Nghiên cứu ứng dụng cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật xử lý nền đường dẫn vào cầu

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

BÙI HOÀNG DUY

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐÁ KẾT HP
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG DẪN
VÀO CẦU

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 … NĂM 2008.


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. NGUYỄN MINH TÂM

Luận văn thạc só được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 13 tháng 01 năm 2009

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 . . . tháng . . . . năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ tên học viên: BÙI HOÀNG DUY
Phái: NAM
Ngày tháng năm sinh: 12/04/1982
Nơi sinh: GIA LAI
Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô và đường thành phố.
MSHV: 00106005.
I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐÁ KẾT HP VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU.
II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1.
NHIỆM VỤ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐÁ KẾT HP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT XỬ LÝ
NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU.
2.
NỘI DUNG.
Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Tổng quan về sự làm việc của cọc đá và vải địa kỹ thuật.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán cọc đá và vải địa kỹ thuật .
Chương 4: Phân tích ổn định đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cọc đá kết hợp vải địa

kỹ thuật – ứng dụng cho công trình thực tế.
Phần kết luận và kiến nghị.
III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008
IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/12/2008
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
Ngày………tháng……… năm 2008

TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH.

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH.


Tóm Tắt
Một số cơng trình cầu đường đã và đang trong quá trình khai thác sử dụng
đều bộc lộ một nhược điểm tồn tại khá phổ biến đó là hiện tượng lún hai bên đầu
cầu. Độ lún lệch giữa đường và cầu là một vấn đề chính gây ra sự không êm thuận
khi các phương tiện đi vào cầu , dễ làm cho người điều khiển phương tiện mất kiểm
soát và gây tai nạn.
Luận văn hướng tới việc gia cố nền đường dẫn vào cầu bằng cọc đá kết hợp
vải địa kỹ thuật. Ứng dụng giải pháp cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật để xử lý nền
đường vào cầu số 1 cơng trình đường Cổng Đỏ - Huyện Nhơn Trạch – Tỉnh Đồng
Nai. Nội dung chính của luận văn là tập trung nghiên cứu lý thuyết tính tốn, phân

tích ổn định và biến dạng của cơng trình khi sử dụng giải pháp cọc đá kết hợp vải
địa kỹ thuật.
Qua kết quả phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn và cân bằng giới
hạn rút ra được một số kết quả sau: Độ lún tổng thể cơng trình giảm đáng kể và hệ
số ổn định của cơng trình đảm bảo yêu cầu, tỷ số diện tích thay thế as càng lớn thì
chuyển vị cơng trình càng nhỏ và hệ số ổn định của cơng trình càng lớn. Giải pháp
gia cố có nhiều ưu điểm, có thể ứng dụng cho các cơng trình có các thơng số địa
chất tương tự.


Summary
Most of constructions of bridge and road have been used that often occured
the settlement at the approach roadway. The Differential settlement between the
bridge and road is a principal problem which causes the danger.
This thesis is aimed at studying the method of soil improvement to the
approach roadway by stone column combined with geotextile fabric. The approach
roadway of no.1 bridge of Cong Do road - Nhon Trach district - Dong Nai Province
is applied for the analysis.
The main content of this thesis is focused on researching the theory to
analyse stability and deformation of the structure. From the process of analysis by
Finite Element Method (FEM) and limit equilibrium method to give result as the
settlement of structure to decrease much and the stability factor to ensure; The area
replacement ratio as to increase so the settlement of structure to decrease and the
stability factor to increase. The method of soil improvemet by stone column
combined with geotextile fabric has many good points and can be used for the same
geological conditions.


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy TS. Trần Xuân Thọ đã giúp đỡ, tận tình

hướng dẫn và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn
Cầu đường 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 tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến những người bạn, đồng nghiệp
và người thân trong gia đình, những người đã thông cảm, động viên và chia sẻ
những khó khăn với tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn
chế và thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của quý Thầy Cô giáo và bạn bè
đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn.
HV Bùi Hoàng Duy


MỤC LỤC
Trang
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề

01

1.2. Mục đích nghiên cứu

02

1.3 . Nội dung sẽ nghiên cứu

02

1.4. Phương pháp nghiên cứu

03

1.5. Ý nghĩa khoa học

04

1.6. Hạn chế của đề tài

04

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐÁ VÀ VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT
2.1. Đặc trưng nền đường dẫn vào cầu

05

2.2. Nguyên nhân gây lún

06

2.3. Tổng quan về sự làm việc của cọc đá

09

2.4. Tổng quan về vải địa kỹ thuật

17

2.5. Nhận xét

21

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC ĐÁ VÀ VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT
3.1. Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc đá

22

3.2. Cơ sở tính tốn ổn định mái dốc của đất hỗn hợp

40

3.3. Các dạng sơ đồ gia cố

43

3.4. Cơ sở thiết kế lớp vải địa kỹ thuật gia cường

49

3.5. Nguyên lý cơ học của sự truyền tải trọng thẳng đứng khi nền đất được gia cố
bằng cọc đá kết hợp với vải địa kỹ thuật

52

3.6. Nhận xét

55

Chương 4: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU ĐƯỢC XỬ
LÝ BẰNG CỌC ĐÁ KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT - ỨNG DỤNG CHO
CƠNG TRÌNH THỰC TẾ
4.1. Đặt vấn đề

56

4.2. Mơ tả cơng trình

56

4.3. Phân tích bằng phương pháp giải tích

60

4.4. Phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn

71

4.5. Kết quả thu được từ q trình phân tích

100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


1

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Trong thời kỳ ngày nay, đất nước ta ngày càng phát triển lớn mạnh về mặt

kinh tế và xã hội, do đó địi hỏi trình độ cơ sở hạ tầng kỹ thuật phải phát triển mạnh
hơn. Nhiều cơng trình cầu đường được xây dựng, kết nối các vùng kinh tế, tạo điều
kiện thuận lợi cho việc giao thương. Mặt khác, trong tương lai tại một số đô thị của
ta, mật độ dân số sẽ tăng cao và lưu lượng xe lưu thông sẽ tăng và nhu cầu xây dựng
nhiều đường đi trên cao càng bức thiết hơn.
Tuy nhiên, một số cơng trình cầu đường đã và đang trong quá trình khai thác
sử dụng đều bộc lộ một nhược điểm tồn tại khá phổ biến đó là hiện tượng lún lệch
hai bên đầu cầu. Loại lún lệch này là trở ngại lớn trong lưu thông. Độ lún lệch giữa
đường và cầu là một vấn đề chính gây ra sự không êm thuận khi các phương tiện đi
vào cầu (gây nẩy, xóc đột ngột), dễ làm cho người điều khiển phương tiện mất kiểm
soát và gây tai nạn. Mức độ nguy hiểm tùy thuộc vào độ lún lệch tại mỗi cơng trình.
Đồng thời phát sinh hàng loạt vấn đề khác như: làm giảm năng lực khai thác
của công trình do phải hạn chế tốc độ khi lưu thơng qua những vị trí lún lệch, làm
tăng mức độ hao phí (về nhiên liệu và hao mịn máy móc) của các phương tiện giao
thông do phải vượt qua những trở ngại trên.
Những biện pháp đối phó thơng thường để giảm thiểu sự lún lệch chỉ mang
tính chất là một loại giải pháp thay thế.
Trên thực tế có rất nhiều cơng trình qua một thời gian sử dụng ngắn thì đã
xuất hiện hiện tượng lún lệch và người ta thường dùng một giải pháp là đào bỏ lớp
mặt ở trên của phần cấu trúc, sau đó thảm lại bằng các lớp bêtơng nhựa. Tuy nhiên,
cách sửa chữa này địi hỏi chi phí cao và chỉ mang tính chữa cháy. Bởi vì những
giải pháp kiểu như thế, trước hết làm tăng tổng vốn đầu tư sửa chữa xây dựng lên

2

rất cao và mất thời gian lâu dài. Mặt khác, vấn đề mỹ quan của cơng trình thì khơng
thể nào đảm bảo yêu cầu.
Trước những sự cố của đường dẫn vào cầu được nêu ở trên, cùng với sự phát
triển ngày càng cao của xã hội, nhiều cơng trình cầu đường được xây dựng nhiều
hơn nên vấn đề cần giải quyết ở đây là tìm giải pháp hạn chế sự lún lệch giữa đường
dẫn và cầu, tạo sự êm thuận và mỹ quan cho cầu.
Do vậy tác giả chọn đề tài luận văn là : “ Nghiên cứu ứng dụng cọc đá kết
hợp vải địa kỹ thuật để xử lý nền đường dẫn vào cầu ” .
1.2

Mục đích nghiên cứu
Thơng qua việc nghiên cứu, so sánh, phân tích các mơ hình tính tốn giải

tích, cũng như phần mềm máy tính sẽ chứng minh tính phù hợp của phương án thi
cơng cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật xử lý nền đường dẫn vào cầu.
Chính vì vậy mục tiêu luận văn là tập trung nghiên cứu lý thuyết tính tốn,
phân tích ổn định và biến dạng của cơng trình khi sử dụng giải pháp cọc đá kết hợp
vải địa kỹ thuật.
Nghiên cứu xem xét ứng dụng cho một cơng trình đường dẫn vào cầu số 1 tại
Km 1+623.5 thuộc công trình Đường từ chợ Phú Hữu đến đường Cổng Đỏ - huyện
Nhơn Trạch - Tỉnh Đồng nai.
1.3

Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu sẽ được phân bố thành 4 chương như sau:
Chương 1: Mở đầu
Tính cấp thiết, xác định mục tiêu nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương

pháp nghiên cứu và ý nghĩa khoa học của luận văn.
Chương 2: Tổng quan về sự làm việc của cọc đá và vải địa kỹ thuật
Tìm hiểu bản chất và tính năng kỹ thuật của cọc đá và vải địa kỹ thuật. Đánh
giá khả năng sử dụng cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật xử lý nền đường dẫn vào cầu.


3

Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật
Nêu lý thuyết tính tốn, nguyên lý thiết kế hệ nền được gia cố bằng cọc đá
kết hợp vải địa kỹ thuật.
Chương 4: Phân tích ổn định nền đường dẫn vào cầu được xử lý bằng
cọc đá kết hợp vải địa kỹ thuật
Tính tốn, phân tích bài tốn bằng phương pháp giải tích và phương pháp
phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm plaxis. Từ đó, so sánh và đánh giá ổn định và
biến dạng của nền đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cọc đá kết hợp vải địa kỹ
thuật.
Kết luận và kiến nghị
Từ kết quả nghiên cứu và phân tích, tác giả rút ra các kết luận về ưu khuyết
điểm của giải pháp gia cố và khả năng ứng dụng cho thực tế.
1.4

Phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp các tài liệu liên quan đến lý thuyết tính tốn và cơng nghệ thi cơng

cọc đá và vải địa kỹ thuật.
Phân tích ưu, nhược điểm của cọc đá và vải địa kỹ thuật, đồng thời xem xét
khả năng kết hợp giữa chúng.
Sử dụng phần mềm Plaxis để mơ phỏng mơ hình tính tốn và tiến hành phân

tích ổn định và biến dạng của cơng trình được xử lý bằng cọc đá kết hợp với vải địa
kỹ thuật.
Dựa vào các kết quả phân tích thu được tác giả sẽ xem xét đưa ra những
đánh giá, kết luận.
1.5

Ý nghĩa khoa học
Dựa vào các kết quả thu được, tác giả phân tích, so sánh và đánh giá ổn định

và biến dạng nền đường dẫn vào cầu được xử lý bằng cọc đá kết hợp vải địa kỹ
thuật và sẽ đưa ra các ưu và nhược điểm của phương pháp này. Với những kết quả


4

đạt được có thể cho phép cải thiện những giải pháp xử lý nền đường dẫn vào cầu
hiện nay.
1.6

Hạn chế của đề tài nghiên cứu
Đề tài chưa đề cập đến những vấn đề sau:
- Không xét đến sự làm việc tổng thể của đường dẫn và cầu (xem như mố là

khung cứng khơng có chuyển vị xoay và khơng ảnh hưởng gì đến nền đường dẫn).
- Ảnh hưởng của phương pháp tạo cọc.


5

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐÁ VÀ
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
2.1

Đặc trưng nền đường đầu cầu
Nền đường dẫn thường làm việc trong điều kiện ngập nước hai bên, về phía

thượng lưu mực nước ngập cao hơn về phía hạ lưu. Do có sự chênh lệch mực nước
giữa hai phía nền đường nên trong nền đường sẽ có hiện tượng nước ngấm từ phía
mái dốc này sang mái dốc bên kia. Quá trình thẩm thấu nước vào nền đường khi
nước lên và từ nền đường chảy ra khi nước xuống, có thể hình dung như sau:
Khi lũ về mực nước dâng cao, nước sẽ thấm từ hai bên mái dốc vào, đất nền
đường sẽ được nén chặt thêm và như vậy nền đường sẽ được ổn định. Trái lại khi
nước bắt đầu rút, nước từ trong nền đường sẽ chảy ra ngoài và độ chặt của đất nền
sẽ giảm, đất ở mái taluy bị xói rửa. Trong tính toán kiểm tra ổn định nền cần kể
thêm lực thuỷ động. Tóm lại, giai đoạn nước rút là giai đoạn phá hoại sự ổn định
của nền, nên sẽ tính tốn ổn định chống trượt nền đường trong giai đoạn này.
Nền đường dẫn thường đắp trên móng đất yếu, vì vậy khi thiết kế phải kiểm
tra sự ổn định của móng và tính tốn độ lún của nó để đảm bảo nền đường làm việc
bình thường
Nền đường dẫn làm việc trong điều kiện bị sóng thường xuyên uy hiếp phá
hoại mái dốc nền đường. Đặc biệt nước ta là nước có nhiều bão và gió lớn thì càng
phải chú ý các biện pháp chống phá hoại nền đường.
2.2

Nguyên nhân gây lún đường dẫn vào cầu
Một số hình ảnh thể hiện sự lún lệch của đường dẫn vào cầu:


6

Hình 2-1: Lún đường đầu cầu của cầu Văn Thánh

Hình 2-2: Lún đường đầu cầu của cầu Bàn Thạch (Đà Nẵng)


7

Hình 2-3: Lún đường đầu cầu của cầu Vĩnh Điện (Đà Nẵng)
2.2.1 Sự nén chặt của nền đắp trong quá trình khai thác
Hầu hết cao độ hồn thiện của đường dẫn vào cầu được thiết kế bằng với cao
độ bản mặt cầu. Qua một thời gian khai thác sử dụng, dưới tác dụng của tải trọng xe
cộ, nhất là tải trọng trùng phục làm cho nền đường đắp ngày càng nén chặt lại, từ đó
xuất hiện độ lún lệch. Bởi vì có sự chênh lệch độ cứng của cầu và đường.
2.2.2 Độ lún của nền đất dưới nền đắp
Tải trọng xe là tải trọng động, tải trọng nền đắp là tải trọng tĩnh, dưới tác
dụng đồng thời của hai loại tải trọng này đẩy nhanh tốc độ cố kết của nền đất dưới
nền đắp gây ra hiện tượng lún lệch.
2.2.3 Nguyên nhân từ giải pháp thiết kế thi công
Độ lún quá mức có thể xảy ra một cách đơn giản từ giải pháp thiết kế không
phù hợp hoặc thi công không đúng yêu cầu kỹ thuật


8

Về giải pháp thiết kế: Việc lựa chọn kết cấu mố cầu phù hợp với địa hình
tại vị trí cơng trình làm cho phần đất phía bên dưới mố cầu di chuyển về phía bờ
sơng dẫn đến nền đường lún dần gây ra độ lún lệch.
Về giải pháp thi công: Thiết bị thi công không phù hợp, thi công không
đúng với các yêu cầu kỹ thuật cũng là nguyên nhân gây lún lệch.

Một số nguyên nhân khác trong vấn đề giải pháp thi cơng là cơng trình cầu
thường được thi cơng trước, mặt khác móng mố trụ cầu được thi cơng trên nền
móng vững chắc, độ lún của cơng trình cầu được giới hạn đến mức độ nhỏ nhất,
trong khi đó, cơng trình đường dẫn vào cầu thi cơng sau, nền đường chỉ mới cố kết
được một phần, độ lún nền đường chưa đạt đến độ lún cuối cùng. Do đó, khi đưa
cơng trình vào khai thác sử dụng thì sau một khoảng thời gian nền đường dẫn vào
cầu tiếp tục lún xuống dẫn đến hiện tượng lún lệch.
2.2.4 Hệ thống thốt nước kém
Việc bố trí thốt nước cơng trình cầu được thơng qua hệ thống thốt nước đặt
ở hai bên bản mặt cầu sát với lề người đi, một phần nước thoát dọc theo độ dốc cầu.
Khi hệ thống thốt nước của cơng trình cầu hư hỏng hoặc do tính tốn bố trí khơng
đủ làm cho lượng nước đổ dồn về cả hai bên đầu cầu. Nước sẽ thấm vào vị trí tiếp
giáp giữa đường và cầu làm cho độ ẩm nền đường tăng lên, khả năng chịu tải của
nền đường giảm xuống. Tải trọng tác dụng thường xuyên làm xuất hiện độ lún lệch.
Như vậy có thể rút ra một số nguyên nhân chủ yếu gây ra độ lún lệch như
sau:
- Hiệu quả đầm nén nền đường kém, nền đất yếu dưới nền đắp không được
xử lý triệt để.
- Hệ thống thoát nước kém.
- Điểm nối tại vị trí đường và cầu khơng tốt làm nước thấm vào.


9

2.3

Tổng quan về cọc đá

2.3.1 Giới thiệu chung về cọc đá
Từ những năm 1960 người ta đã bắt đầu áp dụng kỹ thuật làm cọc đá để gia

cố các nền đất yếu bằng đất sét hoặc á sét.
Cọc đá được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới như Anh, Pháp, Thái Lan,
Malaysia…Nhiều nghiên cứu về sự cải thiện đất nền của cọc đá đã được ứng dụng
vào thực tế của các nước trên thế giới như :
Cơng trình gia cố nền móng của trạm năng lượng ở Lincolnshire, Anh Quốc.
Bố trí cọc đá theo lưới hình tam giác khoảng cách các cạnh là 1,8m. Và giải pháp đã
có tác dụng đảm bảo độ ổn định của cơng trình [15].

Hình 2-4: Ứng dụng cọc đá ở Lincolnshire, Anh Quốc


10

Cọc đá thi công theo phương pháp đầm nén được áp dụng gia cố cho cơng
trình Kampung Pakar Site, Malaysia và dự án Steinaker Dam Modification Project,
Utab [16].
Cọc đá được ứng dụng gia cố nền móng cho dự án The project of Damasta
intersection (Đường cao tốc từ Athens đến Thessaloniki), thi công theo phương
pháp đầm rung động. Kết quả thu được có tính ứng dụng cao, độ lún cơng trình
giảm đáng kể. Với số liệu cọc đá và địa chất như sau [17]:

Hình 2-5: Mặt bằng và số liệu cọc đá


11

Hình 2-6: Số lượng cọc và địa chất áp dụng

Ở Pháp, chủ yếu dùng cọc đá để gia cố nền móng cho một số cơng trình
mang tính cục bộ như: nhà cao tầng, xilô, hay đường dẫn vào cầu…Do giá thành

còn cao.


12

Ở Việt Nam gần như chưa thấy ứng dụng cọc đá rộng rãi và nhiều nghiên
cứu chỉ mang tính tìm hiểu. Chưa thấy ứng dụng nhiều cho thực tế.
Một số luận văn cao học trước đây ở Việt Nam ( Cụ thể Trường ĐH Bách
Khoa TP HCM) đã có một số luận văn nghiên cứu về cọc đá để gia cố cho nền
móng cơng trình như:
+ Tác giả Phùng Văn Phong với đề tài “Nghiên cứu các giải pháp,
công nghệ trong xử lý gia cố nền móng cơng trình cho đất đắp vùng lấn biển”, Luận
văn cao học năm 2005, đã nghiên cứu các lý thuyết tính tốn cọc đá và phương
pháp thi công cọc đá bằng công nghệ đầm sâu rung động, đem ứng dụng giải pháp
này tính tốn cho thực tế cơng trình cảng biển Dung Quất. Cơng trình giảm đáng kể
độ lún từ 100mm xuống cịn 30mm sau khi gia cố. Kết luận tác giả khuyến khích
nên dùng giải pháp cọc đá với công nghệ đầm sâu rung động để xử lý các nền đất
đắp lấn biển.
+ Tác giả Vũ Đức Tiến với đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp xử lý
nền cho phần đường sắt mở rộng”, Luận văn cao học năm 2004; Tác giả Vũ Đức
Tiến tổng hợp một số phương pháp xử lý nền đất yếu như : cọc cát, bấc thấm, cọc
đất nhồi ximăng và cả cọc đá balát để tính tốn xử lý cho nền đường sắt mở rộng,
Cuối cùng tác giả so sánh thơng số tính tốn và chọn giải pháp cọc đất nhồi ximăng
để cải tạo nền đường sắt mở rộng ( do cho độ lún ít hơn và tốc độ cố kết nhanh).
+ Tác giả Phan Võ Thu Phong với báo cáo “Ứng dụng cọc đá để gia
cố nền đắp cao trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam” tại Hội nghị khoa học và
công nghệ lần 10 tại trường ĐH Bách Khoa TP HCM năm 2007, cũng nêu lên một
số cơ sở lý thuyết tính tốn cọc đá, sau đó tính tốn gia cố cọc đá bằng nhiều cơ sở
khác nhau, rút ra kết luận là tính tốn cọc đá theo lý thuyết của Priebi là chính xác
hơn cả.

Qua các nghiên cứu của các tác giả nói trên và trong điều kiện thực tế ở việt
nam, Tác giả thấy chưa có nghiên cứu nào xét đến ảnh hưởng của cường độ vải địa
kỹ thuật khi trải lớp vải lên đầu cọc để tăng khả năng mang tải của cọc đá và tăng
độ ổn định của cơng trình, từ đó Tác giả đề xuất hướng nghiên cứu của luận văn là


13

xét ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật với cọc đá trong việc xử lý nền đường dẫn vào
cầu.
Cọc đá lúc đầu được phát triển, như mọi loại cọc khác, chủ yếu nhằm để đỡ
tải trọng nén xuống. Tuy nhiên, sức chịu tải của cọc đơn hoặc nhóm cọc đá khá hạn
chế vì chúng hay bị phình. Có thể làm tăng sức chịu tải của cọc đá bằng cách gia
cường thêm vải hoặc hoặc lưới địa kỹ thuật, ở dạng tấm hoặc bao nhằm hạn chế
hiện tượng đầu cọc bị phình ra. Một nhóm nhỏ cọc đá có thể bị phá hoại theo nhiều
kiểu, từ kiểu đâm thủng đơn giản đối với cọc ngắn, kiểu phá hủy do nén dọc trục
đối với các cọc dài, đến kiểu bị oằn do cắt của các cọc đá ngoại vi. Nhưng chúng
nhiều khi lại là một giải pháp kinh tế thay cho phương án nhóm cọc khá đắt tiền.

Hình 2-4: Thi cơng cọc đá


14

Hình 2-5: Cọc đá sau khi thi cơng xong

Hình 2-6: Cọc đá được lấy mẫu


15

Trong phạm vi đề tài, chỉ nghiên cứu ứng dụng sự làm việc của cọc đá kết
hợp vải địa kỹ thuật để gia cường nền đường dẫn vào cầu.
Trong số các biện pháp gia cố ngồi trời, có lẽ cọc cát hoặc cọc đá là vạn
năng nhất. Chúng trước hết giúp gia cường nền và tiêu thốt nước, sau đó còn giúp
cải thiện sức bền và đặc điểm biến dạng của đất yếu sau khi thi công và tái cố kết.
Cọc đá, thay thế cho một phần đất yếu lấy đi, làm tăng dung trọng của đất,
tiêu thoát nhanh lượng áp lực nước lỗ rỗng dư, làm việc như những kết cấu khoẻ,
cứng chắc và chịu được ứng suất cắt lớn hơn. Cọc đá có thể áp dụng cho nhiều kiểu
loại đất khác nhau, từ các loại cát rời đến đất sét yếu và các loại đất hữu cơ. Cọc đá
rất kinh tế kể cả khi phải chịu tải ở mũi cọc.
Chúng được thi công bằng các biện pháp như thay – rung, cọc cát đầm, cọc
đá đóng và thậm chí đầm nặng. Cọc đá đóng đồng thời cũng có thêm tác dụng của
đầm nặng vì thực chất chúng được chất tải trước.
Cải thiện nền đất bằng cọc đá cũng là một trong những biện pháp phổ biến
nhất để giảm thiểu nguy cơ hoá lỏng của các nền cát rời và lún do động đất gây ra.
Nền đất chủ yếu gồm cát hoặc bột đều hạt, bão hoà, tức là dễ bị hố lỏng nhất, cũng
là loại nền đất có thể cải thiện được bằng cọc đá bằng các biện pháp đầm rung hoặc
thay – rung. Trong trận động đất Loma Prieta gần đây (Mitchell và Wentz, 1991)
người ta đã không thấy các nền đất được cải thiện bằng cọc đá bị hư hại.
Các loại Cọc đá triệt giảm nguy cơ hoá lỏng bằng cách tránh gia tăng áp lực
nước lỗ rỗng, tạo đường thoát nước, tăng sức bền và độ cứng của nền đất. [1]

Một số hình ảnh thi công cọc đá:


16

Hình 2-7: Khoan tạo lỗ

Hình 2-8: Đổ vật liệu đá vào lỗ thông qua phễu


17

Hình 2-9: Đầm rung vật liệu đá trong lỗ

Hình 2-10: Cọc đá sau khi hoàn thành