Phân tích ổn định nền đất yếu dưới công trình đường bằng giải pháp bấc thấm kết hợp hạ mực nước ngầm

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

ĐẶNG MINH HOÀN

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI
CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG BẰNG GIẢI PHÁP
BẤC THẤM KẾT HP HẠ MỰC NƯỚC NGẦM

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 10 NĂM 2010.


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
- - - - - -X Z- - - - - -

Cán bộ khoa học: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ BÁ VINH

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 02 tháng 10 năm 2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 04 tháng 10 năm 2010.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: ĐẶNG MINH HOÀN ..................................... Phái: Nam........................
Ngày, tháng, năm sinh: 17/07/1982........................................... Nơi sinh: Gia Lai.............
Chun ngành: Xây dựng Đường Ơtơ và Đường Thành Phố ... MSHV: 00106009 ...........
I- TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ổn định nền đất yếu dưới cơng trình đường bằng giải pháp
bấc thấm kết hợp hạ mực nước ngầm..................................................................................
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ:
Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng giải pháp bấc thấm kết hợp hạ mực nước ngầm.
Nội dung:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về cơng trình đường trên đất yếu
Chương 2: Các giải pháp xử lý nền đất yếu dưới cơng trình đường
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính ổn định và biến dạng nền đường
Chương 4: Phân tích ổn định nền đất yếu dưới cơng trình đường bằng giải pháp bấc
thấm kết hợp hạ mực nước ngầm
Kết luận & kiến nghị
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 25/01/2010
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2010
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS.TRẦN XUÂN THỌ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS.TRẦN XUÂN THỌ

TS.LÊ BÁ KHÁNH

Nội dung luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày 04 tháng 10 năm 2010
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy TS. Trần Xuân Thọ đã giúp đỡ, tận tình hướng dẫn
và kiểm tra để tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy Cơ giáo trong Bộ mơn Cầu
Đường, Bộ mơn Nền Móng và Khoa Sau Đại học của Trường Đại học Bách khoa
Thành phố Hồ Chí Minh trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Cuối cùng tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn đến các bạn đồng nghiệp, bạn bè và người
thân trong gia đình, những người đã động viên và chia sẻ những khó khăn với tơi
trong suốt thời gian làm luận văn.
Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên khơng tránh khỏi những hạn chế và
thiếu sót. Tơi rất mong được sự đóng góp của q Thầy Cơ giáo và bạn bè đồng
nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn.

HV Đặng Minh Hoàn


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Các cơng trình đường giao thơng đi qua vùng đất yếu thường gặp các hiện tượng
lún, mất ổn định đặc biệt là phần đường đầu cầu. Có rất nhiều giải pháp xử lý khác
nhau được áp dụng tuy nhiên thực tế là vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề trong cơng tác xử
lý nền. Cơng trình “Đường Hành Lang Ven Biển Phía Nam” được nghiên cứu với
cơng nghệ xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp hạ mực nước ngầm..
Nội dung chính của luận văn là phân tích ổn định, biến dạng và tính tốn thời
gian xử lý nền với các phương pháp xử lý khác nhau: Cắm bấc thấm nhưng không gia
tải và không hạ MNN; cắm bấc thấm có gia tải 1m và khơng hạ MNN; cắm bấc thấm
nhưng gia tải và có hạ MNN. Kết quả phân tích cho thấy lựa chọn giải pháp cắm bấc
thấm khơng gia tải và có hạ MNN cho hiệu quả cao nhất. Cụ thể là sau khi phân tích
bằng phần mềm Slope và phương pháp giải tích, với nền đường đắp cao 5m, cắm bấc
thấm lưới 1mx1m kết hợp ống thốt nước dọc Ø63 thì thời gian xử lý nền là 14 tháng.
Thời gian này ngắn hơn phương pháp xử lý thông thường 7 tháng.
Kết quả nghiên cứu của luận văn là tìm ra giải pháp mới cho phép rút ngắn thời
gian xử lý nền mà không làm ảnh hưởng đến chi phí. Phương pháp xử lý nền bằng bấc
thấm kết hợp MNN rất thích hợp với các cơng trình đường đầu cầu xây dựng trên nền
đất yếu..


ABSTRACT
Where transport works is to be constructed across soft soil zone, particularly the
embankment construction at bridge approach will encounter instability and settlement.
Various methods have been applied but there are many issues in softsoil treament.
“Greater Mekong Subregion - Southern Coastal Corridor Project” which soft soil
treament using PVD has been studied in associated with dewatering method.
The thesis is aimed at studying the stability, deformation and term of ground

treatment using various methods: install PVD without surcharge and dewatering,
install PVD with surcharge 1m and without dewatering, install PVD with surcharge
and dewatering. These results show that PVD without surcharge and with dewatering
will provide highest performance. Based on results of analysis and calculation using
Slope software and analytic formula, the time for high embankment treatement of 5m
height installed with PVD 1mx1m in associated with longitudinal drain pipe Ø63 will
be 14 months, less than 7 months from common embankment treatment.
The result of thesis is to find out new method to shorten the ground treatment time
without influence on cost. Treatement method using PVD in associated with
dewatering method is highly appropriate with bridge approach constructed on softsoil
areas.


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU ............................. 3
1.1
Khái niệm về đất yếu và yêu cầu thiết kế nền đắp trên đất yếu........................................ 3
1.1.1
Khái niệm về đất yếu ........................................................................................................ 3
1.1.2 Yêu cầu khi thiết kế nền đắp trên đất yếu......................................................................... 4
1.2
Các dạng phá hoại nền đường........................................................................................... 5
1.2.1
Nền đường mất ổn định .................................................................................................... 5
1.2.2

Nền đường bị lún .............................................................................................................. 5
1.3
Một số sự cố cơng trình khi xây dựng trên nền đất yếu.................................................... 6
1.3.1
Các sự cố về mất ổn định cơng trình ................................................................................ 6
1.3.2
Các sự cố về lún kéo dài ................................................................................................... 9
1.4
Nhận xét.......................................................................................................................... 11
CHƯƠNG II: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG ..... 12
2.1
Các giải pháp xử lý đồng thời với việc xây dựng nền đắp ............................................. 12
2.1.1
Tăng chiều rộng nền đường, làm bệ phản áp.................................................................. 12
2.1.2
Tăng cường bằng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp ............................................................ 13
2.2
Các biện pháp cải thiện đất yếu dưới nền đắp ................................................................ 14
2.2.1
Sử dụng đường thấm thẳng đứng.................................................................................... 14
2.2.1.1 Nguyên tắc xử lý đất yếu bằng kĩ thuật sử dụng đường thấm thẳng đứng ..................... 14
2.2.1.2 Thi công đường thấm thẳng đứng................................................................................... 14
2.2.2
Cọc xi măng đất .............................................................................................................. 16
2.3
Nhận xét.......................................................................................................................... 18
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH ỔN ĐỊNH, BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ TĂNG SỨC
CHỐNG CẮT CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG...................................... 19
3.1
Cơ sở lý thuyết tính ổn định ........................................................................................... 19

3.1.1 Phương pháp giải tích: phương pháp phân mảnh cổ điển............................................... 20
3.1.2 Phương pháp PTHH: thuật tốn giảm dần thơng số chống cắt của đất. ......................... 21
3.2
Cơ sở lý thuyết tính tốn biến dạng ................................................................................ 21
3.2.1
Tính tốn lún và độ tăng sức kháng cắt theo phương pháp giải tích .............................. 21
3.2.2
Tính tốn lún theo phương pháp phần tử hữu hạn, ứng dụng phần mềm Plaxis ............ 24
3.3
Tính tốn độ tăng sức kháng cắt của đất nền theo công thức Shanshep......................... 25
3.4
Nhận xét.......................................................................................................................... 26
CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG
BẰNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP HẠ MỰC NƯỚC NGẦM.................................... 27
4.1
Cấu tạo của hệ thống xử lý đất yếu bằng bấc thấm kết hợp hạ MNN ............................ 27
4.1.1
Sử dụng các ống thoát nước dọc HDPE thay cho lớp đệm cát ....................................... 27
4.1.1.1 Giới thiệu các giải pháp vật liệu thoát nước hiện tại khi xây dựng cơng trình đường trên
đất yếu và các nhược điểm tồn tại .................................................................................. 27
4.1.1.2 So sánh khả năng thoát nước của lớp đệm cát và ống thoát nước dọc HDPE................ 28
4.1.1.3 So sánh khả năng kéo dãn của lớp cát thoát nước và ống thoát nước dọc...................... 29
4.1.2
Xử lý thoát nước theo hướng dọc thay cho hướng thoát nước theo phương ngang ....... 30
4.1.2.1 Tầm quan trọng của việc thốt nước trong q trình xử lý đất yếu................................ 30
4.1.2.2 Phương án xử lý thoát nước thơng thường: thốt nước ra khỏi nền đường theo kiểu thoát
nước ngang...................................................................................................................... 30
4.1.2.3 Phương án xử lý thoát nước của tác giả: thoát nước ra khỏi nền đường theo kiểu thoát
nước dọc.......................................................................................................................... 31
4.1.2.4 Các đặc điểm của hệ thống thoát nước dọc và thốt nước ngang................................... 31

4.1.2.5 Trình tự thi cơng theo các phương án thốt nước ngang (phương án sử dụng lớp đệm
cát) và phương án thoát nước dọc (Phương án hạ MNN)............................................... 34
4.2
Tác dụng của việc hạ mực nước ngầm ........................................................................... 36
4.2.1
Mơ tả hiệu ứng thốt nước ngầm .................................................................................... 36
Học viên : Đặng Minh Hoàn

-i-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xn Thọ

4.2.2
Tính tốn áp lực gây lún gia tăng do giảm được lực đẩy nổi ......................................... 37
4.2.2.1 Phương trình đường hạ mực nước ngầm ........................................................................ 37
4.2.2.2 Tính tốn áp lực gây lún gia tăng do giảm được tải trọng đẩy nổi trong quá trình thi
cơng................................................................................................................................. 41
4.3
Phân tích hiệu quả của phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp hạ MNN so với
các phương pháp khác trong dự án đường Hành Lang Ven Biển Phía Nam.................. 43
4.3.1
Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 43
4.3.2 Cơng trình thực tế ........................................................................................................... 43
4.3.2.1 Giới thiệu cơng trình....................................................................................................... 43
4.3.2.2 Điều kiện địa chất, thủy văn của đoạn tuyến nghiên cứu ............................................... 43
4.3.2.3 Các yếu tố hình học của đọan tuyến nghiên cứu. ........................................................... 44
4.3.2.4 Các số liệu địa chất đầu vào............................................................................................ 44

4.3.2.5 Tính tốn xử lý nền đất yếu theo phương pháp cắm bấc thấm (không hạ MNN, không
gia tải) ............................................................................................................................. 46
4.3.2.6 Tính tốn xử lý nền theo phương pháp cắm bấc thấm (khơng hạ MNN) có gia tải 1m . 55
4.3.2.7 Tính tốn xử lý nền đất yếu theo phương pháp cắm bấc thấm kết hợp hạ MNN (không
cần gia tải)....................................................................................................................... 59
4.3.2.8 So sánh hiệu quả của phương pháp xử lý đất yếu bằng bấc thấm kết hợp hạ MNN và các
phương pháp khác........................................................................................................... 70
4.4
Nhận xét.......................................................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC

Học viên : Đặng Minh Hoàn

- ii -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển toàn diện nền kinh tế và xã hội đòi hỏi
phải đẩy nhanh tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng, trong đó cơng trình giao thơng vận tải
chiếm một tỷ lệ rất lớn. Việc xây dựng các tuyến đường liên tỉnh, quốc lộ dài hàng trăm
km được đầu tư xây dựng liên tục phục vụ cho nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hố.
Nước ta có hai vùng kinh tế trọng điểm đóng vai trị then chốt trong nền kinh tế quốc

dân là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ. Những thành phố ở Việt Nam như Hà
Nội, Hải Phịng, TP. Hồ Chí Minh đều nằm trên lưu vực đồng bằng sông Hồng và sơng
Mê Kơng. Đây là khu vực có tầng đất phù sa khá dày và tập trung đất sét yếu. Tiềm năng
kinh tế là rất to lớn trong khi vẫn chỉ khai thác được ở mức rất hạn chế do hệ thống hạ
tầng mà đi trước là hệ thống giao thông cịn chưa phát triển. Khối lượng cơng việc là rất
lớn, đa số các tuyến đường đều đi qua những vùng đất yếu nên trong quá trình xây dựng
cũng như vận hành thường gặp nhiều vấn đề. Một trong những lý do mà các cơng trình
trên đất yếu hay gặp sự cố như vậy là do quá trình thiết kế của chúng ta chưa chuẩn xác.
Cần phải có những nghiên cứu để tìm ra giải pháp phù hợp với điều kiện địa chất của
từng khu vực.
Xử lý nền đất yếu có nhiều biện pháp khác nhau. Tuy nhiên việc tìm ra giải pháp hợp
lý là điều mà các đơn vị tư vấn trong nước hiện nay đang làm theo kinh nghiệm cảm tính.
Phương pháp xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp hạ mực nước ngầm có
nhiều điểm ưu việt, là một giải pháp rất nên được đưa vào trong khi so sánh lựa chọn các
biện pháp xử lý nền.
2. Nội dung, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Nội dung của đề tài
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về cơng trình đường trên đất yếu
Chương 2: Các giải pháp xử lý nền đất yếu dưới cơng trình đường
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính ổn định và biến dạng nền đường
Chương 4: Phân tích ổn định nền đất yếu dưới cơng trình đường bằng giải pháp bấc
thấm kết hợp hạ mực nước ngầm
Kết luận & kiến nghị
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Học viên : Đặng Minh Hoàn

-1-

Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Xử lý đất yếu là một vần đề rất rộng lớn, với từng điều kiện địa chất khác nhau tương
ứng sẽ có những biện pháp xử lý khác nhau. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vùng địa
chất của khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Đề tài sẽ tập trung giải quyết xử lý nền đất
yếu thuộc phần đường đầu cầu thuộc tuyến đường Hành Lang Ven Biển Phía Nam.
3. Phương pháp nghiên cứu
Các đề tài nghiên cứu ứng xử của cơng trình trên đất yếu hiện nay thường sử dụng
một trong hai phương pháp chính: phương pháp giải tích (áp dụng lý thuyết cố kết của
Terzaghi, phương pháp tính ổn định nền đất theo Bishop) và phương pháp phần tử hữu
hạn (sử dụng phần mềm Plaxis, ABAQUS…).
Phương pháp nghiên cứu của luận văn là phương pháp giải tích vì các lý do chính sau
đây:
Cơng trình đường Hành Lang Ven Biển Phía Nam được thiết kế theo quy trình
khảo sát và thiết kế nền đường ô tô trên đất yếu 22TCN 262 – 2000. Đây là quy định bắt
buộc với tất cả cơng trình xây dựng nền đường trên đất yếu ở nước ta.
Việc tính tốn theo phương pháp giải tích rất thuận lợi cho việc lựa chọn thông số
đầu vào phù hợp với các kết quả thí nghiệm. Hơn nữa nội dung tính tốn theo phương
pháp giải tích có thể hiệu chỉnh cho phù hợp với số liệu quan trắc khi thi cơng cơng trình.
4. Ý nghĩa khoa học & thực tiễn của đề tài
Khi xây dựng các tuyến đường qua nền đất yếu thường gặp các sự cố về lún hay ổn
định. Mặt khác phát triển hệ thống giao thông lại là tiền đề của phát triển nền kinh tế nên
phải có những nghiên cứu hiệu quả mới có tính cấp thiết trong lĩnh vực này. Kết quả đề
tài này khơng nằm ngồi mục tiêu trên.
Phương pháp xử lý đất yếu của tác giả đã được áp dụng ở cơng trình đường Hành
Lang Ven Biển Phía Nam. Nội dung thiết kế đã được thẩm tra và phê duyệt theo quyết
định 260 QĐ/BGTVT của Bộ Giao Thông Vận Tải.

5. Hạn chế của đề tài
Phương pháp xử lý đất yếu bằng phương pháp cắm bấc thấm kết hợp hạ MNN trong
luận văn chưa phân tích được ảnh hưởng của độ chênh áp lực nước trong nền đất yếu và
trong bản thân bấc thấm. Độ chênh này có ảnh hưởng đến tốc độ cố kết của đất nền.
Với các nền đường đắp cao trên 5m, theo hướng chung của Bộ GTVT là sẽ xử lý nền
bằng giếng cát thay cho bấc thấm. Hạn chế của luận văn là chưa phân tích, bố trí cấu tạo
hệ thống xử lý đất yếu trong trường hợp này.

Học viên : Đặng Minh Hoàn

-2-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU
1.1 Khái niệm về đất yếu và yêu cầu thiết kế nền đắp trên đất yếu.
1.1.1 Khái niệm về đất yếu [5].
Từ các khu vực châu thổ Bắc Bộ, Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung Bộ, đến đồng
bằng Nam Bộ đều có những vùng đất yếu. Trong lĩnh vực nghiên cứu và xử lý nền đường
đắp trên đất yếu trên các tuyến đường của Việt Nam, ngành GTVT đã có nhiều cố gắng
trong việc ứng dụng công nghệ mới để xử lý hàng trăm km đường bộ đắp trên đất yếu tuy
nhiên so với các nước trong khu vực thì chúng ta vẫn đi sau, các cơng trình xây dựng trên
đất yếu thường phát sinh những sự cố trong khi xây dựng và trong q trình khai thác.
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có
cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e
>1), có mơđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng

cơng trình đường bộ hoặc các cơng trình khác trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý
thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng cơng trình.
Đất yếu là các loại đất mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể chia làm
3 loại: đất sét hoặc á sét bụi mềm, có hoặc khơng có chất hữu cơ; than bùn hoặc các loại
đất rất nhiều hữu cơ và bùn.
Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các điều
kiện thủy lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sơng, ao hồ… Trong các loại
này đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, tam giác châu, cửa sông…) tạo
thành một họ đất yếu phát triển nhất. Ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng thường bằng
hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số tỗng lớn (đất sét mềm e > 1.5, đất á sét bụi e > 1), lực
dính khơng thốt nước Cu < 0.15 daN/cm2, góc nội ma sát φu = 0, độ sệt IL > 0.5 (trạng
thái dẻo mềm).
Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ các đầm lầy,
nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát triển,
thối rữa và phân hủy, tạo ra các trầm tích hữu cơ với trầm tích khống vật. Loại này
thường được gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W = 85-95% và có
thể lên tới vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh
nhất; hệ số nén lún có thể đạt 3-8-10 cm2/daN, vì thế thường phải thí nghiệm than bùn
trong các thiết bị nén mẫu cao ít nhất 40-50cm.
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân loại theo hàm lượng hữu cơ của chúng:
Học viên : Đặng Minh Hoàn

-3-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn.
Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn.
Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển,
gồm các hạt rất mịn (<200 μm) với tỉ lệ phần trăm các hạt < 2 μm cao, bản chất khoáng
vật thường thay đổi và thường có kết cấu dạng tổ ong. Hàm lượng hữu cơ thường dưới
10%.
Bùn được tạo thành do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc các cửa sông nhất
là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu
lực. Cường độ bùn rất nhỏ, biến dạng lớn, môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1-5 daN/cm2
với bùn sét và 10-25 daN/cm2 với bùn á sét, bùn á cát, cịn hệ số nén lún thì có thể lên
đến 2-3 cm2/daN. Như vậy bùn là những trầm tích chưa nén chặt, dễ bị thay đổi kết cấu
tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực hiện khi đã có những biện pháp xử
lý đặc biệt.
1.1.2 Yêu cầu khi thiết kế nền đắp trên đất yếu [8]
Khi nền đắp trên đất yếu phải đảm bảo ổn định, khơng bị lún trồi và trượt sâu trong
q trình thi cơng đắp nền và trong q trình khai thác sau này. Nói khác đi là phải tránh
gây ra sự phá hoại trong nền đất yếu trong và khi thi công làm hư hỏng nền đắp cũng như
các cơng trình xung quanh, tức là phải đảm bảo cho nền đường luôn ổn định.
Theo quy trình khảo sát thiết kế nền đường đắp trên đất yếu 22TCN 262-2000 thì khi
áp dụng phương pháp BISHOP để nghiệm toán ổn định do trượt sâu thì phải đảm bảo hệ
số ổn định nhỏ nhất là Kmin = 1,4. Trong trường hợp nghiệm toán ổn định do trượt sâu
theo phương pháp phân mảnh cổ điển của nền đường xây dựng theo từng giai đoạn thì
yêu cầu Kmin=1,2. [1]
Các yêu cầu trên đây chủ yếu căn cứ vào số liệu của quy trình thiết kế nền đắp trên
đất yếu JTJ017-96 của Trung Quốc và đều thấp hơn hệ số ổn định Kmin=1,5 theo quy định
của các nước phương Tây, vì vậy cần đặc biệt chú ý quan trắc chuẩn bị ngang trong quá
trình đắp nền đường để phán đoán sự ổn định của nền đường và khống chế tốc độ đắp
đất. Nếu thấy chuyển vị ngang tăng nhanh thì phải đình chỉ việc đắp đất hoặc dỡ bớt các
phần đất đã đắp để tránh hiện tượng lún trồi hoặc trượt sâu có thể xảy ra. Theo quy trình

22TCN 262-2000 tốc độ di động ngang khơng được lớn hơn 5mm/ngày.
Phải tính chính xác độ lún. Độ lún tuy tiến triển chậm hơn nhưng cũng rất bất lợi. Khi
độ lún lớn mà không được xem xét ngay từ khi bắt đầu xây dựng thì có thể làm biến dạng
nền đắp nhiều, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng.
Học viên : Đặng Minh Hoàn

-4-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Ngoài ra khi nền đường lún có thể phát sinh các lực đẩy lớn làm hư hỏng các kết cấu
chôn trong đất ở xung quanh.
Yêu cầu phải tính được độ lún tổng cộng kể từ khi bắt đầu đắp nền đường đến khi lún
kết thúc để xác định chiều cao phòng lún và chiều rộng phải đắp ở hai bên nền đường.
1.2 Các dạng phá hoại nền đường [9]
1.2.1 Nền đường mất ổn định
Lún trồi: là hiện tượng cả nền đường bị sụt vào trong đất yếu. Mặt đường không xuất
hiện vết trượt tuy nhiên đất ở hai bên vai đường bị đẩy lên cao và ra xa.

đất yếu

Hình 1.1: Nền đường bị lún trồi

Trượt sâu (trượt trụ tròn): Đây là kiểu phá hoại rất hay gặp phải trong xây dựng
đường do dạng hình học thơng thường của nền đắp. Một cung trượt tròn sinh ra do nền
đắp bị lún cục bộ, ngược với lún lan rộng như kiểu lún trồi. Hậu quả của việc lún này là
một bộ phận nền đắp và của nền đất thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị

và có hình dạng thay đội theo tính chất và các đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền đắp.
Trong tính tốn thường xem cung trượt có dạng trụ trịn nên cũng có tên gọi là trượt trụ
trịn.

đất yếu

Hình 1.2: Nền đường bị trượt sâu

1.2.2 Nền đường bị lún
Ngược lại với sự phá hoại do mất ổn định xảy ra nhanh, lún là một quá trình biến
dạng kéo dài dưới tác dụng của nền đắp. Bề dày lún và tốc độ lún phụ thuộc vào tải trọng
Học viên : Đặng Minh Hoàn

-5-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

ngoài, bề dày và tính chất của lớp đất yếu. Q trình lún ở một số cơng trình có khi kéo
dài cả chục năm (đường vào cầu Đồng Niên trên QL5, đường Nam Thăng Long…)
1.3 Một số sự cố cơng trình khi xây dựng trên nền đất yếu
1.3.1 Các sự cố về mất ổn định cơng trình [10]
1.3.1.1 Km0+620 phía Nam cầu vượt đường sắt tuyến mới qua cầu Hoàng Long.
Thời điểm xảy ra sự cố: 8 –11h ngày 19/3/1999
Điều kiện địa chất: lớp 1 là bùn hữu cơ dày 4,2 ÷7.4m; C= 0,12kg/cm2. Lớp 2 là sét
xám vàng nửa cứng đến cứng có C= 0.25kg/cm2 và φ = 15”
Giải pháp thiết kế và thi công: Nền đắp cao 7,5m đến 9m, rộng 12,5 taluy 1:1 (taluy
được tăng cường bằng lưới địa kỹ thuật mỗi bên 5,5m với khoảng cách các lớp lưới theo

chiều cao là 1,5m). Xử lý bấc thấm sâu 14.5m, khoảng cách bấc theo chiều ngang 1.2m
và theo chiều dọc 1.04m. Thay đất bằng 1m cát đệm rồi rải vải địa kỹ thuật loại sợi dệt;
trên vải lại rải cát thoát nước dày 0,5m. Tốc độ đắp nền đất trên đệm cát: tháng 11/1998
đắp cao 119cm, tháng 12/1998 không đắp, tháng 1/1999 đắp thêm 142cm, tháng 2/1999
đắp thêm 89cm, 10 ngày đầu tháng 3/99 đắp thêm 180cm
Miêu tả sự cố: Đắp đến chiều cao 6,8m (chưa đến cao độ thiết kế) thì xảy ra lún sụt.
8h sáng (phát hiện các khe nứt dọc và ngang 3 - 4mm). Khe nứt phát hiện trên một đoạn
dài 140m, đến 11h thì lún sụt 1,8 – 2,0m, bề rộng khe nứt vỡ tới 1,6 – 1,8m sâu suốt thân
nền. Hai bên ruộng lúa bị đẩy trồi lên cao từ 0,6 – 0,8m trong phạm vi mỗi bên 20cm kể
từ chân taluy ra.
Nguyên nhân: đắp tăng quá nhanh vượt tốc độ cố kết cần thiết.
1.3.1.2 Km 732 + 100 QL_1A Nam cầu Trìa
Thời điểm xảy ra sự cố: tháng 7/2001
Điều kiện địa chất: Lớp 1: 0,5 – 1,4m đất đắp cũ. Lớp 2: 2,7 – 3,0m: sét xám đen có
hữu cơ, dẻo mềm. Lớp 3: 6-9,6m: sét xám đen, dẻo chảy, C=0,03Kg/cm2 ; φ =2017’. Lớp
4: 3,5 – 5,5 m sét nâu lẫn sỏi sạn, nửa cứng.
Giải pháp thiết kế và thi công: Nền đắp mở rộng nhiều về phía trái , cao 5,4m bề rộng
nền 12,5m , taluy 1:1,5. Đắp trực tiếp lên đất yếu
Miêu tả sự cố: Lún sụt, trượt trồi về phía trái, trên một đoạn dài 50m từ tim đường
vùng trượt rộng 26m. Đất ruộng bị đẩy trồi lên hàng mét. Tại tim đường xuất hiện nứt
dọc rất lớn và sâu.

Học viên : Đặng Minh Hoàn

-6-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Nguyên nhân: không khảo sát đoạn chất (xem là nền đường cũ đắp mở rộng). Đắp
khơng theo dõi lún, khơng tính tốn chiều cao đắp giới hạn.
1.3.1.3 Km121+ 325 đến Km 121 +450 QL 1A (Bắc Giang)
Thời điểm xảy ra sự cố: xảy ra ngày 17/3/1999.
Điều kiện địa chất: dày 0,3m bùn ruộng (đã vét thay cát). Lớp 2: dày 0,8m sét xám
vàng, nâu, dẻo mềm. Lớp 3: dày 8,7m bùn sét lẫn hữu cơ có C=0,15Kg/cm2. Lớp 4: sét ở
trạng thái cứng.
Giải pháp thiết kế và thi công: Nền rộng 12m đắp cao 1,62m trực tiếp trên đất yếu (có
lớp cát đệm 0,7m). Để tăng nhanh lún, thiết kế gia tải trước thêm 2,50m. Do vậy tổng
chiều cao đắp (kể cả đệm cát) là: 1,62+2,5= 4,12m. Thi cơng: bóc đất hữu cơ, đắp cát
đệm dày 0,7m. Từ 21/11đến 23/12/1998 đắp đất 0,9m (đạt độ cao thiết kế). Ngày
24/12/1998 đắp phần gia tải trước thêm 2,5m trong 81 ngày
Miêu tả sự cố: Vừa đắp đủ 4,1m vào 17/3/1999 thì sự cố xảy ra. Nứt dọc tại tim
đường rộng hàng mét, sâu dưới thân nền đắp trên đoạn dài 125m. Cả nền đường lún
xuống 1- 2,8m.- Hai bên ruộng lún bị đẩy trồi lên cao 1.0 – 1.5m trong phạm vi 8 -10m
kể từ chân taluy trở ra. Trượt trồi cả 2 bên.
Nguyên nhân: Khơng tính tốn trước chiều cao đắp giới hạn.- Q trình đắp khơng
theo dõi tốc độ lún hàng ngày. Áp dụng giải pháp gia tải trước khơng thích đáng.
1.3.1.4 Km 120 + 880 đến Km 121 + 040 QL 1A ( Bắc Giang)
Thời điểm xảy ra sự cố: xảy ra ngày 18/8/1999 dài 127m.
Điều kiện địa chất: lớp 1 là sét nâu xám, cứng vừa dày 0,2m. Lớp 2 là bùn sét yếu đến
yếu; dày 7,9m có C=0,21Kg/cm2 và Φ = 2”54’. Lớp 3 là lớp sét rất cứng.
Giải pháp thiết kế và thi công: Nền rộng 15m, chiều cao thiết kế từ 3,77m đến 5.28m;
dự kiến gia tải trước thêm 1,5m. Xử lý đất yếu bằng bấc thấm cắm sâu 8m với khoảng
cách 1.6m; có tầng cát đệm đầy 0,7 – 1.0m.
Miêu tả sự cố: Lún sụp và trượt trồi về cả 2 phía. Nứt dọc ở tim với bề rộng vết nứt
đến 1.0m, dài suốt đoạn 127m. Đất ruộng 2 bên bị đẩy lên cao hơn 1.0m. Sự cố xảy ra khi
thực tế đắp cao được 4.9 – 5.2m (tức là chưa đủ chiều cao gia tải trước)
Nguyên nhân: khơng kiểm tốn ổn định trước đối với trường hợp đắp cao hơn 4m

(sau kiểm toán cho thấy chiều cao đắp giới hạn là 4m). Từ 1/7/1999 không theo dõi lún
(khi đắp cao được 3.73 – 4.24). Trong 1 tuần tháng 6/1999 đã có tốc độ lún gần
10mm/ngày.
1.3.1.5 Một số hình ảnh về sự cố mất ổn định cơng trình trên thế giới
Học viên : Đặng Minh Hồn

-7-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Hình 1.3: Một cơng trình đường tại Australia bị mất ổn định, xuất hiện các vết nứt
lớn kéo dài xấp xỉ 100m

Hình 1.3: Một cơng trình đường tại NewZeland bị mất ổn định, hai bên vai đường đất
bị đẩy trồi lên cao hơn mặt đất tự nhiên xấp xỉ 1m

Học viên : Đặng Minh Hoàn

-8-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Hình 1.4: Một cơng trình đường tại Bangkok – Thailand bị mất ổn định trầm trọng,
một phần nền đường bị trượt sâu ra khỏi nền đường hiện hữu và thấp hơn mặt đường

hiện hữu gần 1.5m

Hình 1.5: Một cơng trình đường ven sơng tại Kalimantan – Indonesia bị mất ổn định.
Mặc dù đã gia cố bằng cừ bê tông nhưng nền đường vẫn bị trượt, cả hàng cừ bê tông
bị xô dạt.
1.3.2 Các sự cố về lún kéo dài
1.3.2.1 Km0+600 đường Bắc Thăng Long -Nội Bài
Thời gian bắt đầu khai thác: tháng 1/1994
Điều kiện địa chất: Có than bùn yếu dày 3-4m (trên có lớp đất cứng dày 1.2 – 1.5m)
Giải pháp xử lý: Nền đắp mở rộng bên phải đường cũ cao 3m. Xử lý giếng cát
Học viên : Đặng Minh Hoàn

-9-


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Lún sau khi đưa đường vào khai thác: lún thêm 43cm sau 12 tháng.
1.3.2.2 Km1+024 đường Bắc Thăng Long -Nội Bài
Thời gian bắt đầu khai thác: tháng 1/1994
Giải phápxử lý: Đắp cao 3 – 4 m, đường rộng 23m. taluy 1:1.5
Lún sau khi đưa đường vào khai thác: 20 tháng sau khi đưa vào khai thác lún 21cm
1.3.2.3 Km54+040 QL5 hai đầu cầu Phú Lương
Xử lý bấc thấm sâu 17 – 19m
Lớp1 là sét pha cát xám đen dẻo chảy dày 4.1m, C=0,08Kg/cm2, Φ = 8”14’. Lớp 2 là
sét xám dẻo chảy dày 21.0m C=0.1Kg/cm2; Φ = 8”30’. Dưới là sét dẻo cứng
Lún sau khi đưa đường vào khai thác: 10.7 – 17cm sau 10 tháng đưa vào khai thác.
1.3.2.4 Một số hình ảnh về sự cố lún kéo dài cơng trình trên thế giới

Hình 1.6: Đường đầu cầu bị lún tại Australia. Phần tiếp giáp với mố cầu, bản quá độ
bị lún xuống gần 20cm chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng.

Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 10 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Hình 1.7: Hình ảnh về hiện tượng lún nền đường tại Australia. Nền đường mấp mơ
hình gợn sóng do khơng xử lý nền.
1.4 Nhận xét
Qua nghiên cứu tổng quan cho thấy đối với cơng trình đường trên đất yếu có sự ổn
định và biến dạng phức tạp. Các sự cố xảy ra chủ yếu là do mất ổn định đất yếu dưới nền
đường, lún kéo dài sau khi xây dựng xong.
Các sự cố xảy ra có rất nhiều nguyên nhân nhưng qua các phân tích ở trên ta có thể
nhận biết ngun nhân chính là q trình thiết kế, thi cơng và giám sát thiếu chính xác về
các cơng trình trên đất yếu.
Hiện nay đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học về lĩnh vực đất yếu
và các giải pháp xử lý đất yếu, tuy nhiên có rất nhiều trường phái khác nhau như trường
phái nghiên cứu lý thuyết, trường phái thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm… Điều đó
chứng tỏ sự phức tạp trong việc hiểu rõ bản chất của đất yếu, cũng như biện pháp xử lý
chúng. Đó là một trong những khó khăn với người thiết kế cơng trình trên đất yếu hiện
nay ở Việt Nam và trên thế giới.

Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 11 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

CHƯƠNG II
CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG
2.1 Các giải pháp xử lý đồng thời với việc xây dựng nền đắp
Đây là các giải pháp thường được sử dụng Khi áp dụng các giải pháp này phải đảm
bảo hai mục tiêu:
Bảo đảm sự ổn định của nền đắp trong khi xây dựng.
Đạt được một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công.
Khi áp dụng các biện pháp này thì yêu cầu lớp đất trên nền đất yếu phải tiếp xúc với
một lớp vật liệu thấm nước tốt. Lớp vật liệu này nhằm thoát nước cho nền đường, có thể
là lớp cát hạt trung thốt nước hay là các vật liệu tổng hợp.
2.1.1 Tăng chiều rộng nền đường, làm bệ phản áp
Khi cường độ chống cắt của nền đất yếu không đủ để xây dựng nền đắp theo giai
đoạn hoặc khi thời gian cố kết quá dài so với thời hạn thi cơng dự kiến thì có thể áp dụng
các biện pháp này nhằm tăng độ ổn định, giảm khả năng trồi đất ra hai bên.

Hình 2.1: Dùng bệ phản áp để tăng cường độ ổn định nền đắp trên đất yếu

Bệ phản áp đóng vai trị như một đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền
đường với các chiều cao lớn hơn, do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian
ngắn hơn. Bệ phản áp cịn có tác dụng phịng lũ, chống sóng, chống thấm nước v.v…
Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 12 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một khối lượng đất bằng nhau
sẽ có lợi hơn do giảm được mômen của các lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy.
Bệ phản áp là giải pháp rất có hiệu quả và có độ tin cậy cao, đặc biệt khi u cầu cần
thi cơng cơng trình trong khoảng thời gian ngắn hoặc khắc phục hiện tượng phá hoại nền
đường. Tuy nhiên nhược điểm lớn của bệ phản áp là chiếm diện tích sử dụng đất.
Kích thước bệ phản áp thường lấy như sau :
Theo kinh nghiệm của Trung Quốc.
Chiều cao h > 1/3H
Chiều rộng L = (2/3 – 3/4) chiều dài trồi đất. [7]
2.1.2 Tăng cường bằng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp
Việc đặt một hoặc nhiều lớp thảm bằng vải địa kỹ thuật cường độ cao hoặc lưới địa
kỹ thuật ở đáy của nền đắp sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ ổn định của nền
đường chống lại sự trượt trụ trịn. Như vậy có thể tăng chiều cao đắp đất của từng giai
đoạn không phụ thuộc vào sự lún trồi của đất. Vải địa kỹ thuật còn tác dụng phụ làm cho
độ lún của đất dưới nền đắp được đồng đều hơn [2,20].

vải ĐKT cường độ cao

Hình 2.2 : Dùng vải địa kỹ thuật để tăng cường độ ổn định nền đắp trên đất yếu

Với các nền đường đắp cao trên đất yếu, sử dụng vải địa kỹ thuật cường độ cao
thường áp dụng kết hợp với các giải pháp bệ phản áp. Với nền đường đắp thấp thì có thể
chỉ cần dùng vải địa kỹ thuật là đạt yêu cầu về độ ổn định.

Hình 2.3 : Thi cơng vải địa cường độ cao
Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 13 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Thông thường số lớp vải sử dụng là từ 1 – 4 lớp. Sử dụng vải địa kỹ thuật cường độ
cao là giải pháp rất được ưa chuộng khi thiết kế cơng trình đường trên đất yếu vì tính đơn
giản ít ảnh hưởng đến các hạng mục liên quan, hầu như không ảnh hưởng đến tiến độ thi
cơng chung, tính dễ thi cơng.
2.2 Các biện pháp cải thiện đất yếu dưới nền đắp
2.2.1 Sử dụng đường thấm thẳng đứng
2.2.1.1 Nguyên tắc xử lý đất yếu bằng kĩ thuật sử dụng đường thấm thẳng đứng
Đường thấm thẳng đứng (ĐTTĐ) một cột vật liệu thấm nước và thoát nước tự do nằm
trong một giếng thẳng đứng được tạo thành trong đất yếu và một lớp cát đệm rải trên nền
thiên nhiên. Chức năng của ĐTTĐ là làm thành một tuyến thoát nước nhân tạo để tăng
nhanh tốc độ cố kết.
Khi chất tải lên trên lớp đất yếu nước trong lỗ rỗng chịu một áp lực sinh ra một
gradient thủy lực và bị đẩy ra đường giới hạn của lớp đất yếu. Nếu khơng có đường thấm
thẳng đứng thì thời gian nước thấm từ lỗ rỗng chứa nước tới bề mặt thấm nước sẽ chậm
hơn thời gian yêu cầu để đạt một độ cố kết cho trước.
ĐTTĐ tạo thành một đường thoát nước nhân tạo gần nhất của nước lỗ rỗng để tăng
nhanh độ cố kết. Để đạt được mục tiêu này thì phải bố trí khoảng cách và đường kính của
ĐTTĐ sao cho việc thốt nước và cố kết tăng nhanh và cho phép đạt được độ cố kết
mong muốn trong thời gian quy định.

Với một đồ án thiết kế kinh tế và tối ưu thì mối tương quan giữa chiều dày của lớp đất
yếu, độ thấm thẳng đứng và nằm ngang của nó, khoảng cách và đường kính của ĐTTĐ
phải thật rõ ràng. Vì vậy mục đích của bản thuyết minh tính tốn là phải thỏa mãn các
mối tương quan này bằng cách giải thích ĐTTĐ thiết kế thốt nước ra như thế nào.
Cũng cần lưu ý là việc tác dụng tải trọng gia tải phải gây ra áp lực lớn hơn áp lực
nước lỗ rỗng, áp lực chủ động cần thiết để đẩy nhanh việc thoát nước lỗ rỗng để tăng hiệu
suất của giếng cát.
ĐTTĐ được sử dụng rộng ở Việt Nam và trên thế giới hiện nay là giếng cát và bấc
thấm.
Ở vùng đồng bằng Sơng Cửu Long, thơng thường kích thước của giếng cát hay áp
dụng có đường kính 40 - 45cm và khoảng cách 2 - 2.5m, bấc thấm có khoảng cách 1 –
1.5m được bố trí thành hình hoa mai hoặc lưới ô vuông.
2.2.1.2 Thi công đường thấm thẳng đứng
a) Thi cơng giếng cát
Học viên : Đặng Minh Hồn

- 14 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Kỹ thuật thi cơng cọc cát gồm những bước chính sau : Làm lớp đệm cát, tạo lỗ trong
đất yếu, rót cát vào lỗ.
Trình tự cơng nghệ thi cơng minh họa theo các hình 2.4 sau:

Bước 1: định vị trí thi cơng giếng cát

Bước 2: Hạ thiết bị khoan giếng

Bước3: Lấp cát vào giếng
Bước4: Rút thiết bị khoan
Hình 2.4: Các bước thi cơng giếng cát

b) Thi công bấc thấm
Xu hướng hiện nay trên thế giới là sử dụng ngày càng rộng rãi các đường thấm chế
tạo sẵn (bấc thấm). Phần lớn các đường thấm chế tạo sẵn gồm một lõi rất thấm nước, bền,
thường bằng chất dẻo được bọc bằng một lớp vỏ thốt nước và khơng bị các hạt đất làm
tắc.
Trước khi thi cơng bấc thấm phải rải một lớp cát thốt nước dày từ 50cm đến 1m trên
nền đất yếu. Lớp đệm cát này nhằm đảm bảo việc thoát nước trong quá trình cố kết, đồng
thời bảo đảm cho các thiết bị thi cơng di chuyển trên đó. Hiện nay với tình trạng thiếu hụt
lượng cát hạt trung làm lớp thốt nước thì giải pháp thứ 2 thường được áp dụng là sử
dụng loại bấc thấm ngang SBD (Super Boarding Drain) để thay cho lớp đệm cát này.
Trình tự cơng nghệ thi cơng minh họa theo các hình vẽ sau:

Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 15 -


Luận văn thạc sĩ

Bước 1: Định vị trí cắm bấc thấm

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

Bước 2: Cắm bấc thấm

Bước 3: Trải bấc thấm ngang
Bước 4: Chất tải nền đường
Hình 2.5: Các bước thi công bấc thấm

2.2.2 Cọc xi măng đất
Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun
xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến
khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên. Trong quá trình
dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp
khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt).
Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất), được thi công tạo
thành theo phương pháp khoan trộn sâu. Dùng máy khoan và các thiết bị chuyên dùng
(cần khoan, mũi khoan…) khoan vào đất với đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo thiết
kế. Đất trong q trình khoan khơng được lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ kết cấu,
được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết dính (chất kết dính thơng
thường là xi măng hoặc vơi, thạch cao… đơi khi có thêm chất phụ gia và cát).Phương
pháp xử lý bằng cọc đất - xi măng khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống
lưới có đường kính thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cột được thiết kế và các xi lơ chứa
xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm2. Các máy khoan của Thuỵ
Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu đạt đến 35 m và tự động điều chỉnh định vị
cần khoan luôn thẳng đứng. Trong quá trình khoan lưỡi được thiết kế để trộn đất và xi
Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 16 -


Luận văn thạc sĩ

GVHD: TS. Trần Xuân Thọ

măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều tạo thành những cọc đất xi măng đường kính 60 cm. Thời gian khoan cho một bồn có đường kính 34 m từ 45 - 60
ngày.
Quá trình phun hoặc bơm chất kết dính để trộn với đất trong hố khoan, tuỳ theo yêu
cầu có thể được thực hiện ở cả hai pha khoan xuống và rút lên của mũi khoan hoặc chỉ
thực hiện ở pha rút mũi khoan lên. Để tránh lãng phí xi măng, hạn chế xi măng thốt ra
khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường thông thường khi rút mũi khoan lên cách độ cao
mặt đất từ 0.5m đến 1.5m người ta dừng phun chất kết dính, nhưng đoạn cọc 0.5m đến
1.5m này vẫn được phun đầy đủ chất kết dính là nhờ chất kết dính có trong đường ống
tiếp tục được phun hoặc bơm vào hố khoan.
Khi mũi khoan được rút lên khỏi hố khoan, trong hố khoan còn lại đất đã được trộn
đều với chất kết dính dần dần đơng cứng tạo thành cọc xi măng đất.
Trình tự cơng nghệ thi cơng minh họa theo các hình vẽ sau:

Bước 1: Định vị thiết bị thi công

Bước 2: Khoan hạ đầu phun

Bước 3: Khoan trộn và kéo dần đầu khoan Bước 4: Hoàn thành một cọc ximăng đất
Học viên : Đặng Minh Hoàn

- 17 -