Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật và giếng cát dưới nền đường dẫn vào cầu rạch cam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
************

TRẦN THỊ THANH THANH

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN
ĐẤT YẾU BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VÀ GIẾNG CÁT
DƯỚI NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU RẠCH CAM
Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM
Mã s ngành: 60580204

LUẬN V N THẠC SĨ

TP. H

CHÍ MINH, 2017


Cơng trình đ ợc hồn thành t i: Tr
Cán b h

ng Đại Học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM

ng dẫn khoa h c:

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

Cán b ch m nhận xét 1:

PGS.TS VÕ PHÁN

Cán b ch m nhận xét 2:

PGS.TS VÕ NG C HÀ

Luận văn th c sĩ đ ợc bảo vệ t i tr

ng Đ i h c Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM

ngày 05 tháng 01 năm 2017
Thành ph n H i đồng đánh giá luận văn th c sĩ gồm:
1. GS.TS. TR N TH THANH – Ch t ch H i đồng
2. TS. LÊ BÁ KHÁNH – Th ký
3. PGS.TS VÕ PHÁN – Phản biện 1
4. PGS.TS VÕ NG C HÀ – Phản biện 2
5. TS. PH M T

NG H I - y viên

Xác nhận c a Ch tich H i đồng đánh giá LV và Tr ởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã đ ợc sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

GS.TS. TRẦN THỊ THANH

TR

NG KHOA

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

TR
NG Đ I H C BÁCH KHOA
KHOA K THU T XÂY DỰNG
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CH NGHIÃ VI T NAM
Độc Lập - Tự Do - H nh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày ...... tháng ......năm 2016

NHI M V LU N VĂN TH C SĨ
H và tên h c viên: TR N TH THANH THANH

MSHV: 13091317

Ngày, tháng, năm sinh: 02/02/1985

Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm
MS ngành: 60580204
1- TÊN Đ TÀI: Nghiên cứu, ứng d ng gi i pháp xử lý n n đ t y u bằng v i
đ a k thu t và gi ng cát d

i n n đ ờng d n vào c u R ch Cam

2- NHI M V LU N VĂN:
Nội dung luận văn: V i chiều cao đắp thực tế kết hợp v i biện pháp xử lý nền
bằng giếng cát, từ đó so sánh độ lún cơng trình trên nền đất yếu đ ợc xử lý bằng

giếng cát kết hợp đắp đất gia tải và vải đ a kỹ thuật theo thực tế thi cơng bằng các
ph ơng pháp tính: 22TCN 262-2000, Asaoka, phần tử hữu h n bằng phần mềm
Plaxis. Nghiên c u sự ảnh h ởng c a việc thay đổi đ

ng kính, khoảng cách và

chiều dài giếng cát đến độ lún c a nền để lựa ch n các thơng số thích hợp c a giếng
cát t i cơng trình đ

ng dẫn vào cầu R ch Cam.

Mở đ u
Ch ơng 1: Tổng quan về giải phápgia cố nền đất yếu bằng giếng cát
Ch ơng 2: Cơ sở tính tốn ổn đ nh và biến d ng nền đất yếu xử lý giếng cát,
gia tải tr

c và vải đ a kỹ thuật.

Ch ơng 3:

ng dụng giải pháp giếng cát, và vải đ a kỹ thuật đ

ng dẫn vào

cầu R ch Cam
K t lu n và ki n ngh
3- NGÀY GIAO NHI M V : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- CÁN BỘ H

NG D N : PGS TS. Nguy n Minh Tâm


KHOA QU N LÝ
CÁN BỘ H

NG D N

PGS TS. Nguy n MinhTâm

CH NHI M BỘ MÔN

PGS TS. Lê Bá Vinh

CHUYÊN NGÀNH

PGS TS. Nguy n Minh Tâm


LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành không những từ nỗ lực của
bản thân học viên mà cịn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình và giúp đỡ của quý
thầy cô cùng bạn bè thân hữu.
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Địa cơ
nền móng đã nhiệt tình giảng dạy tất cả chúng em trong suốt thời gian qua,
đồng thời đã quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong giai đoạn
thực hiện Luận văn của học viên.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS Tiến sĩ
Nguyễn Minh Tâm, người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong thời gian
học viên thực hiện Luận văn và luôn quan tâm, động viên về tinh thần giúp

cho học viên có thêm tự tin để tiếp thu những kiến thức mới hữu ích, làm
nền tảng cho việc học tập và công tác sau này.
Cuối cùng, xin cảm ơn bạn bè thân hữu đã động viên, giúp đỡ học
viên trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn.
Học viên

Trần Thị Thanh Thanh


7Ï07Ҳ7/8Ұ19Ă1
;ӱ Oê QӅQ EҵQJ JLӃQJ FiW NӃW KӧS JLD WҧL WUѭӟF Yj YҧL ÿӏD Nӻ WKXұW Oj PӝW WURQJ
QKӳQJSKѭѫQJSKiSWLrXELӇXÿѭӧFӭQJGөQJYjRYLӋFJLDFӕQӅQÿѭӡQJ3KѭѫQJSKiS
Qj\OjPWăQJQKDQKTXiWUuQKFӕNӃWFӫDQӅQWӯÿyWăQJQKDQK ÿӝO~QәQÿӏQKWKHRWKӡL
gian FӫDQӅQÿҳS0өFWLrXFӫDÿӅWjLOjtính tốn YӟLFKLӅX FDRÿҳS WKӵFWӃNKLVӱGөQJ
ELӋQSKiS[ӱQӅQEҵQJJLӃQJFiWNӃWKӧSJLDWҧLWUѭӟc YjYҧLÿӏDNӻWKXұW WӯÿyVRViQK
ÿӝO~QFӫDQӅQEҵQJFiFSKѭѫQJSKiSWtQK%rQFҥQKÿyOXұQYăQFzQQJKLrQFӭX VӵҧQK
KѭӣQJFӫDYLӋFWKD\ÿәLNKRҧQJFiFKÿѭӡQJNtQKYjFKLӅXGjLJLӃQJFiWÿӃQÿӝO~QFӫD
QӅQ Wӯ ÿy OӵD FKӑQ FiF WK{QJ Vӕ FӫD JLӃQJ FiW WKtFK KӧS. 7URQJ ÿӅ WjL ÿm Vӱ GөQJ FiF
SKѭѫQJ SKiS tính JӗP 7&1 - $VDRND SKѭѫQJ SKiS SKҫQ Wӱ KӳX KҥQ EҵQJ
SKҫQPӅP plaxis ÿӇWtQKWRiQQӅQÿѭӡQJGүQYjRFҫX5ҥFK&DP.

ABSTRACT
Enhancing the strength of foundation by preloaded sand well and geo-textile is one
of the typical method is applied on the road base reinforcement. This approach
accelerates the process of foundation consolidation, leading to the increase in the stable
settlement of the embankment over time. The objective of this project is about to
calculate the height of actual cover, the embankment when applying processing methods
for foundation by combining the sand well preloaded and geo-textile, then compare the
settlements of foundation from different calculation methods. Besides, the thesis also
studies the impact of changing the distance, diameter and length of the sand well to the

foundation settlement. From which, we can choose the most appropriate parameters for
the sand well. This study has used some calculation methods, including 22TCN 2622000, Asaoka and the finite element method. Particularly, Plaxis software is used to
calculate the foundation of the path, leading to the Rach Cam bridge.


L I CAM ĐOAN

Kính thưa: Hội Đồng Đánh giá Luận Văn
Tôi tên: Trần Thị Thanh Thanh – Học viên cao học chun ngành kỹ
thuật xây dựng cơng trình ngầm.
Tơi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp giếng cát kết
và vải địa kỹ thuật để xử lý nền đất yếu dư i nền đư ng dẫn vào cầu Rạch
Cam” do tôi tự làm, không trùng lặp bất cứ đề tài nào đã được cơng bố.

Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm, tuân thủ mọi xử lý của Hội đồng nếu sai
trái.

Cần Thơ, Ngày 01 tháng 12 năm 2016
Người cam đoan

Trần Thị Thanh Thanh


MỤC LỤC
M Đ U. ..................................................................................................................... 1
1.V n đ thực ti n và tính c p thi t c a đ tài. ....................................................... 1
2. M c tiêu nghiên c u. .......................................................................................... 2
3. Ph

ng pháp nghiên c u. ................................................................................... 2

4.Ý nghĩa khoa học và tính thực ti n c a đ tài. .................................................... 2
5. Ph m vi và gi i h n c a đ tài:. .......................................................................... 3
CH

NG 1: T NG QUAN V GI I PHÁP GIA C

N N Đ T Y U B NG

GI NG CÁT. ............................................................................................................... 4
1.1Khái quát các ph
1.2 Ph

ng pháp x lý n n đ t y u. ................................................. 4

ng pháp x lý n n b ng gi ng cát. ........................................................... 4

1.3 M t s ph

ng pháp x lý n n đ t y u k t h p v i gi i pháp gi ng cát. ........ 7

1.3.1 Đ m cát. ................................................................................................... 7
1.3.2 Ph

ng pháp gia t i tr

c. ...................................................................... 9

1.3.3 X lý n n đ t y u b ng v i đ a k thu t. ................................................ 10
1.4 M t s ph

ng pháp x lý n n đ t y u khác................................................... 14

1.4.1 B c th m. ................................................................................................ 14
1.4.2 X lý n n đ t y u b ng b m hút chân không. ....................................... 15
1.4.3 Cọc đ t tr n xi măng[8]. ......................................................................... 16
1.5 M t s cơng trình s d ng gi i pháp gi ng cát
*Nh n xét ch

CH

c ta. ............................. 17

ng 1: . ........................................................................................... 18

NG 2: C S

Y UX

n

TÍNH TỐN

N Đ NH VÀ BI N D NG N N Đ T

LÝ B NG GI NG CÁT, GIA T I TR

C VÀ V I Đ A K

THU T. ............................................................................................................ 19

2.1 Khái ni m tính n đ nh và bi n d ng c a n n đ
2.1.1

ng ..................................... 19

n đ nh. .................................................................................................. 19

2.1.2 Bi n d ng. ............................................................................................... 20


2.2 Trình tự thi t k n n đ

ng trên đ t y u. ....................................................... 21

2.2.1. Gi i pháp đ p trực ti p trên đ t y u. ..................................................... 21
2.2.2. Tính đ lún c k t c a n n đ t y u d

in nđ

ng . ........................... 22

2.2.3 Tính đ lún c a n n đ t y u ch a x lý theo th i gian. ......................... 24
2.3. Kiểm tra đ

n đ nh c a n n đ p ch a x lý. ................................................ 27

2.3.1. Kiểm tra đi u ki n không cho phép lún tr i.......................................... 27
2.3.2. Gi i pháp xây dựng n n đ p theo giai đo n. ......................................... 31
2.3.3. Gi i pháp x lý n n b ng gi ng cát ...................................................... 33
2.4 Ph n m m ng d ng tính tốn Plaxis............................................................ 36

2.4.1 Gi i thi u ph n m m Plaxis. ................................................................. 36
2.4.2.

ng d ng Plaxis tính tốn đ lún n n đ t y u. .................................... 37

2.5. Lý thuy t tính tốn n n theo ph

ng pháp Asaoka . .................................... 41

CH

NG 3:

NG D NG GI I PHÁP GI NG CÁT, GIA T I

TR

C VÀ V I Đ A K THU T Đ

NG D N VÀO C U

R CH CAM. .................................................................................43
3.1 Đi u ki n đ a ch t cơng trình c a khu vực C n Th . ..................................... 43
3.2 Gi i thi u cơng trình đ

ng d n vào c u R ch Cam- Qu n Bình Th y, TP

C n Th . ................................................................................................................ 43
3.2.1 Cơng trình đ

ng d n vào c u R ch Cam. ........................................... 43

3.2.2. Đ a ch t cơng trình. .............................................................................. 44
3.3 Thi t k n n đ

ng. ........................................................................................ 47

3.3.1 Xác đ nh chi u sâu vùng ho t đ ng ch u nén khi n n đ p cao 5m....... 47
3.3.2 Tính tốn n đ nh n n đ p trên n n đ t y u ch a x lý. ..................... 50
3.3.2.1 Kiểm tra điều kiện không cho phép lún trượt. .............................. 50
3.3.2.2 Kiểm tra điều kiện không cho phép lún trồi. ................................. 52
3.3.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định không cho phép trượt sâu. .................. 52


3.3.2.4 Tính tốn cố kết theo thời gian. ...................................................... 53
3.3.3 Gi i pháp x lí n n. ............................................................................. 54
3.3.3.1 Xây dựng nền đắp theo giai đoạn. .............................................. 54
3.3.3.2 Giải pháp xử lý nền bằng giếng cát............................................ 56
3.4 Tính tốn đ lún c a n n đ p theo ph
3.5. Tính toán đ lún n n đ p theo ph

ng pháp Asaoka. ............................... 60
ng pháp ph n t hữu h n b ng ph n

m m Plaxis. ........................................................................................................... 64
3.6 Phân tích so sánh k t qu tính tốn theo các ph
3.7 Nghiên c u sự nh h

ng pháp. ............................ 67

ng c a kho ng cách, đ

ng kính, chi u dài c a

gi ng cát đ n đ lún c a n n. ................................................................................ 69
3.7.1 Nghiên c u sự nh h

ng c a kho ng cách, đ

c a gi ng cát đ n đ lún c a n n theo ph

ng kính, chi u dài

ng pháp 262- 2000. .......................... 69

3.7.1.1 Độ lún của nền đắp khi thay đổi đường kính giếng cát............. 69
3.7.1.2 Độ lún của nền đắp khi thay đổi khoảng cách giếng cát. .......... 70
3.7.1.3 Độ lún của nền đắp khi thay đổi chiều dài giếng cát. ................. 71
3.7.2 Nghiên c u sự nh h

ng c a kho ng cách, đ

ng kính, chi u dài

c a gi ng cát đ n đ lún c a n n theo Plaxis. ....................................................... 73
*Nh n xét ch

ng 3. .............................................................................................. 74

K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................75

1. K t lu n ....................................................................................................... 75
2. Ki n ngh ..................................................................................................... 76
TÀI LI U THAM KH O .................................................................................... 77
PH L C 1. .......................................................................................................... 79
PH L C 2. .......................................................................................................... 85
PH L C 3. .......................................................................................................... 87
PH L C 4. ......................................................................................................... 120


'$1+0Ө&%Ҧ1*
%ҧQJ3KҫQÿӝO~QFӕNӃWFKRSKpSFzQOҥL'6WҥL WUөFWLPFӫDQӅQÿѭӡQJVDXNKL
hồn thành cơng trình. ....................................................................................................... 21
Bҧng 2.2: Các giá trӏ U và Tv. ..................................................................................... 27
Bҧng 2.3: Bҧng tra các hӋ sӕ A, B, D. ........................................................................ 29
Bҧng 2.4: Giá trӏ các hӋ sӕ m1, m2. .............................................................................. 29
%ҧQJ*LiWUӏFӫDKo. ............................................................................................ 33
BҧQJĈһFWUѭQJYұt liӋXÿҩt trong mơ hình Mohr ± Coulomb. ................................ 39
%ҧQJ%ҧQJSKkQEӕÿӝVkXFӫDOӟSÿҩW ................................................................. 44
%ҧQJ%ҧQJSKkQEӕÿӝVkXFӫDOӟSÿҩW ................................................................. 44
%ҧQJ  %ҧQJ WtQK WUӏ Vӕ WUXQJ EuQK FiF FKӍ WLrX Fѫ Oê FӫD PӛL OӟS ÿҩW FӫD Kӕ NKRDQ
LK12. ................................................................................................................................. 46
Bҧng 3.3 Thông sӕ kӻ thuұt khӕLÿҩWÿҳp. ......................................................................... 47
Bҧng 3.4 Các thông sӕ kӻ thuұWÿҩt nӅn. ........................................................................... 47
Bҧng 3.5 Bҧng chiӅu sâu vùng chӏu nén khi nӅQÿҳp cao 5m. .......................................... 48
Bҧng 3.6:Các thơng sӕ tính lún FKRÿҩt nӅn. ..................................................................... 50
Bҧng 3.7 BҧQJWtQKÿӝ cӕ kӃt theo thӡi gian. ................................................................... 53
Bҧng 3.8 BҧQJSKkQFKLDJLDLÿRҥQÿҳSYjÿӝ lún theo thӡLJLDQNKLÿҳp tӯQJJLDLÿRҥn.56
Bҧng 3.9: Bҧng tính các thông sӕ giӃQJFiWYjÿҩt nӅn.. ................................................... 57
BҧQJĈӝ O~QYjÿӝ cӕ kӃt cӫa nӅn theo thӡi gian. ..................................................... 59
BҧQJĈӝ O~QYjÿӝ cӕ kӃt cӫa nӅn theo thӡLJLDQNKLÿҳS+ PWKHRJLDLÿRҥn có xӱ

lý giӃng cát ........................................................................................................................ 59
Bҧng 3.12 Bҧng tәng hӧSÿӝ lún và mӭFÿӝ cӕ kӃt theo tiêu chuҭn 262-2000. ............... 60
Bҧng 3.13: Bҧng sӕ liӋXÿӝ lún theo các khoҧng thӡi gian 't =7ngày. ........................... 62
Bҧng 3.14: Bҧng sӕ liӋXÿӝ lún theo Sj và Sj-1. .................................................................. 62
Bҧng 3.15: Bҧng tәng hӧSÿӝ lún và mӭFÿӝ cӕ kӃt theo quan trҳc. ................................ 63


Bҧng 3.16 Các thơng sӕ ÿӏa chҩt phөc vө tính toán bҵng phҫn mӅm Plaxis. .............. 65
Bҧng 3.17: Bҧng tәng hӧSÿӝ lún và mӭFÿӝ cӕ kӃt theo phҫn tӱ hӳu hҥn Plaxis. ..... 67
Bҧng 3.18: Bҧng tәng hӧSÿӝ O~QWKHRFiFSKѭѫQJSKiSWtQK .................................... 67
Bҧng 3.19: Bҧng tәng hӧS O~Q NKL WKD\ ÿәL ÿѭӡng kính giӃng cát theo theo 22TCN
262-2000. ..................................................................................................................... 70
%ҧQJ%ҧQJWәQJKӧSO~QNKLWKD\ÿәLNKRҧQJFiFKJLӃQJFiWWheo theo 22TCN
262-2000. ........................................................................................................................... 70
%ҧQJ%ҧQJWәQJKӧSO~QNKLWKD\ÿәLFKLӅXGjLJLӃQJFiWWKHR7&1 ..... 71
%ҧQJ%ҧQJWәQJKӧSO~QNKLWKD\ÿәL NKRҧQJFiFKÿѭӡQJNtQKFKLӅXGjLJLӃQJ
cát theo 22TCN 262. .......................................................................................................... 72
%ҧQJ%ҧQJWKD\ÿәLWK{QJVӕJLӃQJFiWYӅÿѭӡQJNtQKNKRҧQJFiFKFKLӅXGjL . 73



DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Nền được xử lý bằng giếng cát. ............................................................................ 5
Hình 1.2: Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình tam giác đều. ..................................................... 6
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình vng. ................................................................ 6
Hình 1.4: Xử lý nền bằng đệm cát. ....................................................................................... 8
Hình 1.5 Nguyên tắc gia tải trước. ....................................................................................... 9
Hình 1.6: Vải địa kỹ thuật gia cường nền đắp . ................................................................... 11
Hình 1.7 Xử lý nền bằng bấc thấm . ................................................................................... 15
Hình 1.8: Nguyên lý gia tải trước bằng phương pháp hút chân không . ............................. 15

Hình 1.9: Xử lý nền bằng cọc đất gia cố xi măng, gia cố vơi. ............................................ 17
Hình 2.1 Mất ổn định do lún trồi. ........................................................................................ 19
Hình 2.2 Sự mất ổn định do trượt sâu. ................................................................................ 20
Hình 2.3: Sơ đồ xác định ứng suất nén z. .......................................................................... 23
Hình 2.4: Tốn đồ Osterberg. .............................................................................................. 24
Hình 2.5: Dạng các điều kiện biên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư do tải trọng gây lún
tạo ra trong đất nền . ............................................................................................................ 25
Hình 2.6: Biểu đồ hệ số Nc. ................................................................................................. 30
Hình 2.7: Xây dựng nền đắp theo giai đoạn. ....................................................................... 31
Hình 2.8: Biểu đồ mối quan hệ độ gia tăng sức chống cắt của nền đất với ứng suất có
hiệu do tải trọng đất đắp gây ra .......................................................................................... 31
Hình 2.9 Cấu trúc chương trình của Plaxis. ........................................................................ 36
Hình 2.10: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời gian – Phương pháp Asaoka. ....................... 42
Hình 2.11: Biểu đồ xác định độ lún ổn định – Phương pháp Asaoka . ............................... 42
Hình 3.1: Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu .......................... 51
Hình 3.2 Biểu đồ xác định hệ số sức chịu tải Nc . ............................................................... 52
Hình 3.3 Biểu đồ quan hệ giữa độ lún và thời gian. ............................................................ 54
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí tiêu quan trắc lún và chuyển vị ngang tại Km6+430[12]. ............... 60
Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời gian................................................................. 61
Hình 3.6: Biểu đồ quan hệ độ lún Sj và Sj-1. ........................................................................ 63
Hình 3.7 Mơ hình mơ phỏng cấu tạo nền đắp và hệ giếng cát. ........................................... 64


Hình 3.8 Độ lún cuối cùng dự kiến. .................................................................................... 66
Hình 3.9 Diễn biến độ lún nền theo thời gian. .................................................................... 66
Hình 3.10. Biểu đồ tính lún theo thời gian theo các phương pháp tính . ............................ 68
Hình 3.11 Biểu đồ tính lún theo thời gian khi thay đổi đường kính, chiều dài và
khoảng cách giếng cát. ........................................................................................................ 72
Hình 3.12 Diễn biến độ lún nền theo thời gian khi thay đổi chiều dài, đường kính của
giếng cát (H=5.0m. t= 683 ngày). ....................................................................................... 73

DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
z: độ tăng ứng suất có hiệu trong nền đất
: dung trọng của đất
: Góc giãn nở °
: góc ma sát trong:
: Hệ số poisson
’: góc ma sát trong hữu hiệu ’
1: chiều dài vải trong phạm vi vùng hoạt động.
2: chiều dài vải trong phạm vi vùng bị động.
Cu: độ gia tăng sức chống cắt
d: dung trọng đất đắp.
i :dung trong lớp đất thứ i

S: độ lún còn lại
z= gh: ứng suất nén thẳng đứng do tải trọng cơng trình gây ra
[Kyc]: hệ số ổn định yêu cầu đối với kết cấu
A, B, D: các hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong ,
Btt : Chiều rộng diện chịu tải.
c: Lực dính kN/m2
c: lực dính đơn vị của đất từ đáy móng trở xuống;
c’: lực dính hữu hiệu
Cc: Chỉ số nén
Ch : Hệ số cố kết theo phương ngang (cm2/sec)
Cr, Cs: Chỉ số nở
Cr: hệ số cố kết Cr
cu : Lực dính của đất nền trong điều kiện khơng thốt nước.
Cvtb : hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng
D: khoảng cách giữa tim các giếng.

D10: kích cỡ hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 10%.
D30: kích cỡ hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 30% .


Df : chiều sâu chơn móng;
eo: hệ số rỗng ban đầu
Eref: Module biến dạng kN/m2
F(n): nhân tố xét đến ảnh hưởng của khoảng cách bố trí giếng cát
f’: hệ số ma sát giữa đất đắp và vải cho phép
Fcp: lực kéo cho phép của vải rộng 1m (T/m)
Fmax: cường độ chịu đứt của vải khổ 1m.
Ha: Chiều sâu vùng hoạt động nén
Hf: Chiều cao phòng lún
hi : chiều dày lớp đất thứ i.
Hn: Chiều dày nền đất yếu.
Hr: chiều cao nền đắp
k: hệ số thấm
k’: hệ số dự trữ ma sát
Kmin: hệ số an toàn nhỏ nhất
Kod: hệ số ổn định nhỏ nhất
ktc: hệ số độ tin cậy
m1, m2: các hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của cơng trình
Pgh: sức chịu tải giới hạn
PTHH: phần tử hữu hạn
qat:tải trọng an tồn được xác định theo cơng thức:
QL: Quốc lộ
Sc: độ lún cố kết
TH: trường hợp
Tv: hệ số thời gian theo phương đứng
u: áp lực nước lỗ rỗng thặng dư

U: độ cố kết
Uh : Độ cố kết trung bình do thốt nước theo phương ngang
Uv : Độ cố kết trung bình do thốt nước theo phương đứng
qgh: tải trọng giới
qđắp : Tải trọng do nền đắp


qkcađ : Tải trọng của lớp kết cấu áo đường
hx: chiều cao quy đổi tải trọng xe thành chiều cao lớp đất đắp
G: trọng lượng một xe (chọn xe nặng nhất), Tấn
n: số xe tối đa có thể xếp được trên phạm vi bề rộng nền đường
l: phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, m.
B: bề rộng phân bố ngang của các xe (mét)
GS: giáo sư
KCGC: khoảng cách giếng cát


1

M

Đ U

1. V n đ thực ti n và tính c p thi t c a đ tài
n

c ta, việc xây dựng n n đ p trên đ t y u v n là m t v n đ t n t i và là

m t bài tốn khó đối v i ng

i xây dựng, đặt ra nhi u v n đ ph c t p c n đ

c

nghiên c u x lý nghiêm túc, đ m b o sự n đ nh và đ lún cho phép c a cơng
trình. N n đ t y u là n n đ t không đ s c ch u t i, không đ đ b n và bi n d ng
nhi u, do v y không thể xây dựng các công trình. Đ t y u là m t lo i đ t khơng có
kh năng chống đỡ k t c u bên trên, vì th nó b lún tuỳ thu c vào quy mô t i trọng
bên trên.
Không ch c n

c nói chung, mà đặc biệt là

các t nh đ ng b ng Sông C u

Long n n đ t y u cũng phân bố r t nhi u nh C n Thơ, Vĩnh Long, Sóc Trăng v.v...
. Khi xây dựng n n đ p trên đ t y u n u khơng đ
có biện pháp x lý thích đáng thì n n đ
đ nh, b lún nhi u và lún kéo dài, nh h
đ

ng, cơng trình trên đ

c kh o sát thi t k c n th n và

ng xây dựng trên đó th

ng dễ b m t n

ng x u đ n việc khai thác s d ng mặt

ng và các cơng trình xây dựng xung quanh. T t c những

v n đ đ y là đ ng lực thúc đ y sự nghiên c u và phát triển c a k thu t gia cố đ t
x

lý n n nh m gia tăng s c ch u t i c a n n đ t y u d

i cơng trình.

Trong những năm g n đây, cùng v i sự phát triển c a công nghệ k thu t, đã có
nhi u biện pháp x lý n n đ t y u tùy theo đi u kiện đ a ch t nh : cọc đ t tr n xi
măng, cọc cát, cọc bê tông, sàn gi m t i v.v...đ

c ng d ng cho các t nh Đ ng

b ng Sơng C u Long nói chung và thành phố C n Thơ nói riêng. Vì v y, ph ơng
pháp x lý n n đ t y u b ng v i đ a k thu t k t h p v i gi ng cát đ p là m t trong
những ph ơng pháp đã đ

c lựa chọn để x lý n n đ t y u m t số cơng trình

thành phố C n Thơ. Ph ơng pháp này làm tăng nhanh quá trình cố k t c a đ t do
rút ng n chi u dài đ

ng th m t đó tăng nhanh đ lún n đ nh theo th i gian, đ m

b o đi u kiện khai thác bình th

ng cho cơng trình.

Do đó để đánh giá đ lún và đ

n đ nh c a n n đ t y u khi s d ng ph ơng

pháp gi ng cát và v i đ a k thu t nên tôi đã chọn đ tài: “Nghiên c u, ng dụng


2

gi i pháp x lý n n đ t y u b ng v i đ a k thu t và gi ng cát d

in nđ

ng

d n vào c u R ch Cam”
2. Mục tiêu nghiên c u
- So sánh ba ph ơng pháp: gi i tích, ph n t hữu h n b ng ph n m m plaxis và
quan tr c tính tốn đ lún cơng trình trên n n đ t y u đ
và v i đ a k thu t đ

c x lý b ng gi ng cát

ng d n vào c u R ch Cam.

- Nghiên c u sự nh h

ng c a việc thay đ i kho ng cách gi ng cát đ n đ lún

c a n n.
- Nghiên c u sự nh h

ng c a việc thay đ i đ

ng kính gi ng cát đ n đ lún

c an n
- Nghiên c u sự nh h

ng c a việc thay đ i chi u dài gi ng cát đ n đ lún c a

n n
3. Ph

ng pháp nghiên c u

- Ph ơng pháp thống kê: t l

ng thông tin thu th p ti n hành l

c kh o những

tài liệu, thống kê các số liệu đ a ch t liên quan đ n v n đ nghiên c u.
- Ph ơng pháp phân tích: Phân tích so sánh các ph ơng pháp tính tốn b ng
gi i tích, ph n t hữu h n.
- Ph ơng pháp mô phỏng: S d ng ph n m m Plaxis và ph n m m mơ phỏng
và tính tốn.
- Ph ơng pháp so sánh: So sánh k t qu sau khi gi i bài toán.
- Ph ơng pháp quan tr c: Xem xét chuyển v lún c a cơng trình thực t .

- Ph ơng pháp t ng h p: k t h p các ph ơng pháp trên ti n hành t ng h p n i
dung đ tài rút ra k t lu n
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực ti n c a đ tài
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên c u, ng d ng gi i pháp x lý n n đ t y u b ng
v i đ a k thu t và gi ng cát để x lý n n đ t y u d
R ch Cam TP C n Thơ.

in nđ

ng d n vào c u


3

- Tính thực ti n c a đ tài: Đánh giá m c đ sai khác v đ lún giữa ph ơng
pháp gi i tích, ph n t hữu h n và quan tr c đ
lựa chọn đ

ng d n vào c u R ch Cam, t đó

c ph ơng pháp g n v i k t qu thực t nh t. Mặt khác, đ tài còn đánh

giá sự nh h

ng c a việc thay đ i kho ng cách, đ

ng kính gi ng cát đ n đ lún

c a cơng trình
5. Ph m vi và gi i h n c a đ tài:

Đ tài ch đi sâu nghiên c u ph ơng pháp gi i tích, ph n t hữu h n b ng ph n
m m plaxis, quan tr c tính tốn đ lún cơng trình trên n n đ t y u đ
v i đ a k thu t k t h p gi ng cát để x lý n n đ t y u d
c u R ch Cam. Nghiên c u sự nh h

in nđ

c x lý: b ng
ng d n vào

ng c a việc thay đ i kho ng cách, đ

kính, chi u dài gi ng cát đ n đ lún c a n n, ch a so sánh đ
này v i các gi i pháp k thu t x lý n n đ t y u khác.

ng

c gi i pháp k thu t


4

CH

NG 1: T NG QUAN V GI I PHÁP GIA C
B NG GI NG CÁT

1.1. Khái quát các ph

N NĐ TY U

ng pháp x lý n n đ t y u

X lý n n đ t y u nh m m c đích làm tăng s c ch u t i c a n n đ t, c i thiện
m t số tính ch t cơ lý c a n n đ t y u nh : Gi m hệ số rỗng, gi m tính nén lún,
tăng đ chặt, tăng tr số môduyn bi n d ng, tăng c
Các biện pháp x lý n n thông th

ng đ chống c t c a đ t…

ng:

- Các biện pháp cơ học: Bao g m các ph ơng pháp làm chặt b ng đ m, đ m
ch n đ ng, ph ơng pháp làm chặt b ng gi ng cát, các lo i cọc (cọc cát, cọc đ t, cọc
vôi…), ph ơng pháp thay đ t, ph ơng pháp nén tr

c, ph ơng pháp v i đ a k

thu t, ph ơng pháp đệm cát…
- Các biện pháp v t lý: G m các ph ơng pháp h mực n

c ng m, ph ơng

pháp dùng gi ng cát, ph ơng pháp b c th m, điện th m…
- Các biện pháp hóa học: G m các ph ơng pháp keo k t đ t b ng xi măng,
vữa xi măng, ph ơng pháp Silicat hóa, ph ơng pháp điện hóa…
Ph ơng pháp x lý n n đ t y u b ng cọc cát khác v i các lo i cọc c ng khác (bê
tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) là m t b ph n c a k t c u móng, làm
nhiệm v ti p nh n và truy n t i trọng xuống đ t n n, m ng l

i cọc cát làm nhiệm

v gia cố n n đ t y u nên còn gọi là n n cọc cát.
1.2. Ph

ng pháp x lý n n b ng gi ng cát

 Đặc điểm v gi ng cát
Lún cố k t c a n n đ t sét y u là m t trong những nhiệm v chính c a cơng
tác x lý n n móng cơng trình. Ngun nhân là do tính th m n

c c a đ t sét r t

nhỏ, m c đ cố k t ban đ u ph i m t nhi u th i gian m i k t thúc. Để rút ng n
th i gian cố k t, c n ti n hành l p đặt những gi ng tiêu thoát n
k t h p v i gia t i tr

c thẳng đ ng

c b ng những khối đ t đ p t m th i hay nén chân không.

Trong ph ơng pháp này, n

c lỗ rỗng đ

c ép ra ngồi trong q trình cố k t

đ t sét do gradient th y lực hình thành b i gia t i tr

c, dòng ch y t các l p đ t

5

sét v n đ ng theo ph ơng ngang t các gi ng tiêu n
dọc theo các gi ng tiêu n

c này. Gi ng tiêu n

c và thoát tự do ra ngồi

c thẳng đ ng có thể phân ra 3

lo i cơ b n, đó là: gi ng cát, cọc cát nén chặt và b c th m. C thể nghiên c u là
ph n gi ng cát [3]
Ch c năng c a gi ng cát là t o thành m t tuy n thoát n

c nhân t o để tăng

nhanh tốc đ cố k t. Khi bố trí gi ng cát trong n n đ t và k t h p gia t i, d
tác d ng c a t i trọng ngoài làm n

c lỗ rỗng trong đ t n n th m v h

i
ng

gi ng cát r i sau đó thốt nhanh theo ph ơng đ ng ra khỏi n n đ t.
C u t o hệ thống x lý n n đ t y u b ng gi ng cát k t h p gia t i tr
ng có ba b ph n chính: l p đệm cát, gi ng cát, t i trọng t m (Hình 1.1)

1:n

Đệ
m cá
t thoá
t nướ
c

1:n

th

c

Tả
i trọng tạm

Hđắ
p

Nề
n
đấ
t
yế
u
dướ
i
nề

n
đườ
ng

Giế
ng cá
t

Hình 1.1: Nền được xử lý bằng giếng cát
- L p đệm cát
+ Ngoài ch c năng phân bố l i ng su t trong đ t n n do ng su t t p trung
vào l p cát thay th , l p đệm cát đóng vai trị nh l p đệm thoát n

c. N

rỗng trong đ t b nén ép b i t i trọng khối đ p gia t i bên trên s thoát h
gi ng, t các gi ng cát n

c lỗ rỗng này theo môi tr

th m tốt) thốt v phía đệm cát, đệm cát d n n
+ Thơng th

c lỗ
ng v

ng cát trong gi ng (có tính

c thốt ngang và tiêu tán ra ngồi.

ng đệm cát có chi u dày 0.2÷0.5m

- Các gi ng cát:
+ Th
+Đ

ng dùng cát h t thơ, h t trung (có hệ số th m l n).
ng kính gi ng cát th

ng s d ng: 0,2~0,6 m.

+ Chi u sâu gi ng cát bố trí h t vùng ho t đ ng ch u nén c a n n.
+ Sơ đ bố trí gi ng cát th

ng có hai d ng ch y u: l

i tam giác và ô vuông


6

D ng l

i hình tam giác đ u hay cịn gọi là hình hoa mai (hình 1.2)

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình tam giác đều
D ng l

i hình vng (hình 1.10)

Hình 1.3: Sơ đồ bố trí lưới giếng cát hình vng
-T i trọng t m:
+ Th

ng dùng cát hoặc đ t, nh m t o quá trình nén tr

c n n đ t tr

c khi

đặt t i trọng cơng trình.
+ Chi u cao đ p (hay t i trọng cơng trình) đ

c chọn sao cho đ m b o đi u

kiện n đ nh c a n n đ t y u và khối đ p, ph i t o ra đ

c ng su t l n hơn áp lực

ti n cố k t c a n n đ t, để n n đ t có thể cố k t.
u điểm:
-Tăng nhanh tốc đ cố k t c a n n làm cho đ t đ p

trên chóng đ t đ n gi i

h n v lún đ ng th i làm cho n n đ t y u tăng kh năng bi n d ng đ ng đ u.
- N u kho ng cách giữa các gi ng cát đ

c bố trí thích h p thì nó cịn tác

d ng làm tăng đ chặt c a n n đ t y u, vì v y mà s c ch u t i c a n n đ t y u tăng
lên đáng kể.
- Làm gi m th i gian lún cố k t.


7

- Gi m đ lún trong quá trình s d ng cơng trình.
- C i thiện đáng kể s c ch u t i c a cơng trình.
Nh ợc điểm:
- Ph ơng pháp gi ng cát có m t số nh
trong gi ng cát ph i đ

c điểm nh t đ nh. Cát đ

c s d ng

c chọn lựa k l ỡng để có hệ số th m tốt nh t. Ngồi ra,

trong thi cơng gi ng cát r t có kh năng gi ng cát b đ t đo n khơng b o đ m vai
trị thốt n

c do thi công b t c n hoặc chuyển v ngang c a n n khá l n.[4]

Ph m vi áp dụng: Ch nên áp d ng gi i pháp này ch khi các gi i pháp khác
không đ m b o đ

c các yêu c u v đ lún cố k t còn l i theo quy đ nh do giá

thành cao. Chi u dày n n đ t y u l n và b r ng n n đ t y u v

t quá b r ng đáy

n nđ p
Khi thi công n n gi ng cát c n chú ý: Cát dùng làm gi ng và l p đệm ph i là
cát vàng, h t thô. N u khơng có cát vàng h t to thì dùng cát h t v a, màu vàng m ,
có hệ số th m l n, k≥3m/ngày đêm. Đ

ng kính ống thép để thi cơng gi ng cát nên

chọn dc=35 ÷45cm là tốt nh t. Thi công gi ng cát cũng nh cọc cát c n có máy
chuyên dùng. N u hệ số th m c a đ t Kr < 1.10-7cm/s và hệ số cố k t Cr < 1.10-4
m2/ngày đêm thì tác d ng c a gi ng cát s b h n ch [5]
1.3 M t s ph

ng pháp x lý n n đ t y u k t hợp v i gi i pháp gi ng cát

1.3.1 Đ m cát
Để t n d ng kh năng các l p d
y u
n

phía trên ti p giáp v i móng (th

i c a đ t n n ng

ng đào bỏ l p đ t

ng là sét nhão, á sét nhão, á cát bão hòa

c, bùn…) và thay th b ng đ t cát có c

v t liệu đ a ph ơng. L p cát đ

i ta th

ng đ chống c t l n, dễ thi công và là

c thay th này gọi là t ng đệm cát (Hình 1.4)


8

Hình 1.4: Xử lý nền bằng đệm cát
T ng đệm cát có các tác d ng sau:
- Gi m đ lún c a n n cơng trình và đ lún không đ u, đ ng th i làm tăng
nhanh quá trình cố k t c a đ t n n.
- Làm tăng kh năng n đ nh c a công trình kể c khi có t i trọng ngang tác
d ng vì cát đ

c nén chặt s tăng lực ma sát và tăng s c chống tr

- Gi m kích th

t

c móng và đ sâu chơn móng do s c ch u t i c a đ t n n tăng

lên.
Ngồi ra, do thi cơng đơn gi n, khơng địi hỏi các thi t b ph c t p nên s

d ng t ơng đối r ng rãi. Tuy nhiên không nên s d ng t ng đệm cát trong các
tr

ng h p sau:
- L p đ t y u c n thay th khá dày, chi u dày trên 3m. Vì khi đó thi cơng khó,

chi phí l n.
- Mực n

c ng m cao và n

c có áp, vì c n ph i h th p mực n

c ng m và

t ng đệm cát khơng n đ nh (xói ng m, hóa lỏng)[5]
V t liệu cát s d ng làm đệm cát th

ng dùng cát h t trung, h t thô không l n

bùn đ t v i yêu c u k thu t nh sau: [4]
+ Lo i cát có t lệ hữu cơ  5%, cỡ h t l n hơn 0,25 mm chi m trên 50%,
cỡ h t nhỏ hơn 0,08 mm chi m ít hơn 5% và ph i thỏa mãn m t trong hai đi u kiện:
D60
 6
D10

(1.1)