắp
trên đất yếu ................................................................................................................ 20
1.5 Các tiêu chí và nguyên tắc xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu ............................ 20
1.5.1 Các tiêu chí để lựa chọn giải pháp áp dụng cho một số công trình cụ thể . 20
1.5.2 Nguyên tắc xử lý nền đường dẫn vào cầu ................................................... 21
1.6 Nhận xét chương 1 .............................................................................................. 21
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CỘT XIMĂNG ĐẤT KẾT HỢP ĐẮP
VẬT LIỆU CÓ TẢI TRỌNG NHẸ ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH ĐƯỜNG DẪN
VÀO CẦU ................................................................................................................ 22
2.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn cột ximăng đất ............................................................ 22
2.1.1 Tính tốn khả năng chịu tải cột ximăng đất ................................................ 22
2.1.2 Độ lún ổn định và độ lún theo thời gian ..................................................... 26
2.1.3 Kiểm tra ổn định mái dốc ........................................................................... 31
2.2 Cơ sở lý thuyết xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu sử dụng giải pháp cột ximăng
đất kết hợp đắp vật liệu có tải trọng nhẹ ................................................................... 31

2.2.1 Độ lún mố cầu ............................................................................................. 31
2.2.2 Độ lún của nền đường đã được gia cố bằng cột ximăng đất ....................... 35
2.3 Nhận xét chương 2 .............................................................................................. 36
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH CẦU BA
LÁNG – KM0 + 574,900 ĐOẠN THUỘC THÀNH PHỐ CẦN THƠ ............... 38
3.1 Tổng quan về cầu Ba láng ................................................................................... 38
3.1.1 Giới thiệu chung.......................................................................................... 38
3.1.2 Quy mô thiết kế ........................................................................................... 38
3.1.3 Đặc điểm cơng trình .................................................................................... 39
3.2 Xác định độ lún mố cầu ...................................................................................... 53
3.2.1 Số liệu tính tốn .......................................................................................... 53
3.2.2 Độ lún mố cầu ............................................................................................. 55
3.3 Phân tích độ lún của nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng cột
ximăng đất ................................................................................................................. 58
3.3.1 Số liệu tính tốn .......................................................................................... 58
3.3.2 Tính tốn thiết kế cột ximăng cho đoạn 1 giáp mố cầu (sử dụng phương
pháp tính tốn theo quan điểm hỗn hợp của Viện kỹ thuật Châu Á) ........................ 59
3.3.3 Tính tốn thiết kế cột ximăng cho đoạn 2 (sử dụng phương pháp tính tốn
theo quan điểm hỗn hợp của Viện kỹ thuật Châu Á) ................................................ 67
3.3.4 Tính tốn thiết kế cột ximăng cho đoạn 3 (sử dụng phương pháp tính tốn
theo quan điểm hỗn hợp của Viện kỹ thuật Châu Á) ................................................ 75
3.4 Phân tích độ lún của nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng cột
ximăng đất theo phương pháp phần tử hữu hạn ........................................................ 82
3.4.1 Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ................................ 83
3.4.2 Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) .. 83
3.4.3 Mơ hình phần tử hữu hạn (PTHH) .............................................................. 84
3.5 Nhận xét chương 3 .............................................................................................. 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 96


MỤC LỤC HÌNH

Trang
Hình 1.1 Cột ximăng đất làm tường chắn cho hố đào sát nhà đang tồn tại ................ 8
Hình 1.2 Mặt cắt ngang đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cột ximăng đất ........... 8
Hình 1.3 Bố trí cột trộn khơ ........................................................................................ 9
Hình 1.4 Bố trí khối trùng nhau .................................................................................. 9
Hình 1.5 Bố trí cột trộn ướt trên mặt đất ..................................................................... 9
Hình 1.6 Thí dụ bố trí cột trộn ướt trên biển ............................................................... 9
Hình 1.7 Thiết bị thi cơng cột ximăng đất ................................................................ 11
Hình 1.8 Cột ximăng đất sau khi đã thi cơng xong ................................................... 12
Hình 1.9 CLSM dùng làm bệ đỡ ống dẫn dầu .......................................................... 13
Hình 1.10 Hạt cao su trong đất.................................................................................. 15
Hình 1.11 Khoảng khơng giữa hạt cao su và đất ...................................................... 15
Hình 1.12 Cấu trúc của polyisopren và cấu trúc của cao su thiên nhiên .................. 16
Hình 2.1 Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cột ximăng đất ........................... 24
Hình 2.2 Phá hoại khối .............................................................................................. 25
Hình 2.3 Phá hoại cắt cục bộ ..................................................................................... 25
Hình 2.4 Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá sức chịu tải cho
phép của vật liệu cột .................................................................................................. 28
Hình 2.5 Sơ đồ tải trọng truyền cho cột ................................................................... 29
Hình 2.6 Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ổn định giữa các cột khi tải trọng
vượt quá độ bền rão ................................................................................................... 30
Hình 2.7 Mặt cắt dọc đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cột ximăng đất ............ 31
Hình 2.8 Xác định móng khối quy ước cho nền nhiều lớp ....................................... 32
Hình 2.9 Xác định vùng nền để tính lún móng cọc dưới đáy móng ......................... 33
Hình 3.1 Mặt cắt 2 – 2 mố cầu .................................................................................. 54

Hình 3.2 Mặt bằng móng cọc mố cầu ....................................................................... 54
Hình 3.3 Sơ bộ về đường dẫn cầu Ba Láng .............................................................. 57
Hình 3.4 Sơ đồ xác định Lp, Ls.................................................................................. 61
Hình 3.5 Các kích thước cơ bản nền gia cố .............................................................. 62
Hình 3.6 Sơ đồ xác định Lp, Ls.................................................................................. 69


Hình 3.7 Các kích thước cơ bản nền gia cố .............................................................. 70
Hình 3.8 Sơ đồ xác định Lp, Ls.................................................................................. 77
Hình 3.9 Các kích thước cơ bản nền gia cố .............................................................. 78
Hình 3.10 Mơ phỏng bài tốn trong Plaxis 2D ......................................................... 84
Hình 3.11 Trình tự mơ phỏng Plsxis 2D cho trường hợp 1 ...................................... 86
Hình 3.12 Chuyển vị trong nền khi đắp được 6m ..................................................... 86
Hình 3.13 Phân bố ứng suất trong nền cơng trình .................................................... 87
Hình 3.14 Chuyển vị sau khi có hoạt tải ................................................................... 87
Hình 3.15 Ứng suất trong nền khi có hoạt tải ........................................................... 87
Hình 3.16 Nền đường dẫn vào cầu sau khi đạt ổn định ............................................ 88
Hình 3.17 Hệ số an toàn của nền đường dẫn vào cầu ............................................... 88
Hình 3.18 Trình tự mơ phỏng Plsxis 2D cho trường hợp 2 ...................................... 89
Hình 3.19 Chuyển vị trong nền khi đắp được 6m ..................................................... 89
Hình 3.20 Chuyển vị sau khi có hoạt tải ................................................................... 90
Hình 3.21 Nền đường dẫn vào cầu sau khi đạt ổn định ............................................ 90
Hình 3.22 Hệ số an toàn của nền đường dẫn vào cầu ............................................... 90


MỤC LỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Xác định trị số k ......................................................................................... 35
Bảng 3.1 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 2, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 39
Bảng 3.2 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 3, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 40

Bảng 3.3 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 4, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 42
Bảng 3.4 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 5, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 43
Bảng 3.5 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 6, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 44
Bảng 3.6 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 7, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 45
Bảng 3.7 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 8, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 46
Bảng 3.8 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 9, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau............ 47
Bảng 3.9 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 10, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau.......... 48
Bảng 3.10 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 11, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau........ 49
Bảng 3.11 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 12, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau........ 50
Bảng 3.12 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 13, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau........ 51
Bảng 3.13 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 14, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau........ 52
Bảng 3.14 Thí nghiệm mẫu đất trong lớp 2, chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau.......... 59
Bảng 3.15 Tính tốn độ lún dưới khối gia cố theo tổng phân tố............................... 65
Bảng 3.16 Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian ..................................................... 66
Bảng 3.17 Tính tốn độ lún dưới khối gia cố theo tổng phân tố............................... 73
Bảng 3.18 Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian ..................................................... 74
Bảng 3.19 Tính tốn độ lún dưới khối gia cố theo tổng phân tố............................... 81
Bảng 3.20 Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian ..................................................... 82
Bảng 3.21 Các thông số vật liệu của mơ hình Plaxis ................................................ 84
Bảng 3.22 Các thơng số vật liệu của mơ hình Plaxis ................................................ 85
Bảng 3.23 Tổng hợp kết quả ..................................................................................... 91
Bảng 3.24 Độ chênh lệch lún đoạn 1 đường dẫn theo giải tích và mô phỏng .......... 91
Bảng 3.25 Độ lún nền đường dẫn khi thay đổi kích thước cột ximăng đất .............. 92


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Qult

(kN)

: Sức chịu tải giới hạn của cột ximăng đất.

[M]

(kNm)

: Moment giới hạn của cột ximăng đất.
: Hệ số an toàn.

FS
(cm)

: Độ lún giới hạn cho phép.

(cm)

: Độ lún tổng cộng của móng cọc.

S

(cm)

: Chênh lệch lún.

as

(cm2)

: Diện tích tương đối của cột ximăng đất.

Ecol

(kN/m2)

: Modul đàn hồi của cột ximăng đất.

Ccol

(kN/m2)

: Lực dính của cột ximăng đất.

 col

(độ)

: Góc nội ma sát của cột ximăng đất.

Acol

(m2)

: Diện tích của cột ximăng đất.

Esoil

(kN/m2)

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

Csoil

(kN/m2)

: Lực dính của vùng đất yếu cần được gia cố.

 soil

(độ)

: Góc nội ma sát của vùng đất yếu cần được gia cố.

Asoil

(m2)

: Diện tích của vùng đất yếu cần được gia cố.

Etđ

(kN/m2)

: Modul đàn hồi tương đương của nền được gia cố.

Ctđ

(kN/m2)

: Lực dính tương đương của nền được gia cố.

 td

(độ)

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

E50

(kN/m2)

: Modul biến dạng.

d

(m)

: Đường kính cột ximăng đất.

Lcol

(m)

: Chiều dài cột ximăng đất.

Cu,soil

(kN/m2)

: Độ bền chống cắt không thoát nước.

B, L, H

(m)

: Chiều rộng, chiều dài, chiều cao cột ximăng đất.

hi

(m)

: Bề dày lớp tính lún thứ i.

[S]

S

i

: Hệ số rỗng của lớp đất.

eo
Qp

(kN)

: Khả năng chịu tải mỗi cột trong nhóm cột.

ffs

: Hệ số riêng phần đối với trọng lượng đất.

fq

: Hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài.

H

(m)

: Chiều cao nền đắp.


q

(kN/m2)

: Ngoại tải tác dụng.



(kN/m3)

: Dung trọng đất đắp.

 v'

(Mpa)

: Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu.

qu

(kN/m2)

: Cường độ nén đơn cột ximăng đất.

qc

(kN/m2)

: Sức chống xuyên.
: Nhân tố theo thời gian.

Tv
Cv

(m/s2)

: Hệ số cố kết.

Si

(cm)

: Độ lún tức thời.

St

(cm)

: Độ lún theo thời gian.

Ptbtc

(kN)

: Áp lực trung bình dưới đáy móng khối quy ước.

tc
Pmax

(kN)

: Áp lực lớn nhất dưới đáy móng khối quy ước.

tc
Pmin

(kN)

: Áp lực nhỏ nhất dưới đáy móng khối quy ước.

(kN)

: Tổng lực dọc tại tâm đáy móng khối quy ước.

(kNm)

: Tổng moment đáy móng khối quy ước.

Wqu

(m3)

: Moment chống uốn.

Bqu

(m)

: Chiều rộng móng khối quy ước.

Lqu

(m)

: Chiều dài móng khối quy ước.

Rqu

(kN/m2)

: Sức chịu tải đất nền dưới đáy móng khối quy ước.

X

(mm)

: Chiều nhỏ nhất của nhóm cọc.



(mm)

: Độ lún của nhóm cọc.

N

M

tc

tc

: Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu.

I
Db

(mm)

: Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực.

N

(búa)

: Giá trị số đếm SPT chưa được hiệu chỉnh.

Nl60

(búa)

: Giá trị số đếm SPT đã được hiệu chỉnh.

ER

: Hiệu suất của búa, tính bằng phần trăm giữa năng

lượng giải phóng do rơi tự do theo lý thuyết với năng lượng thực tế của hệ thống
búa sử dụng. Khi không đủ số liệu rõ ràng có thể chọn IR = 60%.
CLSM – Controlled low strenght mechanical: Vật liệu cường độ thấp.
RLS – Rubber added lightweight soil: Đất trộn cao su.


LÝ LỊCH TRÍCH NGANG HỌC VIÊN
Họ và tên

: Trần Anh Thi

Sinh ngày

: 06/11/1990

Nơi sinh

: Đồng Tháp

Địa chỉ liên lạc

: 160, khóm tân đơng B, thị trấn Thanh Bình, huyện Thanh
Bình, tỉnh Đồng Tháp

Điện thoại liên lạc : 0979.101.753
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
2008 – 2012

: Sinh viên Trường Đại học Cần Thơ, chuyên ngành cầu đường

2014 – 2015

: Học viên cao học Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc
Gia TP. Hồ Chí Minh, chun ngành Kỹ thuật xây dựng cơng
trình ngầm


PHỤ LỤC


-1-

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Lún lệch hay còn gọi lún tương đối là chuyển vị thẳng đứng không đều gây
nên sự chênh lệch không đồng bộ. Tất cả cơng trình xây dựng đều bị lún, miễn
trong giới hạn cho phép. Tiêu chuẩn và quy phạm xây dựng định sẵn độ lún tối đa
cho phép cho từng loại cơng trình (phần lớn từ 8 – 30cm). Ngồi trị số độ lún tuyệt
đối, còn quy định lượng chênh lệch tối đa cho phép về độ lún tương đối của các

điểm trong nền, độ nghiêng…
Thực tế hiện nay, một số cơng trình cầu đường trong q trình đưa vào khai
thác sử dụng đã và đang tồn tại hiện tượng khá phổ biến là lún lệch đường dẫn vào
cầu (lún không đều tại vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn và mố cầu). Sự lún lệch này là
trở ngại lớn trong q trình phương tiện lưu thơng, là ngun nhân làm cho người
tham gia giao thơng cảm thấy khó chịu khi xe vào cầu, xốc đột ngột cũng rất dễ dẫn
đến tai nạn ngồi ý muốn. Có nhiều tác giả đã nghiên cứu vấn đề này cũng như đưa
ra giải pháp để khắc phục hiện tượng lún lệch theo hướng giảm trọng lượng bản
thân nền đắp cao hoặc gia cố nền đất yếu bên dưới nền đắp. Tuy nhiên, vẫn chưa thể
tối ưu hóa được vì nhiều yếu tố, cần tìm hiểu sâu để đưa ra phương pháp hiệu quả
và hợp lý nhất. Vì vậy, việc “Nghiên cứu giải pháp sử dụng cột ximăng đất để
gia cố nền đất yếu bên dưới kết hợp đắp vật liệu có tải trọng nhẹ” để xử lý lún
lệch đường dẫn vào cầu là hết sức cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
So sánh độ lún đường dẫn vào cầu giữa phương pháp giải tích và mơ phỏng
bằng phần mềm Plaxis. Từ đó rút ra sự tương quan giữa chúng.
Nghiên cứu độ lún chênh lệch giữa mố cầu và đường dẫn vào cầu sau khi
đắp nền đường và sau 15 năm đưa vào sử dụng.
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Phân tích cơ sở lý thuyết, đánh giá về phương pháp sử dụng cột ximăng đất
để gia cố nền đất yếu bên dưới kết hợp đắp vật liệu có tải trọng nhẹ cho cơng trình


-2đường dẫn vào cầu Ba Láng ở Thành Phố Cần Thơ.
Phân tích mơ phỏng đường dẫn vào cầu và mố cầu bằng phần mềm Plaxis để
kiểm tra ổn định.
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
Rút ra được sự tương quan của độ lún đường dẫn vào cầu giữa phương pháp
giải tích và mơ phỏng bằng phần mềm Plaxis.
Ứng dụng để tính tốn ổn định cho cơng trình có giải pháp thiết kế tương tự.

Đồng bằng sơng Cửu Long có cấu tạo địa chất là vùng đất yếu nên nơi tiếp
giáp của đường dẫn vào cầu và mố cầu có độ lún lớn do đoạn đường dẫn vào cầu
thường đắp cao. Sử dụng phương án cột ximăng đất để gia cố nền đất yếu bên dưới
kết hợp đắp vật liệu có tải trọng nhẹ để khắc phục được sự lún không đều giữa
đường dẫn vào cầu và mố cầu. Từ đó đưa ra giải pháp vừa đạt yêu cầu kỹ thuật vừa
hiệu quả kinh tế cao.
5. Phạm vi nghiên cứu và hạn chế của đề tài
Chỉ nghiên cứu đến trường hợp tải trọng tĩnh, chưa tính đến trường hợp động
đất và các yếu tố chất lượng của cột ximăng đất.
Chưa xét trong trường hợp đóng cột đất làm xáo động vùng đất yếu dưới nền
đắp. Do xáo động sẽ phá hoại kết cấu nguyên trạng dẫn đến độ lún tổng cộng tăng
lên.
Các số liệu về cơng trình thực tế cịn hạn chế nên kết quả nghiên cứu chỉ đại
diện cho một khu vực nhất định, chưa thể đại diện cho cả khu vực phía Nam.


-3-

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN
LỆCH ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU

1.1 Tổng quan về hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu
Lún đường dẫn vào cầu đắp trên đất yếu là hiện tượng phổ biến và phức tạp,
không chỉ riêng tại Việt Nam mà ngay cả các quốc gia phát triển như: Nhật Bản,
Trung Quốc, Đức, Pháp... Kết quả điều tra gần đây cho thấy khoảng 25% cơng trình
cầu của Hoa Kỳ cũng đang gặp vấn đề tương tự. Điểm khác biệt là tại các công trình
cầu ở Việt Nam độ lún lệch giữa cầu và đường có quy mơ lớn hơn, thời điểm bắt
đầu xảy ra hiện tượng lún lệch cũng sớm hơn. Việc xuất hiện lún lệch là không thể
tránh được nhưng làm sao để không ảnh hưởng lớn đến điều kiện khai thác của
cơng trình cầu là một vấn để cần được quan tâm thích đáng. Sau các nghiên cứu,

đánh giá, các chuyên gia đưa ra nhận định về những nguyên nhân có thể gây lún nền
đường đắp cao kề giáp với mố cầu. Cụ thể là do lún nền đất tự nhiên, lún do chính
bản thân nền đắp, hệ thống thốt nước, mật độ giao thơng, chu trình nhiệt độ, lún do
sự khó khăn trong đầm nén đất đắp sát mố và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một
vài năm khai thác đã xuất hiện lún gây ra sự chênh cao giữa mặt đường và mố cầu.
Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực tiếp
giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc tuyến đường, thậm chí
tạo thành những hố (rãnh) lún sâu sát mố cầu. Chúng ta thường dễ nhận biết hiện
tượng nẩy xe ở đường dẫn vào các cầu, hiện tượng này làm giảm năng lực thơng
hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích phụ thêm
lên mố cầu, tốn kém cho cơng tác bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người
tham gia giao thơng và làm mất an tồn giao thông.
Tại Việt Nam, vấn đề này đang là một chủ đề được tranh luận khá nhiều trên
các diễn đàn kỹ thuật, nhưng rất tiếc là cho đến nay vẫn chưa có một hướng dẫn chi
tiết về thiết kế và thi công cho hạng mục quan trọng này được ban hành bởi các cơ
quan có thẩm quyền, để tạo hành lang pháp lý cho các kỹ sư thiết kế, chủ đầu tư,
quản lý dự án và tư vấn giám sát, nhà thầu thi công thực thi trong các dự án cụ thể.
Tại Hoa Kỳ đã có rất nhiều đề tài tập trung phân tích các nguyên nhân với


-4các điều tra sâu rộng và kỹ lưỡng, thực hiện bởi các chuyên gia có uy tún, các
trường Đại học và các cơ quan quản lý giao thông. Sau các đề tài này, hệ thống tiêu
chuẩn thiết kế và các bản vẽ điển hình đã được cập nhật lên mạng để giúp các kỹ sư
tránh hoặc giảm thiểu tác hại của vấn đề này.
Tại Cộng hịa Pháp, đã có những nghiên cứu đánh giá về xử lý đoạn đường
đắp cao đầu cầu nhằm đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng, đảm bảo an tồn
giao thơng, bảo vệ ổn định nền đường đắp cao đầu cầu và bảo vệ cơng trình cầu.
Tại Cộng Hịa Liên Bang Đức, người ta không quá quan tâm đến mức độ
chênh lệch lún giữa nền đường và cầu nhưng yêu cầu phải gia tải trước đoạn nền
đường đầu cầu, cống rất nghiêm ngặt, khống chế cả độ lún cố kết và lún từ biến.

Trong “Quy phạm xây dựng đường trên đất yếu” ban hành năm 1990 của Bộ Giao
Thông Vận Tải Đức đã quy định về việc gia tải trước như sau: Chiều cao gia tải
trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời kỳ vận hành khai thác
đường không làm cho đất yếu phải chịu tải quá tình trạng ban đầu dưới tác dụng của
trọng lượng bản thân và tải trọng xe chạy.
Tại Trung Quốc, đã có những tài liệu nghiên cứu về đặc điểm khu vực nền
đường đầu cầu và hai bên cống như sau: Thường là nền đắp cao, diện tích thi cơng
hẹp, khó triển khai các loại máy lu lớn để đầm nén; Thi công nền đường sau khi cầu
đã làm xong nên thời gian ổn định ngắn; Nền mặt đường là kết cấu mềm nên trong
quá trình sử dụng dễ biến dạng và lún, trong khi đó kết cấu cầu có độ cứng rất lớn,
ít biến dạng, ít lún hoặc khơng lún.
1.2 Các giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu
Xu hướng rút ngắn khẩu độ cầu dẫn đến nền đắp tương đối cao tại mố cầu,
tải trọng bản thân của khối đất đắp này trên nền đất yếu gây ra hiện tượng lún lệch
giữa phần đường và mố. Cho nên, cần có giải pháp tốt để xử lý nhằm ngăn chặn lún
diễn ra tại vị trí này.
Hiện nay, người ta thường chia cơng nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu
thành 2 loại: Loại chỉ tác động đến bản thân nền đắp và loại tác động đến nền đất
yếu phía dưới nền đắp.
+ Các giải pháp công nghệ chỉ tác động đến bản thân nền đắp: Xây dựng nền
đắp theo giai đoạn (vừa đắp vừa đợi); Xây dựng các bệ phản áp 2 bên nền đắp; Đắp
gia tải trước để tăng nhanh lún; Giảm tải trọng của nền đắp: Đắp bằng vật liệu nhẹ


-5(polystyrene nở, lốp xe,…), đặt thêm các ống cống trong bản thân nền đắp; Tăng
cường ổn định cho nền đắp bằng cách bố trí thêm các lớp vải hoặc lưới địa kỹ thuật
ở đáy và thân nền đắp.
+ Các giải pháp tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp: Thay toàn bộ
hay một phần đất yếu bằng vật liệu đắp tốt (đệm cát, đệm đất, đệm đá – sỏi); Cải tạo
nền đất bằng cọc tre, cọc tràm: Đây là phương pháp gia cố nền đất yếu hay dùng

trong dân gian, thường chỉ dùng dưới móng chịu tải trọng không lớn; Cải tạo nền
đất bằng cọc cát: Đây là phương pháp để làm ổn định nền đất yếu bằng cách thi
công các cọc cát được đầm kỹ với đường kính lớn bằng q trình lặp đi lặp lại rút
hạ cọc ống thép được rung, phương pháp này tạo ra các ống mao dẫn làm giảm mực
nước ngầm trong đất, làm chặt đất và cải thiện chỉ tiêu cơ lý của đất nền; Cải tạo
nền đất bằng cột ximăng đất theo công nghệ phun ướt hoặc khô; Cố kết bằng hút
chân không; Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm, đây là phương pháp kỹ thuật thoát
nước thẳng đứng bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước.
1.2.1 Giải pháp sử dụng cột ximăng đất để xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu
1.2.1.1 Vấn đề nghiên cứu về giải pháp cột ximăng đất (CDM) trên Thế giới và
ở Việt Nam
Trên thế giới, từ rất lâu cột ximăng đất đã được dùng để cải tạo đất. Cột
ximăng đất (CDM) là trụ tròn bằng hỗn hợp đất – ximăng hay đất – vữa ximăng
được chế tạo bằng cách trộn cơ học ximăng hoặc vữa ximăng với đất tại chỗ (in –
situ), đặc điểm cột CDM:
+ Đường kính cột CDM thơng thường từ 0,5  1m.
+ Chiều sâu trộn lớn nhất từ 16  33m.
+ Hàm lượng ximăng sử dụng khi gia cố nền 80  240Kg/m3.
+ Cường độ đất sau khi gia cố từ 100  10000kPa.
+ Tỷ lệ giữa diện tích đất gia cố / diện tích đất khơng gia cố as = 0,1  0,3.
Phân loại theo chất kết dính (ximăng, vơi, thạch cao, tro bay…) và phương
pháp trộn (khô/ướt, quay/phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt).
Phương pháp này nhằm cải thiện các đặc trưng của đất như: Tăng cường độ
kháng cắt, giảm tính nén lún… bằng cách trộn đất nền với ximăng (vữa ximăng) để
chúng tương tác với đất. Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét,
gắn kết các gạt đất và lấp các lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học. Tuy


-6nhiên, hỗn hợp đất – ximăng sẽ đạt tốt nhất chỉ với một hàm lượng tới ưu của chất
ninh kết. Cho nên phải thí nghiệm thật kỹ để xác định hàm lượng tới ưu đó và

hướng dẫn cụ thể khi tiến hành thi công tại hiện trường. Tham khảo nhiều kết quả
thí nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng các loại cột ximăng có thể áp dụng các
vùng đất bùn yếu, có hệ số thấm bé, khơng áp dụng được các loại cột vật liệu rời
[3].
Cột ximăng đất do nước Mỹ nghiên cứu đầu tiên thành công sau Đại chiến
thế giới thứ 2, gọi là “Mixed – In – Place Pile” (gọi tắt là phương pháp MIP), khi đó
dùng cột có đường kính 0,3  0,4m và dài 10  12m. Sự phát triển của công nghệ trộn
sâu bắt đầu tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1960. Trộn ướt dùng vữa
ximăng làm chất gia cố được áp dụng thực tế ở Nhật từ giữa những năm 1970.
Năm 1975, những bài báo về phương pháp trộn dưới sâu của các nhà khoa
học Thụy Điển (Brom, Borman) và Nhật Bản (Okumura, Terashi) được trình bày
trong Hội nghị Banlogore, Ấn Độ.
Năm 1977, Nhật Bản lần đầu tiên sử dụng phương pháp trộn ximăng dưới
sâu áp dụng trên thực tế.
Năm 1986, phương pháp trộn dưới sâu được ứng dụng để gia cố nền đất yếu
tại một số nơi ở Mỹ.
Năm 1993, Hiệp hội DJM (Deep – Jet – Mixing: Phun trộn khô dưới sâu) của
Nhật Bản xuất bản sách hướng dẫn những thông tin mới nhất thiết kế và thi công
cột ximăng đất.
Vào tháng 5 năm 1996 Hội nghị Quốc tế về phương pháp trộn dưới sâu được
tổ chức taị Nhật Bản và vào tháng 11 năm 1999 Hội nghị Quốc tế về phương pháp
trộn phun khô được tổ chức tại Thụy Điển.
Nước ứng dụng công nghệ cột ximăng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các
nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của Hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung
trong giai đoạn 1980 – 1996 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3. Riêng từ năm 1977
– 1993, lượng đất gia cố bằng ximăng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự
án ngoài biển và trong đất liền với khoảng 300 dự án. Hiện nay, hằng năm thi công
khoảng 2 triệu m3.
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng
xử lý bằng cột ximăng đất ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng hơn 1 triệu m3.

-7Tại Việt Nam, phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu thập kỷ
80 với sự giúp đỡ của Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI) với một thiết bị thi cơng,
do TS. Nguyễn Trấp làm chủ trì. Đề tài được đúc kết vào năm 1986, thiết bị được
chuyển giao cho LICOGI.
Vào năm 2000, do yêu cầu thực tế, phương pháp này được ứng dụng trở lại.
Trong thời gian này nhiều thí nghiệm hiện trường (quan trắc cơng trình) đã được
thực hiện.
Năm 2001, tập đoàn Hercules của Thụy Điển hợp tác với Công ty cổ phần
phát triển kỹ thuật xây dựng (TDC) thuộc Tổng công ty xây dựng Hà Nội đã thi
cơng xử lý nền móng cho 8 bể chứa xăng dầu có đường kính 21m, cao 9m (dung
tích 3000 m3 / bể) của cơng trình Tổng kho xăng dầu Cần Thơ bằng cột ximăng đất.
Năm 2002, đã có một số dự án ứng dụng cột CDM vào xây dựng các cơng
trình trên đất yếu, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m
cột CDM có đường kính 0,6m thi cơng bằng trộn khơ; xử lý nền cho bồn chứa xăng
dầu ở Cần Thơ.
Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ
khoan phụt cao áp (Jet – Grounting) từ Nhật Bản và nhiều đề tài nghiên cứu về cột
ximăng đất đã được đặt ra nhằm ứng dụng để xử lý nền đất yếu, chống thấm cho các
cơng trình thủy lợi, tường vây… Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho
Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An).
Những năm gần đây, nhiều công trình ứng dụng CDM như: Dự án khách sạn
Sanouva, Quận Hải Châu, TP. Đà Nẵng; Gia cố nền đường khu tái định cư Bình
Khánh, Quận 2, TP.HCM; Xử lý nền sân bay Cát Bi, TP. Hải Phịng; Thi cơng xử lý
nền đường đầu cầu Ơng Bng 1, TP.HCM; Xử lý, gia cố nền đường đầu cầu Trần
Thị Lý, TP. Đà Nẵng…


-8-

Hình 1.1 Cột ximăng đất làm tường chắn cho hố đào sát nhà đang tồn tại
1.2.1.2 Các ứng dụng chính của cột ximăng đất
Hiện nay, cột CDM ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và tại
Việt Nam trong nhiều loại cơng trình khác nhau. Cột ximăng đất thường dùng cho:
Các cơng trình chịu tải trọng lớn (đường lăn, bến đỗ trong sân bay, bến cảng); Các
cơng trình đòi hỏi độ ổn định cao (đường đắp cao đầu cầu, bãi đúc các cấu kiện lớn,
nền kho bãi…); Các cơng trình gia cố nền trong phạm vi nhỏ hẹp (nhà móng nơng
bị nghiêng lún…)[7].
Mơ hình cấu tạo của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cột ximăng đất cho
đường đắp cao đầu cầu thường gặp như hình 1.2

Hình 1.2 Mặt cắt ngang đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cột ximăng đất


-91.2.1.3 Phương pháp bố trí cột ximăng đất
Tùy theo mục đích sử dụng mà lựa chọn phương pháp bố trí cột CDM hợp
lý. Để giảm độ lún thì bố trí cột đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Để làm tường
chắn thường tổ chức thành dãy, có thể tham khảo một số cách bố trí sau:

Hình 1.3 Bố trí cột trộn khơ
1. Dải

2. Nhóm

3. Lưới tam giác

4. Lưới vng

Hình 1.4 Bố trí khối trùng nhau

Hình 1.5 Bố trí cột trộn ướt trên mặt đất
1. Kiểu tường

2. Kiểu ô kẻ

3. Kiểu khối

4. Kiểu diện

Hình 1.6 Thí dụ bố trí cột trộn ướt trên biển
1. Kiểu khối

2. Kiểu tường

6. Tường tiếp xúc

3. Kiểu kẻ ô
7. Kẻ ô tiếp xúc

4. Kiểu cột

5. Cột tiếp xúc

8. Khối tiếp xúc