Phân tích khả năng ứng dụng của trụ đất ximăng để gia cố nền sét mềm dưới móng bè cho nhà cao tầng tại tp cần thơ

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

PHẠM VƯƠNG QUỐC KHƠI

PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
CỦA TRỤ ĐẤT XIMĂNG ĐỂ GIA CỐ NỀN SÉT MỀM
DƯỚI MÓNG BÈ CHO NHÀ CAO TẦNG TẠI TP. CẦN THƠ

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. ĐỖ THANH HẢI

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia
TP.HCM, ngày 14 tháng 8 năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch Hội đồng: PGS.TS Tô Văn Lận.
2. Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Ngọc Phúc.

3. Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Đỗ Thanh Hải.
4. Thư ký: TS. Lê Bá Vinh.
5. Ủy viên: TS. Đinh Hoàng Nam.
Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản l ý
chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KTXD

PGS. TS. TƠ VĂN LẬN

TS. NGUYỄN MINH TÂM


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
---oOo---

TP. HCM, ngày … tháng … năm 2015.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên

: PHẠM VƢƠNG QUỐC KHÔI

Phái: Nam

Nơi sinh: Hậu Giang

Ngày, tháng, năm sinh : 03/01/1980
: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình ngầm

Chun ngành

MSHV: 13091292

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Phân tích khả năng ứng dụng của trụ đất ximăng để gia cố nền đất sét mềm dƣới móng bè
cho nhà cao tầng tại TP. Cần Thơ.
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về địa chất và một số giải pháp xử lý gia cố nền đất yếu.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định và biến dạng trụ đất xi măng
dƣới móng bè.
Chương 3. Ứng dụng trụ đất ximăng để gia cố nền dƣới móng bè nhà cao tầng.
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 07 / 07 / 2014.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ... / ... / 2015.
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. VÕ PHÁN
TP. HCM, ngày … tháng … năm 2015
CÁN BỘ
HƯỚNG DẪN

PGS. TS. VÕ PHÁN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS. LÊ BÁ VINH

KHOA QUẢN LÝ
CHUYÊN NGÀNH

TS. NGUYỄN MINH TÂM


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS.
Võ Phán đã cho tơi những gợi ý hình thành nên ý tưởng của đề tài, người đã giúp
đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt thời gian tơi thực hiện Luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ mơn Địa cơ nền
móng cũng như các Thầy, Cơ trong phịng Đào tạo sau đại học đã nhiệt tình giảng
dạy và quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian
học tập nghiên cứu tại trường.
Xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Địa Kỹ Thuật Xây Dựng khoá 2013 và
những người bạn đồng hành luôn sẵn sàng hỗ trợ và giúp đỡ tơi trong suốt q
trình học tập và thực hiện Luận văn.
Xin gởi lời cám ơn đến Lãnh đạo Ban Quản lý Dự án Nâng cấp Đô thị
Thành phố Cần Thơ và Ban Dân vận Thành Ủy Cần Thơ đã tạo những điều kiện
thuận lợi về thời gian để tôi hồn thành khóa học và luận văn này.
Luận văn này hồn thành nhưng khơng thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn
chế. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của q Thầy, Cơ, bạn bè và đồng
nghiệp đóng góp để luận văn được hồn thiện hơn.
TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2015

Học viên

Phạm Vương Quốc Khôi


TĨM TẮT
Tên đề tài: “Phân tích khả năng ứng dụng của trụ đất xi măng để xử lý nền sét
mềm dưới móng bè cho nhà cao tầng tại TP Cần Thơ ”
Trụ đất xi măng là một giải pháp hiệu quả đã được sử dụng tại nhiều quốc
gia trên thế giới. Những năm gần đây, một số cơng trình ở Việt Nam cũng đã bắt đầu
ứng dụng công nghệ này với nhiều mục đích khác nhau. Tại Cần Thơ, dự án đường
Mậu Thân - sân bay Trà Nóc là một trong những dự án giao thông đầu tiên của
thành phố ứng dụng trụ đất ximăng để gia cố nền đất yếu, phạm vi nền đất được gia
cố thuộc đoạn đường dẫn vào cầu Bình Thủy II.
Đề tài nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính tốn móng gia cố trụ đất
ximăng kết hợp với móng bè cho các cơng trình dân dụng cao tầng (9-16 tầng).
Trên cơ sở kết hợp lý thuyết tính tốn của các tác giả trong, ngồi nước và mô phỏng
nền đất bằng phần mềm Plaxis 3D foundations bằng các mơ hình nền và mơ phỏng
được ứng xử của đất theo từng giai đoạn xây dựng công trình. Kết quả nghiên cứu
nếu được áp dụng vào thực tế sẽ góp phần hạ thấp giá thành xây dựng cơng trình dân
dụng và giải quyết được cơn sốt giá vật liệu hiện nay tại thành phố Cần Thơ.


ABSTRACT
Thesis title: “Analysis of the applicability of soil cement pile in combination with
raft foundation for high building in Can Tho city”
Mixed soil cement column is an effective solution which has been used in
many countries around the world. In recent years, a number of projects in Vietnam
have also started to use this technology for many different purposes. In Can Tho,
project of Mau Than street - Tra Noc airport is one of the first transportation project

of the city that apply mixed soil cement columns for reinforcing soft soil ground,
extent of soil reinforced is the ramp led to Binh Thuy II bright.
This major carried out to do a research on Soil Cement Pile in combination
with raft foundation for high building (9-16 floor) and to propose the calculating
methods for them. Basing on combinating the theory of authors outside and inside
the country as well as applying the Plaxis 3D foundations software. This research
result will make contribution to reducing the civil construction price and solve the
current materials in Can Tho city if it is specifically studied and applied into the
practice.


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật này là cơng trình nghiên
cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy
PGS.TS. Võ Phán. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung
thực. Những số liệu, trích dẫn phục vụ cho Luận văn này được tham khảo từ các
tài liệu được ghi chú dẫn và liệt kê chi tiết trong phần tài liệu tham khảo.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội đồng về nội dung luận văn
của mình.
TP.HCM, ngày … tháng … năm 2015

PHẠM VƯƠNG QUỐC KHÔI


vv1

CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu

Tên

lực dính đơn vị
lực bám dính giữa cọc và đất
lực dính đơn vị trong thí nghiệm C-U
lực dính đơn vị trong thí nghiệm thốt nước
chỉ số nén
hệ số cấp phối hạt
chỉ số nở hoặc nén lại
Sức kháng cắt khơng thốt nước
hệ số rỗng
hệ số rỗng cực đại
hệ số rỗng cực tiểu
hệ số rỗng trong thế nằm tự nhiên của đất hoặc
đôi khi tương ứng lúc khởi đầu thí nghiệm
Δe:
độ thay đổi hệ số rỗng
ex:
độ lệch tâm theo phương x
ey:
độ lệch tâm theo phương y
E:
module Young đôi khi là module biến dạng
Eo:
module biến dạng
Ep:
module nén ngang (pressiometer)
G:
module chống cắt
G

Độ bảo hòa nước
a, av:
hệ số nén
ao, mv:
hệ số nén thể tích
A, B, D: các hệ số sức chịu tải tiêu chuẩn
A:
hệ số áp lực nước lỗ rỗng của Skempton, hằng số”Kondner”
A:
diện tích tiết diện ngang
Ap:
diện tích tiết diện ngang của cọc
Ai, Bi, Ci, Di: các hệ số tính tốn cọc chịu tải ngang
Av:
độ chứa khơng khí
B:
hằng số Kondner, hệ số áp lực nước lỗ rỗng của Skempton
B hoặc b: bề rộng móng
Cv, Cvr, Cvz: các hệ số cố kết
Cw:
hệ số nén của nước
D, d:
đường kính hoặc bề rộng của tiết diện cọc; đường kính hạt đất
Df:
chiều sâu chơn móng
Dr:
độ chặt tương đối
g:
gia tốc trọng trường
h:

bề dầy một lớp đất đơi khi là chiều cao thủy áp
H:
bề dầy thốt nước của một lớp đất, bề dầy
Hc :
chiều cao mao dẫn
c:
ca :
cu:
ccd, c’:
Cc :
C g:
Cr,Cs:
Cu, Su
e:
emax:
emin:
eo:

Đơn vị
kPa
kPa
kPa
kPa

kPa

m
m
kPa
kPa

kPa
kPa
%
m2/kN
m2/kN
m2
m2

m
m2/s
m
m
m/s2
m
m
m


vv2

tải trọng tác động ngang theo phương y
tải trọng tác động ngang theo phương x
moment quán tính
chỉ số sệt hay độ sệt
chỉ số dẻo
hệ số thấm Darcy
hệ số thấm Darcy trung bình phương đứng
hệ số thấm Darcy trung bình phương ngang
hệ số nền
hệ số áp lực đất ở trạng thái nghỉ

module biến dạng thể tích
bề dài móng chữ nhật
tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc hoặc
đáy móng nơng
M:
moment uốn
Mm:
moment gây ra (lật hoặc trượt)
MR:
moment kháng (lật hoặc trượt)
Mx:
moment tác động quanh trục x
My:
moment tác động quanh trục y
Ms:
khối lượng hạt
Mt:
khối lượng tổng
Mw:
khối lượng nước
N:
độ rỗng
Nγ, Nq, Nc: hệ số sức chịu tải
OCR:
tỷ số cố kết trước
p1:
áp lực giới hạn
p’p:
ứng suất hữu hiệu trung bình cố kết trước
p:

ứng suất trung bình p = ( ζ1+ ζ2 + ζ3 )/3
patm:
áp lực khơng khí
pc:
áp lực trong buồng nén thí nghiệm ba trục
p’:
ứng suất hữu hiệu trung bình
p’p:
ứng suất trung bình cố kết trước
qp:
cường độ chịu tải cực hạn của đất ở mũi cọc
q:
ứng suất lệch
qf:
ứng suất lệch đạt trạng thái tới hạn (trượt)
qy:
ứng suất lệch khi trạng thái ứng suất đạt đến ngưỡng dẻo
q:
lưu lượng thấm qua
qult:
sức chịu tải giới hạn (ứng suất giới hạn) của nền
qad:
sức chịu tải cho phép (ứng suất giới hạn) của nền
r:
bán kính của cọc trịn hoặc cạnh cọc vng
R:
phản lực của đất nền hoặc sức chịu tải của đất nền
R o:
tỷ số cố kết trước trạng thái đẳng hướng
R p:

sức chống ở mũi từ thí nghiệm xun tĩnh
S:
độ lún
Sr, S:
độ bão hịa
Hy:
Hx:
I:
IL:
IP:
k:
kv:
kh:
ks,k:
Ko:
K:
l:
ΣN:

kN
kN
m4

m/s
m/s
m/s
kN/m3
kPa
m
kN

kN.m
kN.m
kN.m
kN.m
kN.m
kg/m3
kg/m3
kg/m3

kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
m3
kPa
kPa
m
kPa
kPa
m
%

vv3

Sc:
Si:
St:
St:
Ss:
s:
T:
Tv:
u:
uc:
U:
Va :
Vs:
Vw:
V:
v:
w:
wn :
wL:
wp:
ws:
λ:
λ:
κ:
ρ:
ρ’:
ρd:
Ρs:

Ρsat:
Ρw:
φ:
φcd, φ’:
φcu:
φuu:
φa, δ
φp:
φcrit, φc:
γ:
γ:
γ’:
γd:
γs:
γsat:
γw:
η:

độ lún do cố kết thấm
độ lún tức thời do tính đàn hồi của đất
độ lún ở thời điểm t
độ nhạy của đất
độ lún do tính nén thứ cấp
sức chống cắt của đất
lực căng bề mặt
nhân tố thời gian
áp lực nước lỗ rỗng
áp lực mao dẫn
độ cố kết
thể tích khí

thể tích hạt rắn
thể tích nước
thể tích
thể tích riêng
độ chứa nước (độ ẩm)
độ chứa nước tự nhiên
giới hạn lỏng
giới hạn dẻo
giới hạn co
thừa số Lagrande
hệ số nén
hệ số nở và nén lại
khối lượng thể tích tổng
khối lượng thể tích đẩy nổi
khối lượng thể tích đất khơ
khối lượng thể tích hạt rắn
khối lượng thể tích đất bão hịa
khối lượng thể tích nước
góc ma sát trong của đất
góc ma sát trong điều kiện có cố kết - có thốt nước
góc ma sát trong điều kiện có cố kết - khơng thốt nước
góc ma sát trong điều kiện khơng cố kết - khơng thốt nước
góc ma sát giữa đất và vật liệu khác
góc ma sát đỉnh
góc ma sát tới hạn
trọng lượng thể tích tổng
các biến dạng tương đối tiếp tuyến
trọng lượng thể tích đẩy nổi
trọng lượng thể tích đất khơ
trọng lượng thể tích hạt rắn

trọng lượng thể tích đất bão hịa
trọng lượng thể tích nước
độ nhớt của nước hoặc đơi khi là hệ số nhóm cọc

m
m
m
m
kPa
kN/m
kPa
kPa
%
m3
m3
m3
m3
1+e
%
%
%
%
%

kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3

độ (◦)
độ (◦)
độ (◦)
độ (◦)
độ (◦)
độ (◦)
độ (◦)
kN/m3
kN/m3
kN/m3
kN/m3
kN/m3
kN/m3


vv4

εx εy εz:

s
Qp
ffs
fq
H
s
Qult,col
cu col
σh
Pa
τi

qp
S
S1
S2

các biến dạng tương đối pháp tuyến theo
trục x, y, z thẳng góc bất kỳ
các biến dạng tương đối chính
biến dạng thể tích
biến dạng cắt hoặc biến dạng hình dạng
biến dạng đàn hồi thể tích
biến dạng đàn hồi cắt
biến dạng dẻo thể tích
biến dạng dẻo cắt
hệ số Poisson
ứng suất pháp
ứng suất pháp hữu hiệu
ứng suất hữu hiệu thẳng đứng do trọng lượng bản thân
đất trước khi chịu tải cơng trình tại giữa lớp tính lún
ứng suất hữu hiệu thẳng đứng sau khi chịu tải cơng trình
tại giữa lớp tính lún
ứng suất hữu hiệu cố kết trước chính là ứng suất hữu hiệu
thẳng đứng tối đa đã tác động trong quá khứ
các ứng suất pháp tuyến theo trục x, y, z thẳng góc bất kỳ
các ứng suất chính
Khoảng cách giữa các trụ đất xi măng
khả năng chịu tải của mỗi trụ trong nhóm trụ
hệ số riêng phần đối với trọng lượng đơn vị của đất
hệ số riêng phần đối với ngoại tải
chiều cao nền đắp

ngoại tải tác dụng
Khả năng chịu tải giới hạn theo vật liệu của trụ
cường độ kháng cắt của vật liệu trụ
Tổng áp lực ngang tác dụng lên trụ ximăng đất
lực chịu tải cho phép trụ đơn
ma sát thành cực hạn của trụ gia
sức chịu mũi của trụ
độ lún tổng
độ lún bản thân khối gia cố
độ lún của đất không gia cố, dưới mũi trụ ximăng - đất

qu (t)
qu (to)
Aw
K
t

cường độ chịu nén nở hông ở thời điểm t ngày
cường độ chịu nén nở hông ở thời điểm to ngày
hàm lượng ximăng (% theo khối lượng)
480 Aw đối với đất hạt lớn và 70 Aw đối với đất hạt mịn
thời gian dưỡng hộ

ε1 ε2 ε3:
εv:
εd:
εev:
εed:
εpv:
εpd:

ν, μ:
ζ:
ζ’:
ζ’ v1:
ζ’ v2:
ζ’ vp:
ζx ζy ζz

ζ1 ζ2 ζ3

kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
m
kPa

m
KN
kPa
kPa
kPa
KN
kPa
m
m
m

(kPa)
(kPa)


DANH MỤC HÌNH ẢNH
1-1: Giải pháp xử lý nền bằng lớp đệm cát .................................................... 11
1-2: Giải pháp xử lý nền bằng giếng cát ........................................................ 12
1-3: Giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm ........................................................ 13
1-4: Giải pháp xử lý nền bằng bơm hút chân khơng ..................................... 14
1-5: Cơng trình Xử lý nền bằng trụ đất gia cố xi măng ................................. 15
2-1: Cƣờng độ chịu nén nở hông của đất sét Bangkok .................................. 18
2-2: Cƣờng độ chịu nén nở hông của đất tại cầu Lò Gốm ............................ 19
2-3: Độ bền chống cắt khơng thốt nƣớc ....................................................... 20
nh 2-4: Phân loại chung các thiết bị trộn sâu ...................................................... 23
H nh 2-5: Trình tự thi công theo phƣơng pháp trộn sâu ......................................... 24
2-6: Sơ đồ thiết bị để phun vữa theo phƣơng pháp trộn ƣớt .......................... 24
2-7: Trình tự thi cơng Jet-grouting ................................................................. 26
2-8: Công nghệ Jet-grouting .......................................................................... 26
2-9: Thiết bị tạo trụ đất xi măng theo phƣơng pháp trộn khô........................ 29
2-10: Gia cố cọc xi măng đất tại sân bay Cần Thơ ........................................ 32
2-11: Gia cố cọc xi măng đất móng bồn dầu tại Cần Thơ ............................. 32
2-12: Gia cố cọc xi măng đất tại Cảng dầu khí Vũng Tàu ............................ 32
2-13: Các phƣơng án bố trí trụ đất xi măng trên mặt bằng............................ 35
2-14: Thí dụ bố trí trụ trộn khơ ...................................................................... 36
2-15: Thí dụ bố trí trụ trùng nhau theo khối .................................................. 36


2-16: Thí dụ bố trí trụ trộn ƣớt trên mặt đất .................................................. 36
2-17: Bố trí trụ trộn ƣớt trên biển .................................................................. 36
2-18: Sơ đồ tính tốn sức chịu tải của nhóm trụ theo Nhật Bản .......................... 41

2-19: P. pháp xác định khả năng chịu tải của nhóm theo Nhật Bản .............. 42
2-20: Phá hoại khối ........................................................................................ 42
2-21: Phá hoại cắt cục bộ ............................................................................... 42
2-22: Đồ thị phá hoại đất đƣợc ổn định bằng trụ đất xi măng ...................... 43
2-23: Các dạng phá hoại của trụ .................................................................... 45
2-24: Phƣơng thức phá hoại của nhóm trụ đất xi măng ................................ 49
2-25: Tính toán lún khi vƣợt độ bền giới hạn rão trụ đất xi măng.. .............. 52
2-26: Các loại móng bè................................................................................... 55
2-27: Thi cơng thép móng bè ......................................................................... 56
2-28: Móng bè sau khi thi công xong ............................................................. 56
2-29: Sơ đồ chia dải tính móng bè ................................................................. 59
3-1: Tịa nhà Cơng ty CP Bảo Minh Cần Thơ .............................................. 62
3-2: Mặt cắt địa chất cơng trình .................................................................... 63
3-3: Mơ hình xử lý nền đất bằng phƣơng pháp trụ đất ximăng .................... 64
3-4: Tính lún nền gia cố ................................................................................. 72
h 3-5: Mơ hình sức chịu tải của nhóm cọc theo đất nền ................................... 75
3-6: Quan điểm tính lún theo A.I.T ................................................. ………..75
3-7: Quan hệ giữa đƣờng kính trụ và sức chịu tải trụ ...................... ………..77


3-8: Quan giữa đƣờng kính trụ và độ lún đất nền ............................ ………..77
3-9: Quan hệ giữa chiều dài trụ và sức chịu tải trụ .......................... ………..78
3-10: Quan hệ giữa chiều dài trụ và độ lún đất nền ......................... ………..79
3-11: Quan hệ giữa khoảng cách trụ và độ lún đất nền ................... ………..80
3-12: Thiết lập tổng thể bài toán .................................................................... 82
3-13: Mơ hình mơ phỏng trụ đất ximăng đơn ................................................ 82
3-14: Khai báo vật liệu, hố khoan ................................................................ 82
3-15: Chia lƣới phần tử .................................................................................. 83
3-16: Khai báo tải trọng tác động lên đầu trụ đơn ......................................... 83
3-17: Khai báo tải trọng tác động lên đầu trụ đơn ......................................... 83

3-18: Chọn điểm ............................................................................................ 84
3-19: Tiến hành tính tốn ............................................................................... 84
3-20: Ứng suất tổng ....................................................................................... 85
3-21: Ứng suất xung quang mũi cọc tại mặt làm việc y=-19 ........................ 85
3-22: Mặt cắt chuyển vị ................................................................................. 86
3-23: Kết quả tính tốn độ lún cố kết trên phần mềm plaxis ......................... 86
3-24: Mặt cắt độ lún cố kết trong mặt phẳng XY .......................................... 87
3-25: Ứng suất hữu hiệu trong nền – mơ hình 3D ......................................... 87
3-26: Mặt cắt ứng suất hữu hiệu trong nền .................................................... 88
3-27: Ứng suất tổng trong nền – mơ hình 3D ................................................ 88
3-28: Mặt cắt ứng suất tổng trong nền ........................................................... 89


1-1: Một số đặc trƣng tiêu biểu về cơ lý của đất nền .................................... 07
1-2: Phân loại than bùn theo địa chất cơng trình .......................................... 09
1-3: Phân loại than bùn theo tính chất cơ – lý ............................................... 09
2-1: Yếu tố chi phối quá trình làm cứng của hợp chất đất – ximăng. ........... 18
2-2: So sánh công nghệ trộn ƣớt Châu Âu và Nhật Bản................................ 25
2-3: Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ƣớt Châu Âu và Nhật Bản ................ 25
2-4: So sánh công nghệ trộn Bắc Âu và Nhật Bản ........................................ 29
2-5: Đặc tính kỹ thuật cơng nghệ trộn của Bắc Âu và Nhật Bản ................... 30
2-6: Các thông số của trụ đất xi măng ........................................................... 33
2-7: Trị số k theo độ sâu của đáy lớp ............................................................ 61
3-1: Tải trọng phân bố quy đổi tác dụng lên móng ....................................... 63
3-2: Tính chất cơ lý của đất nền .................................................................... 63
3-3: Mối liên hệ giữa hệ số n và khoảng cách cọc ........................................ 65
3-4: Tính tốn khả năng chịu lực của trụ đất ximăng theo vật liệu .............. 66
3-5: Bảng tính lún theo quan điểm cọc cứng ................................................ 69
3-6: Bảng tính lún S1 theo quan điểm nền tƣơng đƣơng ............................... 72
3-7: Bảng tính lún S2 theo quan điểm nền tƣơng đƣơng ............................... 73

3-8: Tính tốn khả năng chịu lực của trụ đất xi măng theo vật liệu ………. 74
3-9: Bảng tính lún h 2 theo công thức của A.I.T………. ............................ 76
3-10: Sức chịu tải và biến dạng nền khi đƣờng kính d của trụ thay đổi…….77


3-11: Sức chịu tải và biến dạng đất nền khi chiều dài l của trụ thay đổi…. . 78
3-12: Biến dạng đất nền khi thay đổi khoảng cách trụ đất xi măng….......... 79
3-13: Các thông số đầu vào dùng mô phỏng vật liệu đất nền……. .............. 81
3-14: Các thông số đầu vào dùng mô phỏng vật liệu đất – xi măng……. .... 81
3-15: Các thông số đầu vào vật liệu của tƣờng hầm và sàn tầng hầm……. . 81


MỤC LỤC
Trang
CÁC KÝ HIỆU .............................................................................................. vv1-vv4
MỞ ĐẦU................................................................................................................. 01
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 01
2. Nội dung nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 02
3. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 02
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài............................................. 02
5. Giới hạn của đề tài ......................................................................................... 03

CHƢƠNG 1: Tổng quan về địa chất và một số giải pháp xử lý gia cố
nền đất yếu ......................................................................................... 04
1.1. Tổng quát quan về địa chất của đất yếu .............................................................. 04
1.1.1. Đất yếu nói chung ......................................................................................... 04
1.1.1.1. Định nghĩa đất yếu ..................................................................................... 04
1.1.1.2. Các dạng đất yếu ........................................................................................ 04
1.1.2. Đặc điểm chung của đất sét mềm ................................................................. 05
1.1.3. Tính chất của đất sét mềm ven sông ............................................................ 05

1.1.4. Đặc điểm biến dạng của đất sét mềm ........................................................... 06
1.2. Một số chỉ tiêu và tính đặc trƣng của các loại đất yếu khác của Khu
vực Cần Thơ và lân cận .................................................................... 06
1.2.1. Đất bùn

...................................................................................................... 07

1.2.2. Đất sét yếu bão hòa nƣớc .............................................................................. 07


1.2.3. Than bùn ...................................................................................................... 08
1.2.4. Cát chảy ...................................................................................................... 10
1.3. Sơ lƣợc một số giải pháp xử lý gia cố nền đất yếu........................................... 10
1.3.1 Xử lý nền đất yếu bằng đệm vật liệu rời (đệm cát, đá, sỏi) ........................... 10
1.3.2 Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát .................................................................. 11
1.3.3 Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm .................................................................. 12
1.3.4 Xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không ................................................ 13
1.3.5 Xử lý nền đất yếu bằng trụ đất gia cố xi măng .............................................. 14
CHƢƠNG 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định và biến dạng trụ đất ximăng
dƣới móng bè ..................................................................................... 16
2.1. Cấu tạo, đặc tính cơ lý của trụ đất xi măng ...................................................... 16
2.1.1. Tổng quan phƣơng pháp gia cố đất yếu bằng trụ đất xi măng ..................... 16
2.1.1.1. Cơ chế tƣơng tác giữa ximăng với đất yếu ................................................ 17
2.1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến đặc tính kỹ thuật của đất gia cố ximăng ......... 18
2.1.2. Các đặc trƣng cơ lý của trụ đất gia cố ximăng ............................................. 19
2.1.2.1 Các đặc trƣng cơ học .................................................................................. 19
2.1.2.2. Độ bền chống cắt của đất gia cố ximăng ................................................... 20
2.1.2.3. Module nén của trụ đất trộn ximăng .......................................................... 22
2.1.3. Các phƣơng pháp thi công trụ ximăng đất ................................................... 23
2.1.3.1. Phƣơng pháp trộn phun ƣớt (Wet Jet Mixing Method – WJM) ................ 24

2.1.3.2. Phƣơng pháp trộn phun khô: (Dry Soil Mixing Column - DSMC)........... 28


2.1.4. Ứng dụng và các thông số của trụ đất xi măng ............................................ 30
2.1.4.1. Ứng dụng của trụ đất xi măng ................................................................... 30
2.1.4.2. Các thông số của trụ đất xi măng............................................................... 33
2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn của trụ đất trộn xi măng .......................................... 34
2.2.1. Một số quan điểm tính tốn cọc xi măng đất ................................................ 34
2.2.2. Bố trí cấu tạo trụ đất ximăng ........................................................................ 34
2.2.2.1. Xác định khoảng cách s (m) giữa các trụ đất ximăng .............................. 34
2.2.2.2. Phƣơng pháp bố trí trụ đất – ximăng ......................................................... 35
2.2.3. Tính tốn khả năng chịu tải của trụ ximăng đất ........................................... 36
2.2.3.1. Khả năng chịu tải trụ đơn theo vật liệu ...................................................... 37
2.2.3.2. Khả năng chịu tải theo đất nền .................................................................. 39
2.2.3.3. Khả năng chịu tải của nhóm trụ đất xi măng ............................................. 41
2.2.3.4. Tính tốn sức chịu tải trụ và nền đƣợc gia cố ........................................... 44
2.2.4. Độ lún ổn định và độ lún theo thời gian ....................................................... 50
2.2.4.1. Độ lún ổn định ........................................................................................... 50
2.2.4.2. Độ lún theo thời gian .................................................................................. 53
2.2.5. Ổn định nền dƣới trụ đất xi măng ................................................................. 53
2.2.6. Khả năng phân tích Plaxis trong nền gia cố bằng trụ đất xi măng ............... 54
2.2.6.1. Giới thiệu chung ......................................................................................... 54
2.2.6.2. Trình tự giải một bài tốn bằng phần mềm Plaxis ........................................... 54
2.2.7. Cơ sở lý thuyết móng bè trên nền trụ đất xi măng ........................................ 55


2.2.7.1 Cấu tạo của móng bè cọc............................................................................. 55
2.2.7.2. Cơ chế làm việc của móng bè cọc .............................................................. 57
2.2.8. Cơ sở tính tốn ổn định và biến dạng móng bè ............................................. 57
2.2.8.1. Tính tốn ổn định móng bè ........................................................................ 57

2.2.8.2. Tính tốn biến dạng móng bè ..................................................................... 61
CHƢƠNG 3: Ứng dụng trụ đất ximăng để gia cố nền dƣới móng bè
nhà cao tầng ....................................................................................... 62
3.1. Thông số thiết kế ............................................................................................. 62
3.1.1. Đặc điểm cơng trình ...................................................................................... 62
3.1.2. Đặc điểm địa chất cơng trình......................................................................... 63
3.2. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................................ 64
3.3. Tính tốn bằng phƣơng pháp giải tích .............................................................. 65
3.3.1. Quan điểm tính tốn ...................................................................................... 65
3.3.2. Tính tốn trụ đất xi măng theo quan điểm cọc cứng ..................................... 65
3.3.2.1. Tính tốn sức chịu tải của trụ đơn .............................................................. 65
3.3.2.2. Tính tốn sức chịu tải của nhóm trụ ........................................................... 67
3.3.2.3. Tính tốn biến dạng của nền ...................................................................... 67
3.3.3. Tính tốn trụ đất xi măng theo quan điểm nền tƣơng đƣơng ....................... 70
3.3.3.1. Tính tốn các thơng số của nền tƣơng đƣơng ............................................ 70
3.3.3.2. Tính sức chịu tải cực hạn của nền tƣơng đƣơng ........................................ 71
3.3.3.3. Tính tốn biến dạng của nền ...................................................................... 72


3.3.4. Tính tốn trụ đất xi măng theo cơng thức đề xuất của A.I.T ........................ 73
3.3.4.1. Tính khả năng chịu tải của trụ đơn ............................................................ 73
3.3.4.2. Tính tốn khả năng chịu tải của nhóm trụ theo đất nền ............................. 74
3.3.4.3. Tính tốn độ lún của nhóm trụ ................................................................... 75
3.4. Thiết lập biểu đồ tƣơng quan giữa sức chịu tải của trụ đất xi măng và độ lún
của nền gia cố với sự thay đổi đƣờng kính trụ, khoảng bố trí và chiều dài trụ ....... 77
3.4.1. Sự thay đổi đƣờng kính (d) trụ đất xi măng ................................................. 77
3.4.2. Sự thay đổi chiều dài (L) của trụ đất xi măng .............................................. 78
3.4.3. Sự thay đổi khoảng cách (s) của trụ đất xi măng .......................................... 79
3.5. Mơ phỏng bài tốn bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn .................................. 80
3.5.1. Các thông số đầu vào và chọn lựa mơ hình cho vật liệu ............................... 80

3.5.2.Lựa chọn mơ hình tính ................................................................................... 81
3.5.3.Minh họa kết quả tính tốn ............................................................................. 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 92
TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC ....................................................................... 94


-1-

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, thị trường xây dựng ở
Việt Nam từ bao giờ đã trở nên nóng bỏng với hàng loạt các cơng trình cao tầng
mọc lên nhanh chóng ở các khu đơ thị lớn. Trong đó có Thành phố Cần Thơ nơi có
vị trí chiến lược phát triển kinh tế xã hội, đồng thời là đô thị cửa ngõ của vùng hạ
lưu sông Mekong. Với vị thế thuận lợi trên Thành phố có bước phát triển mạnh mẽ
về mọi mặt. Đặc biệt là các công trình thủy lợi, giao thơng, điện, nước, chợ, bưu
điện văn hóa, các tịa nhà cao tầng ... được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều. Trên
đà phát triển, tốc độ đơ thị hóa gia tăng làm bộ mặt đơ thị của thành phố Cần Thơ
ngày càng phát triển, có nhiều nhà cao tầng lần lượt mọc lên và hầu hết đều được
xây dựng khơng chỉ vì mục đích làm đẹp về mặt kiến trúc mà cịn đảm bảo mục
đích tận dụng diện tích đất đai ngày càng chật hẹp nên các cơng trình cao từ 10 tầng
đến 30 tầng là giải pháp thiết kế tối ưu được đưa ra. Tuy nhiên, Đồng bằng sơng cửu
Long nói chung và Cần Thơ nói riêng với vị trí địa lý sơng ngịi chằng chịt, đất nền
chủ yếu do phù sa bồi lắng tạo thành, địa chất phức tạp, tầng đất yếu rất dầy. Do đó
việc đưa ra phương án để gia cố nền đất yếu tại khu vực này là điều hết sức cần thiết
nhằm giảm giá thành cho cơng trình, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Công nghệ gia cố nền bằng trụ đất trộn xi măng đã được áp dụng nhiều trên
thế giới bắt đầu từ nhiều năm trước đây. Đã có rất nhiều cơng trình trên thế giới sử
dụng cơng nghệ này để gia tăng sức chịu tải và giảm biến dạng cho nền cơng trình.

Việc ứng dụng trụ đất trộn xi măng vào xây dựng nền móng cơng trình đã mang lại
nhiều kết quả rất khả quan. Mặc dù giải pháp trụ đất trộn xi măng là một trong
những biện pháp gia cố nền đất yếu đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng rộng
rãi vào thập niên 1970 của thế kỷ trước, tuy nhiên đối với Việt Nam dù đã có nhiều
nghiên cứu, song phương pháp này vẫn còn chưa được ứng dụng nhiều, đặc biệt là
vùng đồng bằng sơng Cửu Long nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng. Vì thế,
được sự đồng ý của Thầy hướng dẫn, tác giả đã mạnh dạn đề xuất đề tài :
“Phân tích khả năng ứng dụng của trụ đất xi măng để xử lý nền sét mềm
dưới móng bè cho nhà cao tầng tại TP. Cần Thơ ”
Nhằm góp một phần nhỏ ý tưởng sử dụng móng bè trên nền gia cố trụ đất xi
măng cho nhà cao tầng để thay đổi diện mạo đô thị cho thành phố Cần Thơ ngày
càng phát triển hơn.


-2-

2. Nội dung nghiên cứu của đề tài:
 Nghiên cứu tổng quan về đất yếu và giải pháp xử lý nền bằng trụ đất xi
măng, các công nghệ thi công trụ đất xi măng.
 Cơ sở lý thuyết và tính toán của trụ đất ximăng; Xác định sức chịu tải của
đất nền khi thay khoảng cách bố trí và đường kính trụ đất xi măng thì sức
chịu tải của trụ đất xi măng sẽ thay đổi như thế nào.
 Kiểm tra độ lún ổn định của đất nền dưới đáy móng khi gia cố trụ đất xi
măng.
 Ứng dụng tính tốn gia cố nền đất yếu cho cơng trình cụ thể ở khu vực
thành phố Cần Thơ.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
 Nghiên cứu các lý thuyết tính tốn trụ đất xi măng và áp dụng vào tính tốn
khả năng chịu tải của trụ đất xi măng dùng để gia cố nền đất yếu dưới móng
bè cho nhà cao tầng.

 Tính toán độ lún của đất yếu sau khi xử lý bằng trụ đất xi măng dưới móng
bè khi có tải trọng cơng trình.
 Sử dụng phần mềm Plaxis 3D foundation để mơ phỏng tính tốn kết quả.
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài:
 Trên cơ sở nghiên cứu, tính tốn chi tiết đề tài góp phần củng cố lý thuyết
tính tốn xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng, đồng thời nêu lên được sự
ảnh hưởng của khoảng cách và đường kính trụ đất xi măng đối với áp lực
tác dụng lên nền từ đó có đề xuất giải pháp hợp lý nhất trong việc xử lý đất
yếu bằng trụ đất xi măng cho cơng trình dân dụng nói chung.
 Góp phần có hiệu quả trong việc ứng dụng kỹ thuật xử lý nền đất yếu bằng
trụ đất ximăng ứng dụng rộng cho cơng trình nhà cao tầng tại vùng Đồng
bằng sơng Cửu Long nói chung và Thành phố Cần Thơ nói riêng.


-3-

5. Giới hạn của đề tài:
 Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng nên tác giả chỉ nghiên cứu giải
pháp trụ đất xi măng để xử lý nền đất yếu ở cho cơng trình dân dụng chỉ
mang đặc trưng sơ bộ mà chưa nghiên cứu các công trình khác trên địa bàn
thành phố Cần Thơ để kết luận có tính tổng qt và thuyết phục hơn.
 Chưa đề cập đến ảnh hưởng của các tác nhân như độ mặn, độ PH, độ rỗng,
hàm lượng hữu cơ trong đất đến sự hình thành và phát triển cường độ nén
nở hông của hỗn hợp đất trộn xi măng gây ảnh hưởng đến chất lượng của
trụ trong quá trình thi cơng, cũng như trong q trình sử dụng lâu dài.
 Chưa cập nhật đủ các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về vấn
đề này để so sánh, đánh giá và đưa ra kiến nghị phù hợp với thực tế hơn.


-4-

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ MỘT SỐ GIẢI
PHÁP XỬ LÝ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU.
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT CỦA ĐẤT YẾU:
1.1.1. Đất yếu nói chung:
1.1.1.1 Định nghĩa đất yếu:
Đất yếu có thể được định nghĩa là những loại đất khơng có khả năng tiếp
nhận tải trọng cơng trình nếu khơng có các biện pháp gia cố xử lý thích hợp. Xét về
nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong lục địa, vũng vịnh hoặc biển.
Đất có các đặc trưng vật lý :
− Trọng lượng riêng ≤ 1.7g/cm3
− Hệ số rổng ≥ 1.0
− Độ ẩm W ≥ 40%
− Độ bảo hòa nước G (Sr) ≥ 0.8
Các đặc trưng cơ học:
− Module biến dạng tổng quát Eo ≤ 50Kg/cm2
− Góc ma sát trong  ≤ 100
− Lực dính C ≤ 0.1Kg/cm2.
1.1.1.2 Các dạng đất yếu:
Đất yếu có thể được phân làm bốn nhóm chủ yếu như sau:
- Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các
giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét.
- Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước.
- Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn.
- Các loại đất hồng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt.
Các loại đất yếu trên rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng thường
giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng.
* Đất yếu này có các chỉ tiêu sau :
 Dung trọng tự nhiên :

w ≈ 14,5 ÷ 15,5 KN/m3

 Độ ẩm tự nhiên :

W ≈ 75 ÷ 65 %