Ứng dụng giải pháp bấc thấm để xử lý nền đất yếu dưới nền đường vào khu tái định cư sing việt huyện bình chánh tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
-----o0o-----

NGUYỄN ĐỨC LÂM

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM ĐỂ XỬ LÝ NỀN
ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO KHU TÁI ĐỊNH CƯ
SING VIỆT HUYỆN BÌNH CHÁNH TP.HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ÂY DỰN

TP. HCM, 01/ 2019


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-TPHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS. PHẠM VĂN HÙNG
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. ĐỖ THANH HẢI
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. TÔ VĂN LẬN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 09 tháng 01 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. PGS.TS. LÊ BÁ VINH…………………..Chủ tịch hội đồng
2. TS. NGUYỄN VIỆT TUẤN……………..Thư ký hội đồng
3. TS. ĐỖ THANH HẢI…………………….Cán bộ phản biện 1
4. PGS.TS. TÔ VĂN LẬN………………….Cán bộ phản biện 2
5. PGS.TS. TRẦN TUẤN ANH…………….Ủy viên hội đồng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sử chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. LÊ BÁ VINH

TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
------------------------------------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
------o0o------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên
Ngày sinh

Địa chỉ email
Chuyên ngành

: NGUYỄN ĐỨC LÂM
: 17/05/1992
:
: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MSHV : 1670042
Nơi sinh : Tp. Hồ Chí Minh
Điện thoại: 1670042
Mã số ngành: 60.58.02.11

TÊN ĐỀ TÀI:

I.

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN
ĐƯỜNG VÀO KHU TÁI ĐỊNH CƯ SING VIỆT HUYỆN BÌNH CHÁNH TP.HỒ CHÍ
MINH
II.
1.
2.
III.
IV.
V.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm kết hợp với gia tải trước.

Ứng dụng xử lý nền đường và khu tái định cư Sing Việt huyện Bình Chánh Tp. Hồ
Chí Minh.
NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp với gia
tải trước.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp với
gia tải trước.
Chương 3: Ứng dụng giải pháp bấc thấm để xử lý nền đất yếu dưới nền đường vào
khu tái định cư Sing Việt Huyện Bình Chánh Tp.Hồ Chí Minh.
Kết luận và kiến nghị
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/08/2018
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. VÕ PHÁN
Tp. Hcm ngày

tháng

năm 20

CÁN BỘ HD 1

CÁN BỘ HD 2

CN BỘ MÔN QUẢN LÝ
CHUYÊN NGÀNH

TRƯỞNG KHOA KỸ
THUẬT XÂY DỰNG

TS.PHẠM VĂN HÙNG

PGS.TS.VÕ PHÁN

PGS.TS.LÊ BÁ VINH

TS.LÊ ANH TUẤN


LỜI CẢM ƠN
Trong quá học tập và nghiên cứu hoàn thành khóa học, ngồi cố gắng
và nỗ lực của bản thân còn phải kể đến sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của
q thầy cơ, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Võ Phán, người ln
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong q trình làm luận văn.
Tơi xin tri ân sâu sắc đến quý thầy cô trong bộ môn Địa Cơ Nên Móng
và các thầy cơ trực tiếp giảng dạy trong khóa học 2016.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh em, đồng nghiệp trong
Tổ điều hành dự án Khu tái định Cư Sing Việt đã hết lịng giúp đỡ, quan tâm
động viên trong q trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn vơ hạn đến gia đình, là chỗ dựa
và niềm tin cho tơi trong cuộc sống cũng như q trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018

Nguyễn Đức Lâm


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên đề tài:

“Ứng dụng giải pháp bấc thấm để xử lý nền đất yếu dưới nền đường vào
khu tái định cư Sing Việt huyện Bình Chánh Tp. Hồ Chí Minh”.
Tóm tắt đề tài:
Bằng việc phân tích ngược kết quả tại một mặt cắt quan trắc xử lý nền đường Số
2 thuộc Dự án khu tái định cư Sing Việt, từ đó rút ra được tỷ số giữa hệ số cố kết theo
phương ngang Ch và phương đứng Cv là 4 lần đại diện cho lớp đất yếu phổ biến trong
khu vực. Bên cạnh đó, tác giả ước lượng các tỷ số liên quan đến vùng đất xáo trộn xung
quanh bấc thấm từ đó đưa ra bộ thơng số sử dụng cho việc tính tốn.
Trong đó, thơng qua tính tốn bằng phương pháp giải tích, bằng phương pháp
phần tử hữu hạn theo cách mô phỏng vùng nền tương đương (Chai & Miura ,2001) và
mô phỏng bấc thấm như vật liệu đan hồi (Trần & Mitachi, 2008). Từ đó tác giả so sánh
với kết quả quan trắc thực tế rút ra kết luận: sai khác giữa phương pháp mô phỏng bấc
thấm như vật liệu đàn hồi và phương pháp giải tích với quan trắc thực tế dưới 5% ở cuối
giai đoạn chờ cố kết trong phạm vi khu tái định cư.


ABSTRACT
Thesis title:
“Application of Prefabricated Vertical Drains for improvement of soft soil
under entrance roads in Sing Viet Resettlement Land, Binh Chanh district HCM
city.”
Abstract:
By backward analyzing results of a section of monitoring and soil treatment of
Road No.2, under Sing Viet Resettlement Land Project, from which the ratio between
horizontal direction coefficient consolidation Ch and vertical direction coefficient
consolidation Cv is fourfold, representing for common soft soil layer in this location.
Besides, the author estimates ratios of PVD messed surrounding areas, from which
serial of parameters apply for calculation shall be proposed.
Thereof, by calculating with analytic method, finite element theory (FEM) method
including 2 methods: Describe soft soil layer by equivalent area (Chai & Miura, 2001),

and describe PVD by elastic material (Tran & Mitachi, 2008). The author shall then,
compare this result with actual monitoring report and come into a conclusion: the
difference between calculating by FEM method - describe PVD by elastic material and
by analytic method with actual monitoring result is less than 5% at the end of waiting
time for consolidation.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bài Luận văn tốt nghiệp này là cơng trình tự lực bản
thân thực hiện trên cơ sở trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức và đối
chiếu quan trắc thực tế dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Võ Phán.
Các tài liệu khảo sát địa chất và kết quả quang trắc từ cơng trình khu tái
định cư Sing Việt đang thi cơng là hồn tồn trung thực
Nếu có phát hiện gian lận nào tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước
Hội Đồng cũng như kết quả luận văn của mình.
Một lần nữa, tơi xin khẳng đinh tính trung thực của lời cam đoan trên.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018

Nguyễn Đức Lâm


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài: .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................... 3
3. Phương pháp nghiên cứu: ........................................................................................ 3
4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài: ..................................................................... 3
5. Sự hạn chế của đề tài: .............................................................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI
TRƯỚC ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT YẾU .................................................................................... 5

1.1.

Khái niệm về đất yếu: ....................................................................................... 5

1.1.1.

Theo nguồn gốc hình thành: ....................................................................... 5

1.1.2.

Theo trạng thái cơ lý tự nhiên của đất yếu. ............................................... 6

1.2.

Giới thiệu về phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước: ............................. 6

1.3.

Lịch sử phát triển: ............................................................................................. 8

1.4.

Bấc thấm: .......................................................................................................... 8

1.5.

Vật liệu thoát nước ngang. .............................................................................. 12

1.6.

Trình tự thi cơng: ............................................................................................ 14

1.7.

Nhận xét chương 1: ......................................................................................... 17

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN BẤC THẤM ................................ 18
2.1.

Độ lún do gia tải trước: ................................................................................... 18

2.1.1.

Độ lún tức thời: ........................................................................................ 18

2.1.2.

Độ lún cố kết sơ cấp: ................................................................................ 19

2.1.3.

Độ lún thứ cấp: ......................................................................................... 20

2.2.

Cơ sở lý thuyết cho bài toán cố kết thấm: ....................................................... 20

2.2.1.

Các giả thiết cơ bản của bài toán cố kết: .................................................. 20

2.2.2.

Lời giải tích cho bài tốn cố kết thấm: ..................................................... 22

2.2.3. Lời giải giải tích cho lăng trụ thấm trong điều kiện chỉ gia tải trước bằng
đất đắp:...................................................................................................................23
2.3.

Các phương pháp đánh giá ổn định và biến dạng theo số liệu quan trắc:....... 27

2.3.1.

Đánh giá độ ổn định theo phương pháp Matsuo: ..................................... 28

2.3.2.

Đánh giá độ ổn định theo phương pháp Asaoka: ..................................... 29

2.4.

Phương pháp giải tích theo TCVN 9355-2013: .............................................. 30

2.5.

Mơ phỏng bấc thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn: ............................. 33


2.5.1.

Phương pháp phần tử hữu hạn – Phần mềm Plaxis: ................................ 33

2.5.2.

Cơ sở lý thuyết của phần mềm Plaxis: ..................................................... 34

2.5.3.

Mơ hình đất nền: ...................................................................................... 34

2.5.4.

Mơ hình bấc thấm trong phương pháp PTHH: ........................................ 40

2.5.5.

Phương pháp mô phỏng vùng nền tương đương: ..................................... 41

2.5.6. Phương pháp mô phỏng PVD như vật liệu đàn hồi có hệ số thấm theo
phương đứng tương tự PVD. ................................................................................. 43
2.6.

Nhận xét chương 2: ......................................................................................... 44

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO KHU TÁI ĐỊNH CƯ SING VIỆT HUYỆN BÌNH
CHÁNH TP.HỒ CHÍ MINH ........................................................................................ 45
3.1.

Tổng quan về cơng trình: ................................................................................ 45

3.2.

Điều kiện tự nhiên: .......................................................................................... 46

3.2.1.

Địa hình: ................................................................................................... 46

3.2.2.

Đặc điểm khí hậu: .................................................................................... 46

3.2.3.

Địa chất: ................................................................................................... 47

3.2.4.

Thủy văn:.................................................................................................. 53

3.3.

Thơng số nền đắp: ........................................................................................... 54

3.4.

Thơng số tính tốn: ......................................................................................... 54

3.4.1.

Thơng số hình học đường:........................................................................ 54

3.4.2.

Thơng số về kết cấu áo đường: ................................................................ 55

3.4.3.

Thông số về vật liệu san lấp: .................................................................... 55

3.4.4.

Thông số bấc thấm: .................................................................................. 55

3.4.5.

Thiết bị quan trắc: .................................................................................... 56

3.4.6.

Trình tự thi cơng đắp gia tải: .................................................................... 58

3.5.

TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN THEO TCVN 9355-2013: ............ 58

3.5.1.

Tính tốn độ lún cố kết Sc theo phương pháp tổng lớp phân tố: ............. 58

3.5.2.

Tính độ lún theo thời gian St của lớp bùn sét yếu: ................................... 64

3.6.

Tính tốn xử lý nền bằng phần mềm plaxis 8.5 .............................................. 74

3.6.1. Mô phỏng theo phương án 1 (PA1): Quy đổi đất yếu và bấc thấm như
vùng nền tương đương. .......................................................................................... 74
3.6.2. Mô phỏng theo phương án 2 (PA2): Mô phỏng bấc thấm, xem bấc thấm
như vật liệu đàn hồi. .............................................................................................. 82
3.7.

So sánh kết quả 3 phương pháp tính tốn và kết quả quan trắc thực tế. ......... 91


3.8.

Kết luận chương 3: .......................................................................................... 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 93
1. Kết luận: ................................................................................................................. 93
2. kiến nghị: ............................................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 94
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 946
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1
Hình 1. 1 Biện pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước. ...................... 7

Hình 1. 2 Bấc thấm lõi có rãnh dạng hình chữ nhật ...................................................... 9
Hình 1. 3 Bấc thấm lõi có rãnh dạng hình thang. .......................................................... 9
Hình 1. 4 Bấc thấm lõi có rãnh dạng hình nêm.............................................................. 9
Hình 1. 5 Cấu tạo bấc thấm............................................................................................ 9
Hình 1. 6 Bố trí bấc thấm. ............................................................................................ 11
Hình 1. 7 Bản thốt nước ngang. ................................................................................. 12
Hình 1. 8 Liên kết bản thoát nước ngang vào bấc thấm. ............................................. 13
Hình 1. 9 Máy cắm bấc thấm........................................................................................ 14
Hình 1. 10 Bản neo bấc thấm. ...................................................................................... 14
Chương 2
Hình 2. 1 Biểu đồ đường nén lún e-log. ..................................................................... 20
Hình 2. 2 Quy đổi đường kính tương đương bấc thấm................................................. 26
Hình 2. 3 Biểu diễn biểu đồ cho đánh giá ổn định, đường quan hệ của h và h/s được
thể hiện theo Matsuo và cộng sự. ................................................................................. 28
Hình 2. 4 Sơ họa tính tốn độ lún cuối cùng bằng phương pháp Asaoka.................... 29
Hình 2. 7 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic trong thí nghiệm
nén 3 trục thốt nước .................................................................................................... 36
p
Hình 2. 8 Các đường cong dẻo ứng với các giá trị  khác nhau. .............................. 37

ref
Hình 2. 9 Định nghĩa mơ đun E oed trong thí nghiệm nén cố kết. ................................. 38




Hình 2. 10 Các mặt dẻo trong mặt phẳng  p  q  của mô hình HS ............................ 39



Hình 2. 11 Mặt dẻo trong khơng gian ứng suất chính của mơ hình HS (c = 0)........... 39
Hình 2. 12 Đường cong biến dạng có kể đến sự kết thúc giãn nở trong thí nhiệm 3 trục
thốt nước. .................................................................................................................... 39
Chương 3
Hình 3. 1 Mặt bằng khu đơ thị Sing Việt. ..................................................................... 45
Hình 3. 2 Mặt bằng bố trí hố khoan. ............................................................................ 47
Hình 3. 3 Mặt cắt địa chất điển hình. ........................................................................... 48
Hình 3. 4 Mặt bằng bố trí thiết bị quan trắc đường số 2. ............................................ 57
Hình 3. 5 Mặt cắt địa chất BH05. ................................................................................ 59
Hình 3. 6 Mặt cắt điển hình xử lý đường số 2. ............................................................. 60
Hình 3. 7 Mơ hình - PA1............................................................................................... 76
Hình 3. 8 Chia lưới mơ hình - PA1............................................................................... 76
Hình 3. 9 Điều kiện áp lực nước ban đầu - PA1. ......................................................... 77
Hình 3. 10 Điều kiện ứng suất ban đầu (chưa đắp gia tải) – PA1. .............................. 77
Hình 3. 11 Kết quả biến dạng sau 212 ngày chất tải – PA1. ....................................... 78
Hình 3. 12 Chuyển vị theo phương đứng sau 212 ngày chất tải – PA1. ...................... 78
Hình 3. 13 Chuyển vị theo phương ngang sau 212 ngày chất tải – PA1. .................... 79
Hình 3. 14 Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng thặng dư sau 212 ngày chất tải – PA1. .. 79
Hình 3. 15 Mơ hình – PA2. ........................................................................................... 85
Hình 3. 16 Chia lưới mơ hình – PA2. ........................................................................... 85
Hình 3. 17 Điều kiện áp lực nước ban đầu – PA2........................................................ 86
Hình 3. 18 Điều kiện ứng suất ban đầu (chưa đắp gia tải) – PA2. .............................. 86
Hình 3. 19 Kết quả biến dạng sau 212 ngày chất tải – PA2. ....................................... 87
Hình 3. 20 Chuyển vị theo phương đứng sau 212 ngày chất tải – PA2. ...................... 87
Hình 3. 21 Chuyển vị theo phương ngang sau 212 ngày chất tải – PA2. .................... 88
Hình 3. 22 Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng thặng dư sau 212 ngày chất tải – PA2. .. 88


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Chương 1
Bảng 1. 1 Tiêu chí kỹ thuật tối thiểu của bấc thấm đứng (PVD) - TCVN 9355-2013 .. 11
Bảng 1. 2 Tiêu chí kỹ thuật tối thiểu của bấc thấm ngang (PHD) - TCVN 9355-2013 13
Bảng 1. 3 Trình tự thi cơng bấc thấm. .......................................................................... 15
Chương 3
Bảng 3. 1 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất. ............................................................. 49
Bảng 3. 2 Điệu kiện thủy văn khu tái định cư Sing Việt. .............................................. 54
Bảng 3. 3 Vật liệu kết cấu áo đường. ........................................................................... 55
Bảng 3. 4 Vật liệu san lấp............................................................................................. 55
Bảng 3. 5 Thông số vật liệu bấc thấm. ......................................................................... 55
Bảng 3. 6 Tính lún theo tổng lớp phân tố. .................................................................... 61
Bảng 3. 7 Hệ số cố kết Cvi các lớp đất còn lại. ............................................................ 62
Bảng 3. 8 Kết quả quan trắc lún theo thời gian mặt cắt SP4-5-6. ............................... 65
Bảng 3. 9 Kết quả lún tại khoảng thời gian t = 6 ngày. ............................................ 66
Bảng 3. 10 Tính độ lún cố kết của lớp bùn sét do tải trong đắp trung bình gây ra. .... 68
Bảng 3. 11 Hệ số cố kết Cvi của từng lớp phân tố - tải đắp trung bình........................ 69
Bảng 3. 12 Thơng số tính tốn giai đoạn đắp gia tải. .................................................. 69
Bảng 3. 13 Hệ số cố kết Cvi của từng lớp phân tố - đã đắp đủ tải. .............................. 70
Bảng 3. 14 Thơng số tính tốn giai đoạn chờ cố kết. ................................................... 70
Bảng 3. 15 Tính lún theo thời gian phương pháp giải tích. ......................................... 71
Bảng 3. 16 Thơng số quy đổi vùng nền tương đương. .................................................. 74
Bảng 3. 17 Thơng số địa chất mơ hình - PA1. .............................................................. 75
Bảng 3. 18 Thông số quy đổi vùng nền không có bấc thấm và bấc thấm. ................... 83
Bảng 3. 19 Thơng số địa chất mơ hình – PA2. ............................................................. 84


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3. 1 Biểu đồ phân bố ứng suất bản thân v và ứng suất tiền cố kết σP theo chiều
sâu của lớp bùn sét. ...................................................................................................... 50
Đồ thị 3. 2 Đồ thị hệ số OCR theo chiều sâu của lớp bùn sét. ..................................... 50

Đồ thị 3. 3 Hệ số rỗng ban đầu theo chiều sâu. ........................................................... 51
Đồ thị 3. 4 Độ ẩm W% theo chiều sâu. ........................................................................ 51
Đồ thị 3. 5 Hệ số nén Cc theo chiều sâu. ..................................................................... 52
Đồ thị 3. 6 Hệ số nở Cs theo chiều sâu. ....................................................................... 52
Đồ thị 3. 7 Hệ số cố kết Cv theo cấp áp lực trong thí nghiệm nén cố kết. .................... 53
Đồ thị 3. 8 Đồ thị kết quả quan trắc mặt cắt SP4-5-6. ................................................. 58
Đồ thị 3. 9 Biểu đồ Asaoka mặt cắt SP4-5-6. ............................................................... 67
Đồ thị 3. 10 So sánh kết quả phương pháp giải tích và quan trắc thực tế. .................. 72
Đồ thị 3. 11 Độ lún theo thời gian đến thời điểm sau chất tải 212 ngày – PA1. ......... 80
Đồ thị 3. 12 Độ lún theo thời gian đến khi áp lực nước lỗ rỗng bé hơn 1 kN/m2 – PA1.
...................................................................................................................................... 80
Đồ thị 3. 13 So sánh kết quả PA1 với quan trắc thực tế. ............................................. 80
Đồ thị 3. 14 Độ lún theo thời gian đến thời điểm sau chất tải 212 ngày – PA2. ......... 89
Đồ thị 3. 15 Độ lún theo thời gian đến khi áp lực nước lỗ rỗng bé hơn 1 kN/m2 – PA2.
...................................................................................................................................... 89
Đồ thị 3. 16 So sánh kết quả PA2 với quan trắc thực tế. ............................................. 89
Đồ thị 3. 17 So sánh kết quả 3 phương pháp tính với quan trắc thực tế...................... 91


DANH MỤC KÝ HIỆU
Chương 1
e
C
kN/m2
o
φ
Cu
kN/m2
IL
W

%
WP
%
WL
%
qw
m3/s
Q
m3/s
i
S
m
D
m
Chương 2
St
m
Si
m
Sc(t)
m
Ss(t)
m
0
1
Eu
kN/m2
kN/m2
’vo
kN/m2

’vm
kN/m2
p
Cs
Cc
e0
C
tp
s
Cv
cm2/s
a
m
b
m
dw
m
U
Uh
Uv
Tv
Th
F(n)
Fs
Fr

Hệ số rỗng
Lực dính thí nghiệm cắt trực tiếp
Góc nội ma sát thí nghiệm cắt trực tiếp
Lực dính thí nghiệm cắt cánh hiện trường

Độ sệt
Độ ẩm
Giới hạn dẻo
Giới hạn chảy
Khả năng thoát nước của bấc thấm trên 1 gradient thủy lực
Lưu lượng thoát nước của bấc thấm
Gradient thủy lực
Khoảng cách bố trí bấc thấm
Vùng ảnh hưởng thoát nước của bấc thấm
Tổng độ lún
Độ lún tức thời
Độ lún cố kết sơ cấp
Độ lún cố kết thứ cấp
Hệ số điều chỉnh theo tải đắp
Hệ số điều chỉnh theo độ dày của lớp đất
Mô đun đàn hồi không thoát nước của đất
Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân ở giữa lớp đất
ứng suất tiền cố kết
Ứng suất thẳng đứng gia tăng do tải trọng cơng trình gây ra ở giữa lớp đất
Chỉ số nở
Chỉ số nén
Hệ số rỗng ban đầu của lớp đất sét
Chỉ số nén thứ cấp (chỉ số nén từ biến)
Thời điểm khi kết thúc cố kết sơ cấp
Hệ số cố kết
Bề dày bấc thấm
Bề rộng bấc thấm
Đường kính quy đổi bấc thấm
Hệ số cố kết chung
Hệ số cố kết theo phương ngang

Hệ số cố kết theo phương đứng
Nhân tố thời gian theo phương đứng
Nhân tố thời gian theo phương ngang
Nhân tố ảnh hưởng của khoảng cách bố trí bấc thấm
Nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động
Nhân tố xét đến sức cản bấc thấm


n
kv
cm/s
kh
cm/s
ks
cm/s
ds
m
kve
cm/s
khp
cm/s
kwp
cm/s
Chương 3
γw
kN/m3
kN/m3

kN/m3
’

Gs
kN/m3
S
%
n
%
e
mv
m2/kN
av
m2/kN
E50ref
kN/m2
Pref
kN/m2
Eoedref
kN/m2
Eurref
kN/m2
m
o
ψ
ν
Rinter

Tỷ số giữa đường kính khu vực ảnh hưởng thốt nước xung quanh bấc
thấm với đường kính tương đương của bấc thấm
Hệ số thấm theo phương đứng
Hệ số thấm theo phương ngang của đất khi chưa có bấc thấm
Hệ số thấm trong vùng xáo động

Đường kính tương đương của vùng đất xáo động do thi công bấc thấm
Hệ số thấm tương đương của đất và PVD
Hệ số thấm ngang của đất theo mơ hình phẳng
Hệ số thấm của bấc thấm trong mơ hình phẳng
Dung trọng tự nhiên
Dung trọng khơ
Dung trọng đẩy nổi
Trọng lượng hạt
Độ bão hòa
Độ rỗng
Hệ số rỗng
Hệ số nén thể tích
Hệ số nén xác định trong thí nghiệm nén cố kết
Modulus 50%
3 tham chiếu
Modulus nén cố kết
Modulus dở tải
Hệ số Power
Góc giãn nở
Hệ số poisson
Hệ số interface


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Theo huy hoạch hiện tại, Tp.HCM đến năm 2025 sẽ phát triển theo hướng đa tâm
với trung tâm tổng hợp tại khu vực nội thành cũ và các khu đô thị vệ tinh, theo bốn
hướng: Bắc, Đông, Tây, Nam. Nằm gọn tại huyện Bình Chánh có diện tích hơn 300ha,

theo huy hoạch khu đô thị Sing Việt sẽ phát triển với những cụm nhà ở, trung tâm
thương mại, hành chính lớn nhằm thay đổi bộ mặt đơ thị tại phía tây TP.HCM.
Thành phố Hồ Chí Minh thuộc châu thổ sơng Sài Gịn, với đặc thù lớp bùn sét bão
hịa nước có bề dày lên đến 30m phân bố dọc các quận, huyện ven sơng Sài Gịn từ quận
Bình Thạnh đến huyện Cần Giờ. Các cơng trình đường nếu đắp trực tiếp trên nền này
trong q trình thi cơng và sử dụng rất dễ mất ổn đinh, đồng thời có độ lún rất lớn. Quá
trình lún kéo dài đến hàng chục năm gây hư hại đến kết cấu áo đường, hệ thống hạ tầng
gây thiệt hại rất lớn đến kinh tế cho việc sửa chữa. Mặt đường xuống cấp làm giảm chất
lượng giao thông, thậm chí gây tai nạn ảnh hưởng đến tính mạng con người.
Tọa lạc tại xã Lê Minh Xuân – huyện Bình Chánh, khu tái định cư Sing Việt với
diện tích hơn 60ha là phần khởi đầu của khu đô thị Sing Việt. Với hệ thống hạ tầng,
giao thông rộng lớn được xây dựng trên nền đất là phù sa mới, thành phần chủ yếu là
sét, bùn sét, trộn lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, thường có màu đen, xám đen. Sức chịu tải
của nền đất thấp, nhỏ hơn 70kN/m2. Vấn đề cấp thiết đặt ra cho dự án là tìm ra phương
án xử lý nền thích hợp, hiệu quả về kinh tế đảm bảo chất lượng, tuổi thọ hệ thống hạ
tầng khu tái định cư nói riêng và xa hơn là làm tài liệu thiết kế tham khảo cho toàn khu
đô thị Sing Việt.
Trong điều kiện thi công thực tế ở Việt Nam, có một số nhóm phương án xử lý nền
đảm bảo yêu cầu khai thác như sau:
 Nhóm phương pháp gia cường nền như cọc cát, cọc xi măng đất CDM, công
nghệ phụt vữa Jet grouting. Các biện pháp này không cần gia tải và chờ lún, đẩy
nhanh được tiến độ, tuy nhiên chi phí rất cao.


2

 Nhóm phương pháp tăng nhanh q trình cố kết, lún trước như gia tải trước, gia
tải trước kết hợp giếng cát, gia tải trước kết hợp bấc thấm, bơm hút chân không
kết hợp bấc thấm.
Với nhiều đặc điểm dự án khu tái định cứ như sau:

 Hệ thống giao thông theo quy định là cấp “đường nội bộ”, cấp cơng trình: Cấp
IV.
 Chiều dày lớp đất bùn sét yếu từ 6.5m đến 10m trong khu tái định cư.
 Dự án bao gồm cơng tác san lấp cát có thể luân chuyển cho quá trình gia tải
đường.
Từ những nguyên nhân trên, phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm sẽ có nhiều
ưu điểm, phù hợp với khu vực này như: PVD tận dụng tính thấm trong đất sét theo
phương ngang cao hơn phương đứng để tăng độ cố kết và tăng độ ổn định của đất yếu.
Tận dụng cát san lấp để gia tải. Ngoài ra, bấc thấm được sử dụng rộng rãi vì thi cơng
nhanh (tốc độ cắm khoảng 150-600mm/s, cơ giới hóa cao, thân thiện với mơi trường).
Tuy nhiên phương pháp này còn tồn tại nhiều vấn đề về mặt thiết kế như:
-

Việc tính tốn thiết kế bấc thấm theo phương pháp giải tích mất nhiều thời gian
và khó khăn trong việc ước lượng thời gian xử lý theo thời gian.

-

Phương pháp mô phỏng nền đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp bấc
thấm ở Việt Nam còn nhiều hạn chế và chưa phổ biến.

-

Phải phân tích số liệu quan trắc để dự đốn độ lún ổn định của nền, độ lún theo
thời gian trong q trình thi cơng và đưa nền vào khai thác.

-

Phải tính tốn độ ổn định của nền trong q trình đắp từ đó điều chỉnh chiều cao
đắp, chiều dài bấc thấm cho phù hợp.

-

Sơ đồ bố trí và chiều dài bấc thấm tối ưu.

Trong phạm vi bài luận văn này, tác giả sẽ so sánh, phân tích kết quả tính tốn theo
phương pháp giải tích, một số phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn cùng với kết
quả quan trắc thực tế của đường Số 2 thuộc khu tái định cư. Qua đó đưa ra những nhận


3

định, phân tích về phương pháp thiết kế cũng như công tác chọn số liệu địa chất phù
hợp nhất cho khu vực, từ đó nhân bản thành tư liệu thiết kế cho các phần còn lại rất lớn
của dự án.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
-

Nghiên cứu cơng thức tính tốn quy đổi hệ số thấm, hệ số cố kết của đất có sử
dụng bấc thấm từ kết quả quan trắc.

-

Nghiên cứu phương pháp tính tốn bằng giải tích.

-

Nghiên cứu phương pháp mô phỏng sự làm việc của bấc thấm bằng phần mềm
Plaxis.

-

Phân tích kết quả từ tính tốn, mơ phỏng và quan trắc.

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
-

Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương
pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước, từ đó đưa ra lựa chọn
thích hợp trong thiết kế.

-

Nghiên cứu mô phỏng: Ứng dụng phần mềm plaxis để mơ phỏng tính tốn cơng
trình cụ thể.

-

Nghiên cứu thực nghiệm: Thu thập kết quả quan trắc phương pháp xử lý thực tế.
Phân tích và đánh giá kết quả thực tế đồng thời ứng dụng kết quả này vào tính
tốn xử lý nền bằng bấc thấm vào cơng trình thực tế.

4. TÍNH KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:
-

Từ cơ sở lý thuyết và thực nghiệm lựa chọn giải pháp xử lý nền phù hợp nhất
nền đường dẫn vào khu tái định cư Sing Việt cũng như các khu vực lân cận tại
khu vực huyện Bình Chánh TP.HCM.

-

Nghiên cứu này sử dụng các tài liệu hữu ích của các kỹ sư thiết kế cũng như chủ
đầu tư trong việc tính tốn và lựa chon phương án xử lý nền bằng bấc thấm kết
hợp với gia tải trước tại khu vực huyện Bình Chánh Tp.HCM, với cơng nghệ thi
cơng dễ dàng cũng như vật liệu chế tạo sẵn, thân thiện với môi trường sẽ đem lại
hiệu quả cao về kinh tế, thời gian.


4

5. SỰ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI:
-

Trong phạm vi đề tài chỉ nghiên cứu tại tại khu vực khu tái định cư Sing Việt,
trong điều kiện nền thoát nước một phương. Trên thực tế trong khu vực cịn có
các trường hợp nền thốt nước hai phương nên tính bao qt ứng dụng có điểm
hạn chế.

-

Đề tài chưa xét đến tính hiệu quả, kinh tế của các phương pháp khác như xử lý
nền bằng gia tải, giếng cát kết hợp với gia tải trước.

-

Do thời gian có hạn cũng như kiến thức, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế
nên còn nhiều điểm chưa phù hợp với thực tiễn áp dụng.

5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẤC THẤM
KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT YẾU
1.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU:
Đất yếu là loại đất có sức chống cắt bé, tính nén lún cao. Do đó, cơng trình nền
đường nếu đắp trực tiếp lên đất loại này nếu khơng có biện pháp xử lý sẽ gây ra hiện
tượng mất ổn định, độ lún lớn và kéo dài gây hư hại lớp kết cấu áo đường.
Dựa vào nguyên nhân hình thành hoặc trạng thái cơ lý tự nhiên, đất yếu được phân
loại như sau (22TCN262-2000 Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình khảo sát thiết kế nền
đường ơ tơ đắp trên đất yếu) [1].

1.1.1. Theo nguồn gốc hình thành:
 Nguồn gốc khoáng vật:
Thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ,
đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong q trình trầm tích
(hàm lượng có thể lên đến 10-12%) nên có thể có màu nâu đen, xám đen và có
mùi.
Các đặc trưng vật lý:
-

Độ ẩm ở trạng thái tự nhiên gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy.

-

Hệ số rỗng lớn: sét e ≥ 1.5, á sét e ≥ 1.

Các đặc trưng cơ học:
-

Lực dính C theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước từ 15 kN/m2 trở
xuống, góc nội ma sát φ từ 0o đến 10o.

-

Lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường (in situ vane shear test) Cu ≤ 35
kN/m2.

 Nguồn gốc hữu cơ:
Thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước
ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển , thối rữa và phân hủy tạo ra thành


6

phần hữu cơ lẫn với các trầm tích khống vật. Tùy vào hàm lượng hữu cơ được
phân thành các tên đất sau:
-

Lượng hữu cơ có từ 20-30%: Đất nhiễm than bùn;

-

Lượng hữu cơ có từ 30-60%: Đất than bùn;

-

Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn.

1.1.2. Theo trạng thái cơ lý tự nhiên của đất yếu.

 Đất yếu loại sét và á sét được phân loại theo độ sệt:

IL 

W  WP
WL  WP

(1.1)

Trong đó: W, WP, WL lần lượt là độ ẩm tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn nhão
của đất yếu.
-

Nếu IL > 1 thì được gọi là bùn sét (đất yếu ở trạng thái chảy).

-

Nếu 0.75 < IL ≤ 1 là đất yếu dẻo chảy.

Vể trạng thái tự nhiên, đất đầm lầy được phân thành 3 loại:
-

Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng
sâu 1m trong chúng vẫn duy trì được ổn định trong 1-2 ngày;

-

Loại II: Loại có độ sệt khơng ổn định; loại này khơng đạt tiêu chuẩn loại
I nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy;

-

Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.

1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI
TRƯỚC:
Các cơng trình hạ tầng hạ tầng nói chung và đường ơ tơ nói riêng khơng thể đắp
trực tiếp lên nền đất yếu mà khơng có biện pháp xử lý phù hợp. Với đặc điểm lớp đất
yếu với chiều dày lớn (> 6m), độ lún cố kết do tải công trình gây ra lớn và kéo dài hàng
nhiều năm gây hư hại cho mặt đường.


7

Ý tưởng dùng bấc thấm (PVD) ra đời từ trước những năm 1950 cho tới ngày nay
được phát triển và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên tồn thế giới. Các cơng
trình tiêu biểu như: Đường dẫn vào cầu Mỹ Thuận, cầu Phú Mỹ, cầu Cần Thơ, đại lộ
Đơng-Tây, cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương, Long Thành – Dầu Giây,…
Nguyên lý của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng PVD kết hợp với gia tải trước
là giảm cự ly thoát nước theo phương đứng của lớp đất sang chủ yếu theo phương ngang.
Sau khi thi công, khoảng cách cắm bấc thấm dao động từ 1.2m dến 3m. khoảng
cách này nhỏ hơn rất nhiều so với bề dày lớp đất yếu (6~10m). Mặc khác trong một lớp
đất, khả năng thoát nước theo phương ngang lớn hơn nhiều so với phương đứng (2 đến
5 lần). Vì vậy, với cự ly ngắn và khả năng thoát nước tốt, các hạt nước thoát ra chủ yếu
theo phương ngang đến bấc thấm. Với cấu tạo bởi lớp vải địa kỹ thuật bao bọc, bảo vệ
các bản có rãnh thoát nước bằng vật liệu tổng hợp bên trong (Polyester, Polypropylene,
PE hay PP), bấc thấm trở thành đường dẫn thoát nước tự do theo phương đứng vào tầng
cát đệm hoặc bản thốt nước ngang. Qua đó, q trình cố kết thấm được đẩy nhanh hơn
rất nhiều.
Ngồi ra, với cơng nghệ sản xuất hiện đại ngày nay, bấc thấm còn mang lại nhiều

ưu điểm như ổn định về mặt chất lượng, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, thiết
bị thi công đơn giản và tốc độ thi công nhanh (150-600mm/s, Rixner et al. 1986).

Hình 1. 1 Biện pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước.


8

1.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN [2]:
Bấc thấm đầu tiên được làm bằng tồn bộ giấy các tơng tại Thụy Điển và được
biết đến như bấc thấm các tông, nhưng loại bấc thấm này nhanh chóng bị hư hại do áp
lực đất và hệ số thấm của nó thấp. Vào năm 1972, Oleg Wager – cộng sự của Kjellman,
giới thiệu một loại bấc thấm mới có lõi bằng nhựa tổng hợp bao quanh bởi giấy thấm,
gọi là Geodrain. Geodrain sau đó được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Châu Âu và Nhật
Bản. Sau đó một loại bấc thấm khác có tên là Aliddrain được sử dụng ở Mỹ vào giữa
cuối thập niên 70 và ngày càng phát triển. Các nghiên cứu về giải pháp xử lý đất yếu
bằng bấc thấm cho các cơng trình đường cao tốc ở Bangkok Thái Lan, đường cao tốc ở
Malaysia, sân bay Changi Singapore, sân bay Kobe của Nhật,…cho thấy sử dụng
phương pháp này rất hiệu quả. Bấc thấm sử dụng tại Việt Nam vào thập niên 90. Ngày
nay bấc thấm mà chúng ta sử dụng được sản xuất bằng loại vật liệu tổng hợp
(Geosynthetics), bảo vệ môi trường. Hàng trăm loại bấc thấm có mặt trên thị trường.

1.4. BẤC THẤM:
Với cơng nghệ sản xuất hiện nay, bấc thấm cấu tạo bởi 2 phần:
o Phần lõi làm chủ yếu từ vật liệu tổng hợp (Polyester, Polypropylene, PE hay PP).
Với hình dạng rãnh khác nhau như hình chữ nhật, hình thang hay hình nêm. Lõi
có công dụng chống biến dạng dưới áp lực ngang của đất nền làm giảm tiết diện
dẫn đến giảm khả năng thốt nước. Đồng thời lõi cịn tạo rãnh thốt nước tự do
phương đứng, thu các phần tử nước thoát theo phương ngang từ đất yếu.
o Phần vỏ bao bên ngoài được sản xuất từ vải địa kỹ thuật dệt hoặc khơng dệt, có

chức năng chịu lực, bảo vệ phần lõi trong q trình thi cơng và chờ cố kết. Bên
cạnh đó vỏ cịn đóng vai trị màng lọc cho phép nước chảy vào trong nhưng vẫn
ngăn được các hạt sét mịn gây tắt ngẽn làm giảm khả năng thoát nước.


9

Hình 1. 3 Bấc thấm lõi có rãnh dạng hình thang.
Hình 1. 2 Bấc thấm lõi có rãnh
dạng hình chữ nhật

Hình 1. 4 Bấc thấm lõi dạng hình nêm..

Hình 1. 5 Cấu tạo bấc thấm.
(1) Lõi dạng hình nêm
(2) Lõi dạng hình chữ nhật
(3) Lõi dạng hình thang


10

Việc lựa chọn loại bấc thấm có thơng số kỹ thuật phù hợp đóng vai trị chủ đạo
quyết định thành công của phương pháp. Chất lượng kỹ thuật của bấc thấm phải đảm
bảo bấc thấm làm việc đúng với thiết kế cho tới khi đạt 90% độ cố kết của đất yếu.
Với vỏ lọc cần một số đặc trưng sau:
o Hệ số thấm của vỏ lọc phải cao hơn hệ số thấm của lõi để đảm bảo bấc thấm
đạt được yêu cầu thoát nước.
o Vỏ lọc phải cản được các hạt sét mịn tránh ngăn cản gây tắc nghẻn giảm
khả năng của lõi bấc thấm.
o Hệ số thấm của vỏ cũng không được quá cao là nguyên nhân gây ra hiện

tượng xói, cuốn trơi gây xáo trộn đất xung quanh PVD.
o Các đặc tính này phải được duy trì suốt q trình chờ cố kết đạt 90%.
Với phần lõi, thơng số quan trọng nhất là khả năng thoát nước của bấc thấm trên
một đơn vị gradient thủy lực qw, hệ số này càng cao sẽ cho phép bấc thấm vận chuyển
càng nhiều nước góp phần đẩy nhanh q trình cố kết.

qw 

Q
i

(1.2)

Trong đó:
qw: Khả năng thốt nước của bấc thấm trên một đơn vị gradient (m3/s)
Q: Lưu lượng thoát nước (m3/s)
i: gradient thủy lực
Hiện nay quy trình, quy phạm đã quy định rất rõ về lý thuyết tính tốn và xử lý
nền đất yếu bằng bấc thấm, sau đây tác giả xin tóm tắt các vấn đề cơ bản để phục vụ
tính tốn như sau ( TCVN 9355-2013) [3]: