Nghiên cứu ứng dụng cọc đất trộn xi măng cho nền nhà xưởng khu công nghiệp long hậu tỉnh long an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
--------------------

U

CAO TRUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT TRỘ XI MĂ
CHO NỀ

HÀ XƯỞNG KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU
TỈNH LONG AN

Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình ngầm
Mã số ngành : 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 - 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
Cán bộ hướng dẫn: TS. ĐỖ THANH HẢI
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. VÕ NGỌC HÀ
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM, ngày 15 tháng 01 năm
2015.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS TÔ VĂ LẬN
2. PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN
3. TS. VÕ NGỌC HÀ
4. TS. NGUY N NGỌC PHÚC
5. TS. LÊ TRỌ

HĨA

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS TÔ VĂ LẬN

TS. NGUY N MINH TÂM


i

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

HĨA VIỆT NAM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

HIỆM VỤ LUẬ VĂ THẠC SĨ
Họ và tên học viên:

U

CAO TRUNG

MSHV: 13093083

Ngày, tháng, năm sinh: 14/07/1990

Nơi sinh: Tây Ninh

Chun ngành: Xây dựng cơng trình ngầm
I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT TRỘ XI MĂ

CHO ỀN

HÀ XƯỞNG KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU TỈNH LONG AN
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Nghiên cứu các phương pháp xử lý nền đất yếu. Áp dụng cọc xi măng đất xử lý
nền móng.
2. Phân tích tính tốn và đề xuất giải pháp xử lý nền nhà xưởng trên đất yếu bằng
cọc xi măng đất cho khu công nghiệp Long Hậu – Long An

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 06/07/2014

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/12/2014
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Đỗ Thanh Hải
Tp. HCM, ngày... tháng... năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔ ĐÀO TẠO

TS. Đỗ Thanh Hải

TS. Lê Bá Vinh

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. Nguyễn Minh Tâm


ii

LỜI CẢM Ơ
Luận văn thạc sĩ được hoàn thành một phần là nhờ vào sự cố gắng
miệt mài của bản thân tác giả, phần còn lại là nhờ vào sự hướng dẫn tận tâm của
quý thầy cô, sự động viên giúp đỡ của gia đình và anh em bạn bè thân hữu.
Xin được gửi những lời biết ơn chân thành nhất đến thầy TS. Đỗ Thanh Hải,
người thầy với tất cả sự quan tâm của mình đã ln theo sát em, hướng dẫn và
truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức của thầy đến em trong suốt thời gian em

làm luận văn qua.
Xin chân thành cám ơn quý thầy cô ở bộ mơn Địa Cơ Nền Móng đã nhiệt
tình chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất, trang thiết bị thí
nghiệm trong suốt thời gian tác giả thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các anh đồng nghiệp là anh Tú, anh Vinh, các bạn
Tiên, Tùng và các sinh viên là Thái và Phú, cảm ơn anh Trí, anh Mạnh, thầy Vinh ở
cơng ty Hồng Vinh, tất cả mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong suốt thời
gian qua.
Và cuối cùng xin cảm ơn gia đình và anh em bạn bè thân hữu đã động viên,
giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua.
Chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 07 tháng 12 năm 2014
Nguyễn Cao Trung


iii

LỜI CAM ĐOA

Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
thầy TS. Đỗ Thanh Hải
Các kết quả trong luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên
cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình.

Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2014

Nguyễn Cao Trung

iv

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii
MỤC LỤC

........................................................................................................... iv

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG - BIỂU ..................................................................................... ix
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................. x
MỞ ĐẦU

............................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về đất yếu ..................................................................................... 4
1.1.1. Các loại nền đất yếu thường gặp .........................................................4
1.1.2. Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu .......................................................4
1.1.3. Các biện pháp xử lí cơng trình trên nền đất yếu .................................5
1.2. Tổng quan về nền nhà công nghiệp ............................................................... 5
1.2.1. Những yêu cầu chung..........................................................................5
1.2.2. Cấu tạo chung nền nhà công nghiệp ...................................................6
1.2.3. Cấu tạo các loại nền nhà công nghiệp .................................................7
1.2.4. Các phương án thiết kế nền nhà công nghiệp ...................................10
1.3. Tổng quan về xử lí đất yếu bằng cọc xi măng đất (CDM) .......................... 11
1.3.1. Sơ lược về lịch sử phát triển .............................................................11

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................... 15
2.1. Ngun lí hình thành cường độ cọc xi măng đất ......................................... 15
2.1.1. Khái niệm ..........................................................................................15
2.1.2. Quá trình thủy hóa và tác dụng của xi măng và đất ..........................16
2.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ cọc xi măng đất ....................17
2.1.4. Dự đoán cường độ cọc xi măng đất ..................................................18
2.2. Quan niệm tính tốn cọc xi măng đất .......................................................... 19


v

2.2.1. Phương pháp tính tốn theo quan điểm cọc xi măng đất làm
việc như cọc ..........................................................................................................19
2.3. Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế cọc xi măng đất ................................ 33
2.3.1. Một số cơ chế phá hoại của nền đắp trên nền đất yếu dùng cọc
xi măng đất ...........................................................................................................33
CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỌC
XI MĂNG ĐẤT ............................................................................................... 36
3.1. Các bước thực hiện thí nghiệm .................................................................... 36
3.2. Thực hiện thí nghiệm ................................................................................... 36
3.2.1. Cơng đoạn lấy mẫu ...........................................................................36
3.2.2. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất tự nhiên ..................38
3.2.3. Thí nghiệm xác định cường độ cọc xi măng đất ...............................42
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN CỌC XI MĂNG ĐẤT CHO NỀN NHÀ XƯỞNG
KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU – LONG AN.......................................... 51
4.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 51
4.2. Giải pháp xử lí .............................................................................................. 52
4.3. Tính tốn cơng trình thực tế ......................................................................... 52
4.3.1. Giới thiệu cơng trình .........................................................................52
4.3.2. Địa chất khu vực xây dựng cơng trình ..............................................54

4.3.3. Mơ hình kiểm tra ổn định cơng trình ................................................55
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ.............................................................. 62
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 62
5.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 64
PHẦN PHỤ LỤC ...................................................................................................... 65


vi

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên:

NGUYỄN CAO TRUNG

Ngày tháng năm sinh:

14/07/1990

Nơi sinh:

Tây Ninh

Giới tính:

Nam

Email:

Điện thoại:

094 88888 37

QUÁ TRÌ H ĐÀO TẠO:
ĐẠI HỌC
-

Thời gian học:

09/2008 - 01/2013

-

Nơi học:

Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM

-

Chương trình học: Chương trình “Kỹ sư tài năng”

-

Ngành học:

Xây dựng dân dụng & công nghiệp

CAO HỌC
-

Thời gian học:

09/2013 - 06/2014

-

Nơi học:

Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM

-

Ngành học:

Kỹ thuật Xây dựng cơng trình ngầm

-

Tên luận văn:

Nghiên cứu ứng dụng cọc đất trộn xi măng cho nền nhà
xưởng khu công nghiệp Long Hậu tỉnh Long An

-

Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thanh Hải

vii

DA H MỤC CÁC HÌ H VẼ

Hình 2.1: Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cột xi măng-đất ........................22
Hình 2.2: Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu xi măng đất ..................................23
Hình 2.3: Phá hoại khối ............................................................................................24
Hình 2.4: Phá hoại cắt cục bộ ...................................................................................24
Hình 2.5: Sơ đồ tính tốn biến dạng .........................................................................25
Hình 2.6: Sơ đồ tải trọng truyền cho cột ..................................................................28
Hình 2.7: Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ổn định giữa các cột khi tải
trọng vượt q độ bền rão ......................................................................28
Hình 2.8: Tính tốn chênh lệch lún ..........................................................................30
Hình 3.1: Vị trí khu vực lấy mẫu ..............................................................................37
Hình 3.2: Cơng tác lấy mẫu đất tại hiện trường .......................................................37
Hình 3.3: Mẫu đất được bảo quản để làm các thí nghiệm trong phịng ...................38
Hình 3.4: Xi măng dùng để gia cường đất ...............................................................38
Hình 3.5: Dùng dao vịng lấy mẫu đất......................................................................39
Hình 3.6: Đất trong đĩa khép lại một đoạn dài 12.7mm (1/2 inch) ..........................41
Hình 3.7: Mẫu đất trong đĩa khum ...........................................................................41
Hình 3.8: Khn đúc mẫu ........................................................................................43
Hình 3.9: Máy trộn mẫu xi măng – đất ....................................................................43
Hình 3.10: Lượng nước gần bằng với xi măng ........................................................44
Hình 3.11: Lau chùi dụng cụ ....................................................................................44
Hình 3.12: Bọc nilong và đánh số mẫu ....................................................................45
Hình 3.13: Thí nghiệm nén mẫu đất .........................................................................46
Hình 3.14: Biểu đồ tương quan giữa cường độ mẫu theo hàm lượng xi măng
sau 7 ngày ..............................................................................................49

Hình 3.15: Biểu đồ tương quan giữa cường độ mẫu theo hàm lượng xi măng
sau 14 ngày ............................................................................................49


viii

Hình 3.16: Biểu đồ tương quan giữa cường độ mẫu theo hàm lượng xi măng
sau 21 ngày ............................................................................................50
Hình 4.1: Mơ hình trong Plaxis ................................................................................59
Hình 4.2: Các giai đoạn tính tốn trong Plaxis.........................................................60
Hình 4.3: Chuyển vị đứng trong mơ hình Plaxis ......................................................60
Hình 4.4: Hệ số an tồn ............................................................................................61


ix

DA H MỤC BẢ

- BIỂU

Bảng 1.1: Các dự án sử dụng trụ đất trộn xi măng ở Việt Nam ...............................14
Bảng 2.1: Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ .................................17
Bảng 3.1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất tự nhiên ..................................................42
Bảng 3.2: Kết quả sức kháng nén đơn của mẫu cọc xi măng đất .............................47
Bảng 3.3: Kết quả nén mẫu sau 7 ngày bảo dưỡng ..................................................48
Bảng 3.4: Kết quả nén mẫu sau 14 ngày bảo dưỡng ................................................49
Bảng 3.5: Kết quả nén mẫu sau 21 ngày bảo dưỡng ................................................50
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp thông số đất nền cơng trình .............................................54
Bảng 4.2: Bảng trị số ki ............................................................................................58
Bảng 4.3: Bảng tính mơ đun trung bình ...................................................................58

x

LUẬ VĂ THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT TRỘ XI MĂ

CHO ỀN NHÀ

XƯỞNG KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU TỈNH LONG AN
NGUY N CAO TRUNG

TÓM TẮT LUẬ VĂ
Hiện nay, trong quá trình thiết kế nhà xưởng trên lớp đất yếu, các kỹ sư địa
kỹ thuật xây dựng đã gặp không ít trở ngại do nền đất yếu không đủ khả năng gánh
đỡ tải trọng cơng trình, khơng đảm bảo điều kiện độ lún, dễ mất ổn định tổng thể và
cục bộ nền nhà xưởng. Phương pháp ứng dụng cọc xi măng đất để gia cố nền nhà
xưởng trên nền đất yếu là một phương pháp mang tính kinh tế và đạt hiệu quả cao
so với phương pháp sử dụng cọc bê tơng cốt thép để gia cố.
Luận văn này có mục tiêu là xác định các thông số cơ lý của đất yếu được
lấy mẫu tại hiện trường trước và sau khi trộn xi măng bằng các thí nghiệm trong
phịng. Từ đó, tác giả sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng nền nhà xưởng,
được gia cố bằng cọc xi măng đất. Kết quả phân tích từ Plaxis được so sánh với lời
giải tích cho thấy tính chính xác của mơ hình đã mơ phỏng.


xi

MASTER THESIS
Research appication of soil cement mixing piles for foudation factory

of Long Hau industry in Long An province
NGUYEN CAO TRUNG

ABSTRACT
Currently in the process of designing factory on solf soil, geotechnical
engineers have many obtacles due to weak soil is not enough to support the load
carrying construction, not satify condition subsidence, easily destabilized global and
local. The method applying soil cement pile to reinforce weak foudation of factory
is an economical method and more effcient using of reinforced concrete piles.
The purpose of thesis is to determine the physical and mechanical parameter
of solf soil sampled at site before and after mixing cement by experiments in the
laboratory. The result analized by Plaxis software will be compared with analytical
solution which show the accuracy of this model.


1

MỞ ĐẦU

a. Tính cấp thiết của đề tài.
Long An là một tỉnh khá nhỏ so với các tỉnh khác, nhưng có vị thế hết sức
quan trọng của Việt Nam. Đóng một vai trò then chốt trong nền kinh tế.
Trong những năm gần đây, theo chủ trương nhà nước về phát triển kinh tế xã hội,
Long An hiện có 30 khu công nghiệp nằm trong quy hoạch phát triển các khu công
nghiệp cả nước đến 2015 và định hướng đến 2020 và đã có 16 khu cơng nghiệp
đang hoạt động. Việc xây dựng mới, cải tạo nâng cấp các nhà máy sản xuất đã và
đang trở thành một vấn đề được quan tâm nhiều nhất.
Là một trong những địa bàn có nhiều sông rạch, ven theo những nhà máy,
các khu công nghiệp, nên địa chất nhiều khu vực có các khu công nghiệp yếu. Long
An đã và đang đầu tư lớn vào việc cải tạo đất tự nhiên, tạo nền móng vững chắc để

xây dựng các nhà máy, khu công nghiệp. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn
phương pháp xử lý nền móng trên những vùng đất yếu này nhằm đạt hiệu quả kinh
tế, thời gian thi công và đặc biệt là đảm bảo tốt chất lượng cơng trình xây dựng bên
trên là vô cùng cần thiết.
Để xử lý nền móng cho các cơng trình trên vùng đất yếu này, có rất nhiều
phương pháp được đưa ra như: móng bè, móng cọc, móng bè trên nền cọc, giếng
cát, vải địa kỹ thuật…, nhưng tùy thuộc vào đặc điểm địa chất từng vùng cũng như
tải trọng, tuổi thọ cơng trình mà người ta chọn các giải pháp thích hợp. Tuy nhiên, ở
những vùng có chiều dày lớp đất yếu lớn và diện tích xây dựng cơng trình lớn như
các nhà xưởng của khu cơng nghiệp, thì biện pháp kể trên khó có khả năng đảm bảo
điều kiện kinh tế, thời gian thi cơng…
Đối với nền nhà xưởng có diện tích lớn, đa phần phương án xử lý nền hiện
tại được sử dụng là cọc và bản bê tông cốt thép, phương án này cho chi phí khá lớn
và tiến độ thi cơng chậm. Cho nên vấn đề đặt ra là tìm phương án tận dụng nguồn


2

vật liệu tại chỗ nhằm hạ chi phí và rút ngắn thời gian thi công, lúc này phương án
cọc xi măng đất kết hợp bản xi măng đất khả thi hơn.
Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng cọc xi măng đất cho cơng trình thuộc
khu cơng nghiệp Long Hậu là rất cần thiết với yêu cầu đảm bảo kỹ thuật, chất lượng
và tiết kiệm tối đa chi phí cũng như thời gian hoàn thành.
b. Mục tiêu nghiên cứu.
Nghiên cứu tổng quan về đất yếu và giải pháp xử lý bằng trụ đất trộn xi
măng (CDM), các công nghệ thi công trụ đất trộn xi măng.
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính tốn trụ đất trộn xi măng đối với các nước có
thế mạnh về ứng dụng cơng nghệ này.
Từ kết quả thí nghiệm trong phịng và hiện trường, tác giả xác định các thơng
số cần thiết trong q trình tính tốn cũng như mơ phỏng cọc xi măng đất.

Áp dụng tính tốn cho một cơng trình ở khu cơng nghiệp Long Hậu tỉnh
Long An bằng giải tích và mơ phỏng để tìm ra các giải pháp hợp lý nhất, từ đó rút
ra các kết luận, kiến nghị để áp dụng giải pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ đất trộn xi
măng cho các cơng trình có điều kiện địa chất tương tự.
c. Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu các lý thuyết tính tốn trụ đất trộn xi măng và áp dụng vào tính
tốn khả năng chịu tải, độ lún, ổn định lật, trượt của trụ đất trộn xi măng dùng để
gia cố nền đất yếu dưới nền cơng tình nhà xưởng.
Phân tích xác định các đặc trưng cơ lý của đất, mẫu đất trộn xi măng để sử
dụng trong tính tốn và mơ phỏng. Đồng thời tác giả so sánh về mặt kỹ thuật cũng
như kinh tế giữa phương án cọc xi măng đất với phương án ép cọc bê tơng cốt thép
được áp dụng đối với cơng trình.
Đề tài sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, dựa vào công cụ hỗ
trợ là phần mềm Plaxis để phân tích ứng xử của nền đất và kết cấu cọc xi măng đất
trong đất.
Đề tài còn dựa trên các phân tích và các nghiên cứu trước đây tại một số tài
liệu khoa học và sử dụng trong đề tài để phân tích rõ nét cho sự làm việc của cọc xi
măng đất.


3

d. Ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn.
Trên cơ sở nghiên cứu, đề tài góp phần củng cố lý thuyết tính tốn thiết kế
xử lý nền đất yếu bằng trụ đất trộn xi măng, đồng thời nêu lên được mối quan hệ
giữa các thông số của mẫu đất trộn xi măng thơng qua cơng tác thí nghiệm trong
phịng và hiện trường.
Góp phần có hiệu quả trong việc ứng dụng kỹ thuật xử lý nền đất yếu bằng
trụ đất trộn xi măng cho nền nhà xưởng cho khu công nghiệp Long Hậu nói riêng và
tỉnh Long An nói chung.

e. Giới hạn phạm vi đề tài.
Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng nên tác giả chỉ nghiên cứu giải
pháp trụ đất trộn xi măng để xử lý nền đất yếu ở cơng trình ở khu cơng nghiệp Long
Hậu mà chưa nghiên cứu các cơng trình khác trên địa bàn tỉnh Long An để rút ra
những kết luận mang tính tổng quát hơn.
Chưa nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hóa học của nước trong đất (độ
pH, độ mặn trong nước), hàm lượng hữu cơ trong đất đến sự hình thành và phát
triển cường độ nén nở hơng của hỗn hợp đất trộn xi măng.


4

CHƯƠ

1.
TỔ

1.1.

QUAN

Tổng quan về đất yếu

1.1.1. Các loại nền đất yếu thường gặp
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
(<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực.
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 các 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 lỗng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái
chảy gọi là cát chảy.
Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé,
khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.
1.1.2. Các vấn đề đặt ra với nền đất yếu
Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén của nền
đất.
Độ ổn định: Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái dốc,
áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc. Bài toán trên phải được xem
xét do sức chịu tải và cường độ của nền không đủ lớn.
Thấm: Cát xủi, thẩm thấu, phá hỏng nền do bài toán thấm và dưới tác động
của áp lực nước.
Hoá lỏng: Đất nền bị hoá lỏng do tải trọng của tầu hoả, ô tô và động đất.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được
quan tâm:


5

 Xây dựng cơng trình đường giao thơng, thuỷ lợi, đê điều và cơng trình cơ
sở trên nền đất yếu
 Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai
thác và sử dụng cần có cơng nghệ xử lý sâu.
 Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều.
 Lấn biển và xây dựng các cơng trình trên biển.
 Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển.
 Xử lý nền đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng sông Cửu Long.
1.1.3. Các biện pháp xử lí cơng trình trên nền đất yếu
Việc xử lý khi xây dựng cơng trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện

như: Đặc điểm cơng trình, đặc điểm của nền đất... Với từng điều kiện cụ thể mà
người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử lý cụ thể
khi gặp nền đất yếu như:
 Các biện pháp xử lý về kết cấu cơng trình.
 Các biện pháp xử lý về móng.
 Các biện pháp xử lý nền.
Tổng quan về nền nhà công nghiệp

1.2.
1.2.1.

hững yêu cầu chung

Hoạt động sản xuất, của con người được diễn ra trực tiếp trên nền, vì vậy cấu
tạo kết cấu nền nhà cơng nghiệp chắc chắn có ảnh hưởng lớn đến năng suất lao
động và chất lượng sản phẩm. Mặt khác kết cấu nền, sàn phải chịu được các tác
động bất lợi sinh ra trong q trình sản xuất, phải sử dụng an tồn, thuận lợi cho
việc bảo quản, làm vệ sinh công nghiệp.
Nền nhà công nghiệp thường chịu nhiều tác động khác nhau từ trên xuống và
dưới lên do sản xuất và môi trường:
 Các lực tác động từ trên xuống: Lực tĩnh: trọng lượng thiết bị, vật liệu sản
xuất, người, sản phẩm; Lực động: sinh ra do thiết bị sản xuất hoạt động;
con người đi lại; lực rung và va chạm do máy móc hoạt động.
 Các lực tác dụng từ dưới lên trên: Các chất xâm thực dạng khí, nước...


6

 Khi thiết kế cấu tạo kiến trúc nền, sàn nhà công nghiệp phải đáp ứng được
các yêu cầu chung sau:

 Phù hợp cao nhất các yêu cầu của công nghệ sản xuất;
 Có độ bền cơ, lý, hố cao dưới tác động của các loại tải trọng, các chất
xâm thực;
 Không cháy và chịu lửa tốt;
 Không sinh tia lửa tại các phân xưởng có nguy cơ cháy, nổ;
 Khơng trơn trượt, vệ sinh, an tồn và dễ bảo quản, sửa chữa...
 Bảo đảm mỹ quan;
 Kinh tế, phù hợp với khả năng cung ứng vật liệu, kết cấu trên thị trường...
Trong nhà công nghiệp, do yêu cầu của sản xuất, có thể tồn tại một lúc nhiều
loại sản nền khác nhau, nhưng khi xây dựng nên hạn chế số lượng chủng loại. Mặt
khác, khi thiết kế cần chú ý đến bố trí và tải trọng máy móc để xử lý nền, móng
máy, mương rãnh kỹ thuật cho phù hợp.
Ngoài ra, màu sắc, chất liệu nền cũng là một trong nhân tố quan trọng trong tổ
chức nội thất nhà công nghiệp.
1.2.2. Cấu tạo chung nền nhà công nghiệp
Cấu trúc chung của nền, sàn công nghiệp thường bao gồm các lớp sau:
a. Lớp áo phủ mặt
Đây là lớp trực tiếp chịu tác động cơ, lý, hoá học, là lớp quyết định chất lượng
nền, sàn nhà sản xuất. Lớp phủ mặt được chia làm ba loại chính: lớp áo liên tục (ví
dụ như đất đầm chặt, các loại bêtơng...; lớp áo bằng vật liệu rời (các loại gạch, tấm
bêtông, kim loại, gỗ...) lớp áo bằng vật liệu cuộn (các loại tấm nhựa tổng hợp).
Khi gọi tên các loại nền, sàn, người ta thường gọi theo tên của loại lớp áo phủ
mặt.
b. Lớp đệm
Lớp đệm giữ chức năng truyền lực xuống lớp nền, thường được làm bằng các
vật liệu như cát, xỉ, đá dăm, sỏi, bê tông gạch vỡ, bê tông đất hay bê tông đá dăm.
Việc lựa chọn loại lớp đệm phụ thuộc vào đặc điểm sản xuất, tải trọng bên trên
và sức chịu tải của đất. Nếu lớp áo nền bằng đất, bê tơng đất, tấm kim loại thì lớp

7

đệm là đất, cát đầm chặt; Nếu lớp áo nền bằng vật liệu rời, cuộn thì lớp đệm bằng
các loại bê tơng chịu được các tác động cơ, lý, hố tương ứng; Với các phân xưởng
nóng, mặt nền chịu trực tiếp tác động của nhiệt độ cao, lớp đệm thường thì làm
bằng vật liệu rời.
Để chống mao dẫn của nước ngầm, lớp đệm được làm bằng vật liệu to để tạo
độ rỗng.
Chiều dày lớp đệm được xác định theo tính toán. Theo kinh nghiệm thực tế,
chiều dày tối thiểu của lớp đệm có thể lấy từ 60mm đến 100mm phụ thuộc loại vật
liệu làm lớp đệm.
c. Lớp trung gian
Lớp trung gian giữ hai chức năng: làm phẳng lớp đệm và liên kết các lớp khác
nhau thành một khối. Chúng có thể là vữa xi măng – cát; vữa bitum – cát; thuỷ tinh
lỏng...phụ thuộc vào lớp áo phủ mặt và đặc điểm cơ, lý, hoá tác động lên nền.
d. Các lớp cách nhiệt, cách âm, cách nước
Lớp cách nhiệt, cách âm, cách nước được sử dụng theo từng yêu cầu cụ thể
của sản xuất và điều kiện tự nhiên.
e. Lớp nền
Lớp nền là lớp đỡ tất cả các lớp trên, ở nền nhà đó là nền đất tự nhiên, ít lẫn
chất hữu cơ; ở nhà nhiều tầng, đó là sàn chịu lực.
Trong một số trường hợp đặc biệt, trong các lớp nền trên có thể có thêm các
lớp hay các cấu kiện khác như sàn, nền có hệ thống sưởi ấm...
1.2.3. Cấu tạo các loại nền nhà công nghiệp
1.2.3.1 ền có lớp áo liên tục
Loại nền này có nhiều dạng, với đặc trưng cơ bản của chúng là có lớp phủ mặt
toàn khối, về cơ bản gồm:
a. Nền đất
Nền làm bằng đất có cấu tạo đơn giản, chi phí thấp, dễ thi công, sửa chữa,
nhưng hay sinh bụi bẩn. Nền đất được sử dụng cho các phân xưởng có tải trọng

động, tĩnh lớn, có nhiệt độ cao tác động lên nền. Lớp áo được làm bằng đất; bê tông
đất (đất trộn cát, sỏi, đá dăm, xỉ) đầm chặt.


8

b. Nền cấp phối
Nền cấp phối được làm từ hỗn hợp sỏi, cát, đất sét; hỗn hợp đá dăm to, nhỏ có
hoặc khơng rải nhựa đường, vữa xi măng cát. Chúng thường được sử dụng ở những
nơi xe cộ qua lại, cho nhà kho.
c. Nền bằng bê tông xi măng, bê tơng nhựa đường
Nền bằng bê tơng xi măng (có hoặc khơng có cốt thép), nhựa đường có cường
độ chịu lực cao, chịu lực mài mòn... được sử dụng trong các xưởng sản xuất có độ
ẩm cao, có tác động của dầu, mỡ, kiềm, axít, kho tàng, nơi ơ tơ hay đi lại. Mặt nền
được làm bằng vữa xi măng cát vàng hoặc bê tông xi măng (chịu dầu, mỡ, kiềm); bê
tơng cốt thép có phoi thép chịu va chạm; bê tơng nhựa đường (chịu axít) mác cao.
Lớp đệm bằng bê tông đá dăm thường, mác thấp.
d. Nền vữa và bê tơng chịu axít
Nền bằng vữa và bê tơng chịu axít có lớp áo bằng vật liệu chịu axít như vữa
thuỷ tinh lỏng có thêm các phụ gia cần thiết; vữa xi măng ít vơi, xi măng xỉ lị cao,
tro núi lửa. Trên lớp đệm phải được phủ bằng bitum.
e. Nền bằng đá mài
Nền bằng đá mài có lớp áo bằng xi măng – đá hạt lựu mài nhẵn (granitô), lớp
đệm bằng bê tông đá dăm đầm chặt. Loại nền này đẹp, vệ sinh, chịu được tác động
của dầu mỡ, kiềm .
1.2.3.2 ền bằng vật liệu rời
Đặc trưng bởi lớp áo phủ mặt được hình thành từ các tấm, khối rời liên kết với
nhau bằng vữa hoặc không vữa như gạch, đá, tấm lát, tấm kim loại...
a. Nền bằng gạch gốm
Nền bằng gạch gốm có độ chịu lực khơng lớn, song thi cơng đơn giản, chi phí

thấp. Gạch được lát nằm hoặc vỉa, gắn kết bằng vữa xi măng – cát hay vữa nhựa
đường. Lớp đệm bằng cát, xỉ, đá dăm đầm chặt hoặc bằng bê tông mác thấp.
b. Nền bằng đá
Nền bằng đá có độ chịu lực lớn, chịu va chạm, chi phí thấp, song khơng bằng
phẳng, sinh bụi... thường được sử dụng cho các phịng sản xuất có nhiệt độ cao, va
chạm mạnh, kho chứa thiết bị nặng, đường ôtô...


9

Đá có thể khơng được gia cơng (đá hộc) hay có gia cơng thành khối hộp chữ
nhật. Các tảng đá được lát có quy luật trên lớp cát đệm cát, xỉ, đất hỗn hợp,... thậm
chí là đệm bê tơng. Các khe hở có thể khơng chèn hoặc được chèn bằng vữa xi
măng, vữa nhựa đường, phụ thuộc vào yêu cầu và đặc điểm công năng sử dụng.
c. Nền bằng các tấm lát
Nền bằng các tấm lát có lớp áo bằng các tấm đá mài, tấm gạch gốm, tấm bê
tông xi măng hay tấm bêtông nhựa đường, tấm granitô, tấm nhựa tổng hợp... Các
tấm này được đặt lên lớp đệm bằng cát, đất nện, đá dăm đầm chặt hay bê tông đá
dăm. Vật liệu liên kết thường là vữa xi măng, vữa nhựa đường, tuỳ thuộc đặc điểm
và yêu cầu sản xuất.
d. Nền bằng các tấm kim loại
Nền bằng các tấm kim loại có lớp phủ mặt bằng các tấm gang hay thép đúc,
được sử dụng cho các phân xưởng luyện kim, tải trọng lớn tác động. Các tấm kim
loại được đặt trên lớp đệm cát, đất nện, đá dăm đầm chặt (hoặc bê tơng)....
e. Nền bằng gỗ
Nền bằng gỗ có tính chất đàn hồi cao, nhẹ, ấm, hút ẩm, khơng sinh bụi... song
dễ cháy, mục. Chúng thường được sử dụng cho các vùng thao tác của công nhân
phân xưởng dệt, sợi, cho các nhà phục vụ sinh hoạt, hành chính - quản lý, dịch vụ.
Gỗ được gia công kiểu khối (cắt ngang) hoặc kiểu tấm (cắt dọc).
1.2.3.3 ền bằng vật liệu từ nhựa tổng hợp

Bên cạnh các loại nền sàn kể trên, trong xây dựng cơng nghiệp cịn sử dụng
nền có lớp phủ mặt bằng các cuộn chất dẻo tổng hợp. Chúng đáp ứng được nhiều
yêu cầu của một số loại sản xuất có hố chất tác dụng, u cầu về vệ sinh, cách âm
và không thấm nước.
Lớp áo của loại nền này được sản xuất dưới dạng liên tục, tấm hay cuộn.
Chúng được dán bằng keo tổng hợp vào lớp đệm bê tông đã được làm phẳng mặt.
Ở các phịng do đặc điểm cơng nghệ thường xun gây ẩm ướt mặt sàn và
phòng vệ sinh, tắm rửa... phải thiết kế nền có độ dốc về phía thốt nước. Dưới mặt
lớp mặt nền, trên lớp liên kết phải cấu tạo các lớp chống thấm. Góc nghiêng của nền
lấy khoảng 0,5% đến 8%.


10

Để chống lún, co dãn nhiệt, phải làm các khe biến dạng nền, cấu tạo chân
tường - nền. Khe biến dạng nền đối với nền bê tông cách nhau nhỏ hơn và bằng 6m
và được chèn bằng bi tum. Ngoài ra khe biến dạng tại nền cịn bố trí phù hợp với
khe co dãn của các kết cấu khác trong nhà:
 Khoảng cách giữa các khe có dãn nhiệt đối với kết cấu BTCT lắp ghép vì
kèo thép lấy bằng 60m; đối với kết cấu BTCT đổ tại chỗ lấy bằng 50m;
đối với kết cấu thép lấy bằng 150m;
 Đối với đường ngầm đổ tại chỗ: bằng BTCT lấy bằng 40m; bằng BT lấy
bằng 20m;
 Khe co dãn cách nhiệt của tường gạch cần đặt trùng với các khe co dãn
của kết cấu chịu lực, nhưng khoảng cách giới hạn các khe không được lớn
hơn 60m.
Đối với nhà sản xuất nằm trong vùng có động đất từ cấp VII trở lên, khe co
dãn nhiệt đặt trùng với khe chống động đất.
Ngồi ra khi xây dựng nền nhà cơng nghiệp cần chú ý đến giải pháp cấu tạo
của một số bộ phận đặc biệt trong nền nhà:

Trong nhà công nghiệp, nhiều lúc không đơn thuần chỉ sử dụng một loại nền
đồng nhất cho một mặt bằng xưởng. Vì vậy, trong nền hình thành các khe phân chia
giữa các loại đó. Để bảo vệ chúng cần có các biện pháp xử lý thích hợp.
Trong nền nhà cơng nghiệp thường bố trí các mương rãnh để đặt các loại
đường dây đường ống kỹ thuật, cấp thốt nước.
Việc thiết kế nền nhà cịn phải phù hợp với việc bố trí móng máy và trang thiết
bị.
1.2.4. Các phương án thiết kế nền nhà công nghiệp
Trên các lớp đất tương đối tốt,thường sàn nhà công nghiệp được tính tốn theo
mơ hình bản trên nền đàn hồi. Nền được cắt khe co dãn theo hai phương, tùy vào
bước nhà, nhịp nhà và tính tốn. Các khe co thường được cấu tạo sao cho chỉ truyền
được lực cắt theo và không truyền được mô men từ tấm này sang tấm khác (cho
phép bản nứt theo các khe này). Các kiểu phân bố tải trọng lên bản được người thiết
kế vạch ra phù hợp với việc sử dụng bản nền trong thực tế.


11

Trên các lớp đất yếu, ta lựa chọn phương án gia cố nền thích hợp để gia cường
nền trước khi thiết kế cho sàn.
Tổng quan về xử lí đất yếu bằng cọc xi măng đất (CDM)

1.3.

1.3.1. Sơ lược về lịch sử phát triển
1.3.1.1 Trên thế giới
Công nghệ trộn sâu (The Deep Mixing Method - DMM) là công nghệ xử lý
đất tại chỗ, nơi đất tại chỗ được trộn với xi măng hay vật liệu kết dính khác. Theo
phương pháp trộn, có 2 kiểu là phương pháp trộn kiểu tia (Jet Grouting - cắt đất
bằng áp lực tia) và phương pháp trộn cơ khí (Mechanic - cắt và trộn bằng cánh).

Theo vật liệu trộn phân thành kiểu trộn ướt (chất kết dính dạng vữa) và kiểu
trộn khơ (chất kết dính dạng bột). Công nghệ này được phát minh đầu tiên ở Mỹ
vào những năm 1954, nhưng chúng chỉ thực sự phát triển ở Nhật Bản và Thủy Điển.
Sau đó việc ứng dụng đã lan rộng ra các quốc gia khác ở châu Âu, châu Á. Có thể
tóm tắt sơ lược lịch sử phát triển như sau:
Năm 1954, kỹ thuật cọc trộn tại chỗ (Mixed In Place - MIP) đã được nghiên
cứu thành công tại Mỹ với mũi khoan đơn và chỉ được sử dụng rải rác với đường
kính lúc đó bằng 0,3 - 0,4m, dài 10 - 12m. Tiếp đó được nghiên cứu nhiều ở Thụy
Điển với các cột đường kính 60cm bố trí cách nhau 1 ÷ 1,2m và ở Nhật Bản (từ năm
1953).
Năm 1961, tại Nhật Bản kỹ thuật MIP được sử dụng hơn 300.000 mét dài để
chống đỡ hố đào và kiểm soát nước trong đất. Đầu thập niên 1970, công ty Seiko
Kogyo thành công cho ứng dụng dạng tường chắn và kỹ thuật trộn sâu (DMM Deep Mixing Method).
Năm 1968, Phương pháp trộn sâu (The Deep Mixing Method - DMM) được
Viện Nghiên Cứu Cảng và Hải Cảng (Port and Harbour Research Institute - PHRI)
thuộc Bộ Giao Thông Nhật Bản lần đầu tiên công bố công khai trong một ấn phẩm
kỹ thuật của PHRI 1968 (Yanase, 1968). Khái niệm này đã được thực hiện bởi các
nghiên cứu và phát triển của Okumura, Terashi cùng các cộng sự của họ trong
những năm đầu thập niên 1970. Nghiên cứu thành công với hai mục tiêu là để điều


12

tra phản ứng của vôi với các loạt sét biển Nhật Bản và để phát triển thiết bị hợp lý
thống nhất cho kỹ thuật trộn sâu. Hầu hết đất sét biển đã thử nghiệm dễ dàng đạt
được cường độ từ 100 kN/m2 tới 1 MN/m2.
Năm 1974, Phương pháp vôi trộn sâu (Deep Lime Mixing - DLM) đã được áp
dụng rộng rãi ở Nhật Bản, từ năm 1974 - 1978 đã ứng dụng cho 21 dự án, trong đó
có 2 cơng trình biển. Trong giai đoạn này, một phương pháp khác được ứng dụng
mà hiện nay gọi là CDM (Cement Deep Mixing Method).

Năm 1975, Các báo cáo về trụ vôi của Thuỵ Điển (Broms và Boman) và báo
cáo của Nhật Bản về DLM (Okumura và Terashi) được thuyết trình tại hội nghị
Bangolore, Ấn Độ. Trong suốt thập niên 1970 và thập niên 1980, Terashi và Tanaka
tại PHRI tiếp tục nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của vơi và xi măng để cải thiện đất
(Terashi et al, 1979, Terashi et al., 1983c).
Năm 1993, Hiệp Hội Phương Pháp Hỗn Hợp Xi Măng Trộn Sâu Nhật Bản
(Cement Deep Mixing Method Association) xuất bản cuốn Hướng dẫn kỹ thuật
CDM. Năm 1995, Chính phủ Thụy Điển thành lập Trung Tâm Nghiên Cứu Gia Cố
Ổn Định Sâu (Swedish Deep Stabilization Research Centre). Tính đến năm 1996,
hơn 5 triệu m3 trụ vôi và xi măng vôi đã thi công ở Thuỵ Điển kể từ năm 1975.
Năm 1999, Viện Phát Triển Công Nghệ Bờ Biển Nhật bản (Coastal
Development Institute of Technology) đã xuất bản cuốn Hướng dẫn sử dụng kỹ
thuật mới nhất phương pháp trộn sâu. Tổng khối lượng thực hiện tính đến năm 1999
với tổng số 61 triệu m3 tại Nhật Bản.
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ
cuối những năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương pháp trộn vôi dưới
sâu và CDM ở Nhật Bản. Thiết bị trộn sâu dùng trên đất liền xuất hiện năm 1978 và
ngay lập tức được sử dụng để xử lý nền các khu cơng nghiệp ở Thượng Hải. Tính
đến nay tổng khối lượng xử lý bằng công nghệ trộn sâu ở Trung Quốc vào khoảng 1
triệu m3. Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở cảng Thiên
Tân để xây dựng hai bến cập tàu và cải tạo nền cho 60ha khu dịch vụ, tổng cộng
513.000m3 đất được gia cố, bao gồm các móng kè, móng của các tường chắn phía
sau bến cập tàu. Đến năm 1992, một hợp tác giữa Nhật và Trung Quốc đã tạo ra sự
thúc đẩy cho những bước đầu tiên của cơng nghệ CDM ở Trung Quốc, cơng trình