Nghiên cứu ổn định và biến dạng của công trình đường cấp iii trên đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông cửu long

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ chí minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----o0o------

NGUYỄN VĂN DŨNG

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA
CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP III TRÊN ĐẤT YẾU
VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
Chuyên Ngành
Mã Số Ngành

: Công Trình Trên Đất Yếu
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8 – 2004


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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc
ooOoo

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN DŨNG
NGÀY THÁNG NĂM SINH: 14 - 06 -1978
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

PHÁI: NAM
NƠI SINH: QUẢNG NGÃI
MÃ SỐ: 31.10.002

I-TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP III TRÊN
ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ổn định và biến dạng của công trình đường cấp III trên đất yếu và lũ
lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
2. NỘI DUNG:
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về các thành công và sự cố các nước ngoài và trong nước
của công trình đường trên đất yếu ở và ngập lũ.
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu và điều kiện ngập lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 3: Nghiên cứu các phương pháp cấu tạo đường trên đất yếu và ngập lũ sâu ở
Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định cho công trình đường trên đất yếu ở
Đồng Bằng Sông Cửu Long.

Chương 5: Nghiên cứu phương pháp tính toán về biến dạng đối với công trình đường
trên đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán cho công trình đường trên đất yếu ở

Đồng Bằng Sông Cửu Long.
PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Nhận xét, kết luận và kiến nghị.
III.
IV.
V.
VI.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
HỌ VÀ TÊN THẦY HƯỚNG DẪN 1
HỌ VÀ TÊN THẦY HƯỚNG DẪN 2

:
9 -2- 2004
:
10-8-2004
: TS. LÊ BÁ KHÁNH
: Th.S. NCS. PHẠM VĂN HÙNG


THẦY HƯỚNG DẪN 1

THẦY HƯỚNG DẪN 2

CHỦ NHIỆM NGÀNH

TS. LÊ BÁ KHÁNH

Th.S PHẠM VĂN HÙNG

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

HÁN

Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

PHÒNG QUẢN LÝ KHOA HỌC – SAU ĐẠI HỌC

Ngày tháng năm 2004
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


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

Thầy hướng dẫn 1:

TS. LÊ BÁ KHÁNH

Thầy hướng dẫn 2:

ThS.NCS. PHẠM VĂN HÙNG

Thầy chấm nhận xét 1:

Thầy chấm nhận xét 2:

Luận Văn Thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 06 tháng 09 naêm 2004


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn Tất Cả Các Thầy Cô Giáo Ngành Cao Học Công Trình
Trên Đất Yếu đã giành nhiều thời gian để truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm của
mình qua các bài giảng mà em vinh dự được tiếp thu. Tri thức đó sẽ giúp em hiểu biết
để trưởng thành, vững vàng hơn rất nhiều trong cuộc sống và công tác thực tế sau này,
đồng thời tạo điều kiện cho em hòan thành tập luận văn .
Xin chân thành cảm ơn Thầy chủ nhiệm ngành : Giáo Sư - Tiến Só Khoa Học Lê
Bá Lương, đã hỗ trợ em hòan thành tốt luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tiến Só Lê Bá Khánh đã dành nhiều thời gian đọc
và hướng dẫn những vấn đề quan trọng để em hoàn thành tập luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Ths. Phạm Văn Hùng đã nhiệt tình chỉ dẫn nhiều
vấn đề quan trọng để hòan thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phó Khoa Xây Dựng: Tiến Só Châu Ngọc Ẩn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Quản Lý Bộ Môn của Ngành: ThS. Võ Phán.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường và Phòng Quản Lý Khoa Học
– Sau Đại Học đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp em trong suốt quá trình học tập và thực
hiện tập luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các bạn đồng khóa- đồng nghiệp cùng các thành viên
trong gia đình đã dành nhiều thời gian, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ và cộng tác
nhiệt tình trong quá trình học tập, công tác để tác giả hòan thành tập luận văn .


ESSAY SUMMARIZATION

Along with the construction and improvement of car road on the whole

country, the construction of some strecth of roads over soft land area is popular
nowadays especially in Cuu Long Delta River. Many of roads were treated
succesfullly, but there are also some regretable break-downs. In recent years,
some symbolic break-downs have happened for example : national roads were
gone up and down , foundations had sunk continously.
Graduating essay topic’s name is “ Research Of Stablization And
Varriation Of The Level III Road Construction On Soft Land And Flooded
Area In Cuu Long Delta River “.
The purpose of essay is giving some suitable composition solutions for the
low road and high road construction leading to bridge project on soft land
foundation.
The content of essay : “ Explaining successes and failures of projects on
soft land area in Viet Nam and foreign countries. Investigating and evaluating
soft land in Cuu Long Delta River . Collecting and giving out resonable solutions
for level III road project on soft land area. Researching theory and calculating
the stablization and varicution for a symbol road project.
For checking and calculation , writer had used computer programe “ Slope
and Plaxis”.
Content of essay includes 176 pages and index .The essay was divided
into 3 parts, 7 chapters, also using references in and out of country.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Cùng với việc xây dựng, cải tạo đường ôtô trên khắp đất nước, việc xây
dựng các đọan nền đắp qua vùng đất yếu ngày càng trở nên phổ biến ở Việt
Nam đăc biệt vùng đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long . Trong đó có nhiều
đọan đã được xử lý thành công nhưng cũng không ít đọan đã xảy ra những sự cố
đáng tiếc. Trong vài năm gần đây nhiều sự cố xảy ra mà điển hình là một số
đọan đường bị trượt trồi, hay lún quá nhiều và kéo dài, trên một số đọan của
công trình quốc gia.

Đề tài luận văn tốt nghiệp “ Nghiên Cứu Ổn Định Và Biến Dạng Công
Trình Đường Cấp III Trên Đất Yếu Và Lũ Lụt Ở Đồng Bằng Sông Cửu
Long”.
Mục đích của luận văn là đưa ra giải pháp cấu tạo hợp lý cho công trình
đường đắp thấp và đường đắp cao dẫn vào công trình cầu trên nền đất yếu.
Nội dung của luận văn : Trình bày các thành công và thất bại trong các
trình đắp trên đất yếu ở Việt Nam và các nước ngòai. Khảo sát và đánh giá đất
yếu ở đồng bằng sông Cửu Long.Tổng hợp và đưa ra các giải pháp hợp lý cho
công trình đường cấp III trên đất yếu. Nghiên cứu lý thuyết và tính tóan ổn định
và biến dạng cho một công trình đường cấp III tiêu biểu .
Việc tính tóan ổn định và biến dạng cho công trình đường trên đất yếu
trong luận văn tác giả sử dụng chương trình máy tính (Slope và Plaxis) để tính
tóan và kiểm tra .
Nội dung luận văn bao gồm 176 trang và phần phụ lục nghiên cứu tính
tóan, được chia làm ba phần, bảy chương, có sử dụng tài liệu tham khảo trong và
ngoài nước.


MỤC LỤC
Nhiệm vụ Luận Văn Thạc Só
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu .................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài................................................................................ 2

Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về các thành công và sự cố ở các nước ngoài và
trong nước của công trình đườngtrên đất yếu và ngập lũ
1.1 Các nghiên cứu trong và ngoài nước ............................................................... 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................... 3
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở các nước ...................................................... 4

1.2. Một số công trình bị sự cố .............................................................................. 7
1.3. Các nghiên cứu về tính toán ......................................................................... 12
1.4 Khái quát các phần mềm phổ biến hiện nay ................................................ 14
Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu đất yếu trong vùng ngập lũ sâu ở đồng Bằng Sông Cửu
Long có liên quan đến đề tài.

2.1. khái quát về điều kiện địa chất ................................................................... 17
2.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................... 17
2.1.2. Điều kiện địa hình: ......................................................................... 17
2.1.3. Điều kiện thổ nhưỡng: ................................................................... 17
2.1.4. Điều kiện khí hậu và khí tượng:..................................................... 18
2.1.5. Về địa chất thủy văn: ..................................................................... 19
2.2. Điều kiện địa chất công trình ...................................................................... 20
2.2.1..Về địa tầng:.................................................................................... 20
2.3. Phân bố đất yếu ở ĐBSCL: .......................................................................... 21


2.4. Các đặc trưng cơ lý cơ bản : ......................................................................... 24
2.4.1. Cơ chế lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long:....................................... 25
2.4.2 Phân vùng lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long .................................. 25
2.5. Cơ sở lý thuyết thống kê: ............................................................................. 28
2.5.1. Các trị số tiêu chuẩn : .................................................................... 28
2.5.2 Các chỉ tiêu tính toán ..................................................................... 29
2.5.3. Kiểm tra việc phân lớp và độ chính xác ....................................... 30
2.6 Tính toán thống kê......................................................................................... 31
2.6. 1. Xác định các chỉ tiêu cơ lý cho lớp 1 .......................................... 31

2.6.2. Xác định các chỉ tiêu cơ lý cho lớp 2: ........................................... 33
2.6.3.Xác định các chỉ tiêu cơ lý cho lớp 3: ............................................ 34
Chương 3: nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lý cho đường cấp III có cấp kỹ thuật
60 trên đất yếu ở ĐBSCL trong điều kiện ngập lũ sâu.
3.1 Các tiêu chuẩn liên quan đến đường cấp III ................................................ 38
3.2 . Chiều cao đắp nền đường trên đất yếu....................................................... 39
3.2.1 Chiều cao tối thiểu hmin : ................................................................. 39
3.2.2 Chiều cao tối đa hmax : ..................................................................... 41
3.3. Xác định độ dốc mái taluy nền đất đắp : ...................................................... 43
3.4. Xác định đất đắp nền đường và độ chặt của nó: .......................................... 46
3.4.1. Đất đắp nền đường: ........................................................................ 46
3.4.2. Độ chặt của đất đắp nền đường: .................................................... 47
3.5. nh hưởng của các yếu tố gây ẩm : ............................................................. 49
3.5.1 nh hưởng của trạng thái ẩm : ..........................................................49
3.5.2 Quá trình biến cứng......................................................................... 51
3.6. Tính ảnh hưởng của xói lở đến mái taluy nền đường .................................. 53
3.6.1.Tính toán xói lở : ............................................................................. 53
3.6.2.Các giải pháp gia cố : ..................................................................... 54
3.7. Các giải pháp gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp ................................ 57
3.7.1 Giải pháp đệm cát: .......................................................................... 58
3.7.2 Giải pháp bệ phản áp:..................................................................... 60
3.7.3 Giải pháp lưới cừ tràm ngang.......................................................... 64
3.7.4 Giải pháp vải địa kỹ thuật:.............................................................. 65
3.7.5 Giải pháp cừ tràm đứng .................................................................. 67
3.7.6 Giải pháp sử dụng hệ thống giếng cát: ........................................... 70
3.7.7 Giải pháp bấc thấm ........................................................................ 74


3.7.8 Giải pháp cọc vôi, cọc vôi - ximăng: .............................................. 84
3.8 Một số giải pháp cấu tạo kiến nghị cho nền đường: ..................................... 84

3.8.1 Nền đường đắp qua đồng bằng đắp thấp ....................................... 84
3.8.2 Nền đường đắp cao vào cầu : .................................................... 85

3.9 Kết luận :.............................................................................................. 85
Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định cho đường cấp III trên
đất yếu ở ĐBSCL trong vùng ngập lũ sâu.
4.1.khái niệm chung: ........................................................................................... 94
4.2 Cơ chế phá hoại của nền đường trên nền đất yếu : ....................................... 95
4.3 Nghiên cứu tính toán ổn định: ....................................................................... 97
4.3.1 Những giả thuyết chung: ................................................................ 97
4.3.2 Phương pháp mặt trượt trụ tròn W.Fellenius: ................................. 99
4.3.3 Xét áp lực đẩy nổi cho phân mãnh bị ngập nước:......................... 101
4.3.4 Xét ảnh hưởng của áp lực thủy tónh: ............................................. 102
4.3.5 Xét ảnh hưởng của áp lực thủy động: ........................................... 103
4.3.6 Xét ảnh hưởng vùng cố kết : ........................................................ 104
4.3.7. Xét tác dụng của vải địa kỷ thuật và lưới cừ tràm ngang: ........... 105
4.3.8. Xét tác dụng của bệ phản áp: ...................................................... 107
4.3.9. Xét tác dụng của họat tải. ............................................................ 108
4.4 Phương pháp mặt trượt trụ tròn A.W.Bishop : ............................................. 109
4.4.1 Các giả thiết .................................................................................. 109
4.4.2 Hệ số an toàn : ............................................................................. 110
4.5. Ổn định của mái dốc đất đắp : .................................................................... 110
4.5.1. Phương pháp của Gíao Sư Viện Só N.N Maslov: ......................... 110
4.5.2. Phương pháp xác định dạng cong mặt mái đất: ........................... 112
4.6 Đánh giá ổn định của nền đất...................................................................... 114
4.7 Đánh giá ổn định của nền đất yếu theo tải trọng an toàn .......................... 117
4.8 Đánh giá ổn định nền đất yếu theo tải trọng cho phép ............................... 120
4.9. Đánh giá ổn định của nền đất yếu theo lý thuyết cân bằng giới hạn : ....... 121
4.9.1 Phương pháp Jocghenxon: ............................................................. 125
4.9.2 Phương pháp Mandel và Salen On: .............................................. 126

4.10 Nhận xét và kết luaän: ................................................................................ 127


Chương 5: Nghiên cứu các phương pháp tính biến dạng cho đường cấp III trên đất
yếu ở ĐBSCL trong vùng ngập lũ sâu
5.1 Tính toán độ lún do biến dạng:.................................................................... 129
5.1.1 Xác định vùng hoạt động .............................................................. 129
5.1.2 Xác định độ lún ổn định toàn bộ: .................................................. 129
5.1.3 Tính toán độ lún theo thời gian : ................................................... 135
5.1.4 Xác định mức độ cố kết của nền đất yếu...................................... 138
5.2 Tính toán độ lún do biến dạng từ biến : ...................................................... 142
5.3 Tính toán độ chuyển dịch ngang :................................................................ 145
5.4 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn: ................................ 148
5.4.1 Mô hình phần tử FEM : ................................................................. 148
5.4.2 Phân tích chương trình : ................................................................. 151
Chương 6 Nghiên cứu tính toán ứng dụng cho một công trình đường thực tế trên
đất yếu trong vùng ngập lũ sâu.
6.1 Quy mô và các tiêu chuẩn thiết kế. ............................................................. 160
6.1.1 Các số liệu địa chất công trình: .................................................... 160
6.1.2 Các thông số kỹ thuật về đường. .................................................. 161
6.2 Tải trọng xe tác dụng lên nền đường : ........................................................ 162
6.2.1 :Đường đắp thấp .......................................................................... 164
6.2.2 Đường đắp cao : ............................................................................ 165

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các nhận xét, kết luận và kiến nghị
7.1 Các nhận xét và kết luận: .......................................................................... 170
7.2 Kiến nghị : ................................................................................................. 176
Phụ lục
Tài liệu tham khảo

Tóm tắt lý lịch trích ngang




PREFACE
I.

THE NECESSARY OF THE RESEARCH TOPIC

The Cuu Long River Delta (ÑBSCL) is the main economic region of our
country and plays an important role in ensurance to supply food for whole nation
But the infrastructure development especially traffic system is still under standar,
can not meet requirement of the industrialize and modernization of ÑBSCL
In recent years, flood of the Mekong river has continuously made damages to
the material base, having bad effects to living activities and production of the
residents in here.

Therefore, one of the strategy of our goverment to The Cuu Long River Delta
is existing and staying with flood. Our traffic and transportation section, step by
step, has upgraded road system in order to overcome damages from flood,
stablizing living actives and production of The Cuu Long River Delta’s people.

With specific geographic and terrain features, whole Cuu Long River delta
has soft base, and almost traffic projects had to check about the soil before
designing and constructing. This is a difficult and complex work and also take so
much expense. Actualy, many roads were executed, many base treatment
methods were used but the deeply evaluation about result of each base treatment
method has not carried carefully. This kind of job has strong effects to quality
and price of project.

II.

SETTING UP THE GOAL OF TOPIC RESEARCH:

1. Serperating the distribution of soft soil in flooded eares in ÑBSCL to have
solution to install suitable construction base treatment method.

2. Deviding flood ereas of ÑSCL so that we can have good calculation and
orientation the best utilization of program, base design model and road
sulface, ensuring techique requirements, getting high economic results.

3. Concentrating on reseaching some methods to construct III level roads on
the soft land erea of ÑBSCL in the flooded condition.

4. Reseaching some stable calculation ways for level III road in the soft land
erea of ÑBSCL in deep flooded condition by analysis finite element
method.

5. Reaseach some instable calculation methods for level III road in the soft
land erea of ÑBSCL in deep flooded condition by analysis finite element
method.

6. Reseaching the usages for level III road for car in ÑBSCL where has
deep flooded land erea.
+ The road to bridge with the hieght

5m

+ The road acrossing field land with the height

2m


-1-

MỞ ĐẦU
1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU :
Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng kinh tế trọng điểm của cả
nước và giữ vai trò hết sức quan trọng trong vấn đề bảo đảm an ninh lương thực
quốc gia. Thế nhưng sự phát triển về cơ sở hạ tầng đặc biệt là hệ thống giao
thông còn quá thấp, chưa đáp ứng được yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá
hiện đại hoá ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Trong những năm gần đây, lũ sông Mê Kông liên tiếp gây nhiều thiệt hại
đến cơ sở vật chất, ảnh hưởng xấu đến đời sống sinh hoatï, sản xuất của nhân dân
nơi đây. Trong đó, hệ thống giao thông thiệt hại lớn. Như lún sụt đường, sạt lở
mái taluy…
Chính vì thế mà một trong những chiến lược của Đảng và nhà nước ta đối
với Đồng Bằng Sông Cửu Long là cùng tồn tại với lũ, sống chung với lũ. Ngành
giao thông vận tải đã từng bước đầu tư xây dựng hệ thống cầu đường nhằm khắc
phục hậu quả lũ lụt, đảm bảo ổn định đời sống và sản xuất cho người dân Đồng
Bằng Sông Cửu Long .
Với những đặc điểm về địa hình và địa chất đặc trưng, toàn bộ ĐBSCL có
nền đất yếu, hầu như các công trình giao thông khi thiết kế và xây dựng điều
phải tính toán xử lý nền đất yếu. Đây là công việc khó khăn, phức tạp và kinh
phí đầu tư thường là lớn. Thực tế nhiều tuyến đường đã được xây dựng, nhiều
biện pháp xử lý nền khác nhau đã được thi công, nhưng việc đi sâu đánh giá
hiệu qủa của từng giải pháp xử lý nền chưa được thực hiện đầy đủ. Công việc
này có ảnh hưởng đến đến chất lượng và giá thành của công trình.

-2-

2. XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này cần đạt được là :
1. Phân vùng sự phân bố đất yếu ở vùng ngập lũ ĐBSCL để từ đó có
giải pháp xử lý nền công trình thích hợp .
2. Phân vùng ngập lũ ở ĐBSCL để có cơ sở tính toán, định hướng ,
tối ưu hoá qui hoạch, mô hình thiết kế kết cấu nền, mặt đường hợp
lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đạt hiệu quả kinh tế .
3. Tập trung nghiên cứu một số giải pháp cấu tạo đường cấp III trên
đất yếu ở ĐBSCL trong điều kiện ngập lũ sâu.
4. Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định cho đường cấp III
trên đất yếu ở ĐBSCL trong điều kiện ngập lũ sâu .
5. Nghiên cứu các phương pháp tính toán biến dạng cho đường cấp
III trên đất yếu ở ĐBSCL trong điều kiện ngập lũ sâu .
6. Nghiên cứu ứng dụng cho một công trình đường ôtô cấp III ở Đồng
Băng Sông Cửu Long ngập lũ sâu:
Đường dẫn vào cầu đắp cao

5m

Đường qua đồng bằng đắp thấp với chiều cao

2.5m


-3-

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH CÔNG VÀ SỰ CỐ Ở CÁC
NƯỚC NGOÀI VÀ TRONG NƯỚC CỦA CÔNG TRÌNH ĐƯỜNGTRÊN
ĐẤT YẾU VÀ NGẬP LŨ.
1.1 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC TRONG VIỆC XỬ LÝ
NỀN ĐẤT YẾU:
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước :
Trong những năm ngần đây nhiều công nghệ xử lý nền đất yếu đã được
nghiên cứu và triển khai rộng rãi, như sử dụng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng,
cải tạo đất bằng giếng cát, cọc vôi, xi măng, vải địa kỹ thuật...
- Cọc bản nhựa (PVD) cũng được áp dụng khá rộng rãi trong các công
trình giao thông và dân dụng như công trình Nhà Máy Điện Hiệp Phước, Nhà
Bè, công trình nâng cấp, mở rộng QL51..
- Giếng cát được áp dụng rộng rãi trong các công trình giao thông như dự
án đường Xuyên Á, công trình nâng cấp, mở rộng QL51..
- Cọc vôi-ximăng: đang tiến hành nghiên cứu và áp dụng đối vơí đất yếu ở
ĐBSCL.
- Vải địa kỹ thuật: Làm phân bố ứng suất đều trên nền đất yếu, tăng khả
năng chịu kéo, ngăn ngừa lớp bùn yếu vào trong đất đắp. Việc sử dụng vải khá
phố biến ở nước ta, đặc biệt đối vơí các công trình giao thông như công trình
nâng cấp, mở rộng tuyến đường Hùng Vương, Dự n đường xuyên Á ..
- Với vật liệu có sẵn như tre, cừ tràm, đước.. Người ta thường dùng các bó
thành cành xếp trực tiếp trên đất yếu theo hướng ngang và dọc có liên kết với
nhau, chúng có tác dụng ngăn ngừa không cho mặt trược sâu xuyên qua nền
đường, mở rộng diện chịu tải.


-4-

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở các nước:

- Bấc thấm được giới thiệu đầu tiên vào năm 1972 cho các hố móng xây
dựng cao ốc ở nhà máy năng lượng Hemweg (Amstecdam). Ngành địa chất Hà
Lan đã phát triển loại Mebradrian vào năm 1978, kể từ đó cùng với mebradrain,
hàng chục lọai bấc thấm đã ra đời như Cobondrai (CX-100), Bando, Desol,
Castle drain broad ...được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới. Tính cho đến nay
trên 250 triệu mét bấc thấm đã được lắp đặt, trong đó ở châu Á như Thái Lan và
Singapore là những nước sử dụng bấc thấm nhiều nhất : đường cao tốc Bangkok,
Pataya , đường bay ở sân bay Changi...

Hình 1.1 Mô hình thi công bấc thấm dạng BEUDRAIN của hãng COFRA


-5-

Hình 1.2 Thi công bấc thấm mở rộng quốc lộ ở Bắc Mỹ
- Việc dùng giếng cát tiêu nước được sử dụng rộng rãi để cải tạo đất như
trong các báo cáo của Tominaga (1979) về vùng cải tạo đất vịnh Manila,
Philippin.Của Akagi (1981), và Prebaharan (1983), … về vùng Băng Cốc, Thái
Lan. (1990) Suziki và Yamada Ở Nhật là dự án sân bay quốc tế Kansai,
Tanimoto. (1979) cho vùng Kobe của Nhật .

Hình 1.3 Xử lý bằng lưới địa kỹ thuật cho đường đắp trên đất yếu ở Bangkok


-6-

- Dùng cọc vôi, ximăng cải tạo nền, phương pháp này đã được nghiên cứu
môt thới gian khá lâu ở Thụy Điển, Nhật và một số nước khác. Viện kỹ thuật
Thụy Điển cùng với Linden - Alimak A.B và Giáo Sư Bengt Broms đã áp dụng
rộng rãi kỹ thuật cọc vôi cho móng và công tác đất bao gồm cả khối đắp và hố

đào trong đất sét yếu. Ở Nhật kỹ thuật này được áp dụng từ cuối những năm
1970. Tại các nước Scandinavia vào những năm 1970, đã sử dụng phương pháp
trộn khô để làm tăng ổn định đất sâu. Đầu tiên, dùng vật liệu ximăng làm chất
kết dính. Từ đó phương pháp này được cải tiến để chế tạo cọc ngày càng hiệu
qủa hơn. Trong gần 10 năm lại đây, Scandinavia đã sử dụng cọc vôi.

Hình 1.4 Thi công cọc vôi ximang làm đường xe lửa ở Thụy Điển do Cty
Skansk
- Gia cố đất bằng các vật liệu chất dẻo, thép hay các vật liệu tự nhiên.
Phần cốt có khả năng chịu kéo cao, kết hợp có hiệu quả với đất chịu nén tốt sẽ
làm tăng ổn định cho nền đất được gia cố. Ở Hà Lan, năm 1956, trong công trình
bảo vệ bờ biển ở Dutch Delta Works Sheme đã dùng 10 triệu m2 vải địa kỹ
thuật. Kỹ sư người Pháp, Henry Vidal dùng cốt là dải kim loại là thép không rỉ
đặt trong đất đắp là cát và cuội sỏi. Bil Hilfiker, kỹ sư người Mỹ sáng chế lưới
chất dẻo có độ chịu giãn cao và chống ăn mòn làm cho việc sử dụng cốt trong
đất đắp phát triển. Ngày nay, vải địa kỹ thuật bằng chất dẻo được dùng phổ biến
để làm tăng ổn định cho công trình


-7-

Hình 1.5 Xử lý mái dốc đập nước ở Canada bằng lưới tổ ong (polymerpolyethylen) của hãng GEOWEB .
Bên cạnh việc xử lý nền đất yếu bằng các biện pháp cơ học, cải tạo nền
bằng các phương pháp hoá lý cũng đang được nghiên cứu và áp dụng :
- Phương pháp điện thấm: Phương pháp dựa trên hiện tượng điện thấm là
khi cắm hai điện cực vào trong đất dính bảo hoà nước, sau khi cho dòng điện
chạy qua, ta thấy hạt chạy về cực dương, nước chuyển về cực âm được phát hiện
lần đầu năm 1890 do giáo sư F.F.Reyx- được ứng dụng vào việc gia cường nền
từ năm 1934.
- Phương pháp điện hoá học cũng dựa trên hiện tượng điện thấm có thêm

vào các dung dịch hoá học như canxi clorua, natri silicat,… để làm tăng tốc độ cố
kết và hiệu quả nén chặt.
- Phương pháp điện silicát áp dụng cho các loại đất sét, đâùt bùn có hệ số
thấm nhỏ hơn 0.1m/ngày đêm.
1.2. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH BỊ SỰ CỐ KHI XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT YẾU:
a. Lún xụp và trượt mái dốc đường vào cầu công trình cầu Tường Phước:
Công trình cầu Tường Phước thuộc quận 9, thành phố Hồ Chí Minh, được
xây dựng xong và đưa và sử dụng đầu năm 1999. Đến tháng 4 năm 1999, phần
đường dẫn vào cầu đã bị sạt lở đoạn daøi 57m.


-8-

Hình 1.6 Trượt nền đường đắp vào cầu Trường Phước
(Quận 9 – TP. Hồ Chí Minh 4/1999)

b. Sự cố cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh:
Theo khu quản lý giao thông đô thị thành phố Hồ Chí Minh , Sau hơn một
năm đưa vào sử dụng, đường Nguyễn Hữu Cảnh có nhiều biểu hiện lún ở một số
vị trí, đặc biệt đọan tiếp giáp với cầu, hầm chui qua mố cầu M1 và M2 bị lún, hư
hỏng, phần đường nối với cầu vượt bị lún nghiêm trọng gây nứt nẻ và hư hỏng
các tường chắn và một số vị trí do lún không đều nên mặt đường bị đọng nước.

Hình 1.7 Đường vào mố cầu vượt đường Nguyễn Hữu Cảnh bị lún leäch


-9-

Hình 1.8 Sạt lở mố cầu Kinh quận Bình Thạnh Tp.HCM

Hình 1.9 Sự lún của nền đường vào công trình ngầm ở Malaysia


-10-

Hình 1.10 Sự lún của nền đường vào cầu ở Malaysia
c. Sự cố sạt tuyến đê bao Sa Rài, huyện Tân Hồng, Tỉnh Đồng Tháp:
Tuyến đê bao Sa Rài, huyện Tân Hồng, tỉnh Đồng Tháp, được thi công từ
tháng 5/1996 đến cuối năm 1997, gồm 3 tuyến 2,3,5. Tháng 10/1997 tuyến số 5
bị sự cố, sạt mái đê gần 1.5km.

Hình 1.11 Đê bao Sa Rài – Đồng Tháp
Vị trí : K0 + 241 – Tuyến đê 5


-11-

d. Nhận xét và kết luận về các hiện tượng sự cố :
1. Những sự cố hư hỏng thường gặp ở nền đất đắp:
- Nền đường không đủ cường độ chịu tải, bị lún nứt nhiều và lún không
điều. Do đó làm hư hỏng rất nhanh kết cấu mặt đường.
- Nền đường mất ổn định, bị lún sụp hoặc trượt trồi ngay trong qúa trình thi
công hoặc sau khi sử dụng .
Nguyên nhân chính :
- Đầm nén đất không đủ độ chặt .
- Việc thóat nước không được coi trọng và đảm bảo.
- Tải trọng chính bản thân nền đất vượt qúa khả năng chịu lực cho phép
của lớp đất yếu phía dưới và chiều cao nền đất đắp quá thấp.
- Việc xử lý nền đường chưa đạt yêu cầu hoặc thi công không đúng kỹ
thuật.

2. Các hiện tượng sự cố và nguyên nhân gây phá họai nền công trình :
- Độ lún ổn định tòan bộ của nền công trình thường lớn hơn 2-3 lần độ lún
theo tính tóan.
- Nền công trình bị phình trồi và trượt sâu.
Nguyên nhân chính :
- Thiết kế cự ly giữa các thiết bị xử lý ( bấc thấm, giếng cát ... ) quá thưa
và chiều sâu xử lý chưa đủ. Do chưa tham khảo kinh nghiệm phong phú
của các nhà khoa học ở các nước tiên tiến có nhiều kinh nghiệm về vấn
đề này.
- Kinh nghiệm thi công còn ít, thiết bị thi công không hiện đại, làm các
thiết bị xử lý không họat động tốt trong nền công trình.


-12-

1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA
CÁC TÁC GIẢ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:
Ở nước ta, trong thời gian qua vấn đề xây dựng công trình trên đất yếu
được tăng cường nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu Việt Nam đã ra sức phấn đấu
giải quyết những vấn đề gắn liền với điều kiện cụ thể địa chất Việt Nam, phần
lớn tập trung nghiên cứu đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Trong lónh
vực cải tạo nền đất sét yếu phải kể đến các công trình nghiên cứu của các tác
giả: Lê Bá Lương, Hoàng Văn Tân, Nguyễn Văn Thơ, Vũ Đức Lục, Nguyễn
Văn Quảng…
Vấn đề tính toán ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới nền đất đắp đã và
đang được nhiều tác giả ngoài nước nghiêu cứu cặn kẽ. Trong đó phải kể đến
các công trình nghiên cứu của N.N.Maslov, V.D.Kazarnovski, I.E.Evgeniev,
Jocgenshon, Terzaghi, R.B.Peck, Whitlow, W.Fellenius, A.W. Bishop … và
các nhà khoa học khác đã góp phần không nhỏ vào việc giải quyết các vấn đề
ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới nền đất đắp.

Phương pháp tính toán ổn định bao gồm: phương pháp cân bằng giới hạn ,
(phương pháp cung trượt trụ tròn, mặt trượt gãy khúc ) và phương pháp phần tử
hữu hạn. Phương pháp đã và đang được sử dụng rộng rãi là phương pháp cung
trượt trụ tròn của A.W. Bishop, Fellenius cho đất đắp trên nền đất yếu. Cụ thể,
việc tính toán hệ số ổn định FS theo phương pháp cân bằng giới hạn có thể thực
hiện theo một trong hai cách sau: sử dụng các biểu đồ lập sẵn bởi PILOT và
Moreau (1974) hoặc sử dụng máy tính theo phương pháp phân mảnh của Bishop
(1955). So với phương pháp cổ điển thì phương pháp phân mảnh của Bishop có
xét thêm tác dụng qua lại giữa các mảnh (các lực tác dụng lên hai mặt hông của
mảnh). Tuy nhiên, theo Terzaghi, Fellenius, Txưtovich và nhiều tác giả khác
đã cho rằng, trong những trường hợp cần thiết bỏ qua ảnh hưởng qua lại giữa các
mảnh sẽ đơn giản cho việc tính toán khá nhiều mà kết quả trị hệ số ổn định
không sai lệch đáng kể.
Ngoài ra, theo kinh nghiệm tính toán ổn định theo cung trượt trụ tròn cho
thấy, khi chiều dày lớp đất yếu tương đối nhỏ so với bề rộng đáy nền đường, mặt
trượt nguy hiểm thường tiếp xúc đáy lớp đất yếu. Trong trường hợp tính toán gần
đúng có thể xác định hệ số ổn định F theo một số biểu thức đơn giả n như biểu