Phân tích nguyên nhân và biện pháp xử lý sự cố mố cầu trên đất yếu

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

PHAN CƠNG BẰNG

PHÂN TÍCH NGUN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ SỰ
CỐ MỐ CẦU TRÊN ĐẤT YẾU
Chuyên ngành
Mã ngành

: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
: 60.58.60.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2008


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. Võ Phán

Cán bộ chấm nhận xét 1 :………………………………………………………

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ……………………………………………………...

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 29 tháng 8 năm 2008


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 SĨ
Họ tên học viên: Phan Công Bằng
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1975
Nơi sinh: tỉnh Nghệ An
Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
MSHV: 00906199
I – TÊN ĐỀ TÀI :
Phân tích nguyên nhân và biện pháp xử lý sự cố mố cầu trên đất yếu.
II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1/- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu nguyên nhân gây ra sự cố mồ cầu và đề xuất biện
pháp xử lý sự cố.
2/- NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tình hình sự cố mố cầu.
Chương 2: Phân tích nguyên nhân gây ra sự cố mố cầu.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mố cầu.
Chương 4: Phân tích nguyên nhân và giải pháp xử lý sự cố mố cầu Kỳ Hà.
Kết luận và kiến nghị.

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: 16/7/2007
IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU Ï: 30/6/2008
V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Võ Phán
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. VÕ PHÁN

TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày
tháng năm 2008
TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


TÓM TẮT
Đất nước Việt Nam đang trong quá trình hội nhập và phát triển, cơ sở
hạ tầng giao thông được xây dựng rất nhiều. Tuy nhiên, trong quá trình xây
dựng và khai thác, nhiều công trình đã xảy ra sự cố, đặc biệt là các công trình
xây dựng trên nền đất yếu. Luận văn này đi vào phân tích nguyên nhân sự cố
mố cầu xây dựng trên đất yếu, lý thuyết tính toán ổn định mố cầu. Phần tính
toán đi vào phân tích nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố mố cầu Kỳ
Hà (quận 2 - thành phố Hồ Chí Minh).

ABSTRACT

Vieät Nam have been integrated and developed, many infrastructure of
traffic is built. However, during the construction and exploitation, many projec
had been broken - down, especial the project was built on feeble foundation.
This essay concentrates on analysing the cause of abutent of bridges that is
was built on feeble foundation is broken - down, and theory of calculation is
steady them Calculation anglyses its cause and given method treatment Ky
Ha’s abutent of bridges was broken - down (district 2 - HoChi Minh city).


Lời cảm ơn
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học
Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh; dưới sự hướng dẫn tận tình của
các thầy cô, tôi cảm thấy mình đã tích lũy được nhiều kiến thức khoa
học trong lónh vực chuyên ngành nền móng. Chính những kiến thức
quý báu trong quá trình học tập tại Trường cùng những hỗ trợ của
bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp em hoàn thành bản luận
văn này.
Tôi xin gửi lời tri ân đến các thầy cô giáo, các cán bộ của
Trường Đại học Bách khoa, đặc biệt là thầy TS Võ Phán đã tận
tình chỉ bảo và hướng dẫn trong thời gian viết và hoàn thành được
luận văn này, xin các Thầy, Cô nhận nơi tôi lòng biết ơn sâu sắc.
Xin cảm ơn các bạn cùng học với tôi tại lớp Cao học K15
ngành Địa kỹ thuật xây dựng đã hỗ trợ tôi trong quá trình học tập.
Xin cảm ơn lãnh đạo, các bạn bè, đồng nghiệp đã cùng công
tác với Tôi tại Sở Giao thông công chính và Khu Đường sông đã
tạo điều kiện về thời gian để tôi hoàn thành khóa học.
Xin cảm ơn các thành viên trong gia đình đã động viên tôi

trong suốt thời gian học tập tại Trường./.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài …………………………………………………..... 1
2- Mục đích nghiên cứu:……………………………………………………….. 2
3- Nội dung nghiên cứu: ………………………………………………………. 3
4- Giới hạn của luận văn:………………………………………………………… 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH HÌNH SỰ CỐ MỐ CẦU TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU.
1.1 Khái qt về sự cố cơng trình:……………………………………………… 4
1.2. Một số ngun nhân gây ra sự cố cơng trình:……………………………… 5
1.3. Khái niệm đất yếu, sự phân bổ và tính chất các vùng đất yếu ở Việt Nam.. 7
1.4. Sự cố mố cầu trên đất yếu………………………………………………… 10
1.5. Một số sự cố có ngun nhân nền móng cơng trình trên đất yếu…………. 22
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MỐ
CẦU XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT YẾU
2.1. Độ lún và các đặc trưng biến dạng của đất tại chỗ………………………… 24
2.2. Tính thời gian lún…………………………………………………………. 27
2.3.Nghiên cứu ảnh hưởng của lún đối với móng cọc mố cầu…………………. 28
2.4. Sự cố đoạn tiếp giáp mố cầu (đường vào cầu)…………………………….. 30
2.5. Nhận xét chương 2……………………………………………………….... 31
CHƯƠNG 3: CƠ SỠ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MỐ CẦU
TRÊN ĐẤT YẾU
3.1. Khái niệm chung…………………………………………………………… 32
3.2. Các tải trọng tác dụng lên mố cầu…………………………………………. 32
3.3. Tính tốn ổn định của móng cọc………………………………………….. 39
3.4. Nhận xét chương 3 ……………………………………………………….. 49
CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ

SỰ CỐ MỐ CẦU KỲ HÀ


4.1. Tổng quan về cầu Kỳ Hà………………………………………………….. 51
4.2. Quá trình xảy ra sự cố cơng trình…………………………………………. 54
4.3. Kết quả khảo sát và đo đạc chuyển vị kết cấu…………………………….. 56
4.4. Phân tích nguyên nhân ……………………………………………………. 65
4.5. Giải pháp xử lý sự cố……………………………………………………… 81
4.5.1. Giới thiệu………………………………………………………………… 81
4.5.2. Phương án sử dụng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ kết hợp vải địa kỹ thu
(phương án 1)………………………………………………………………

81

4.5.3. Phương án dùng cọc đất - xi măng (phương án 2).………………………… 101
4.6. Kết luận chương 4………………………………………………………… 136
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………...................... 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………. 140


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Đất nước Việt Nam của chúng ta đang ở trong quá trình phát triển, hệ
thống hạ tầng còn ở mức lạc hậu. Để phát triển kinh tế, một trong những nhiệm
vụ đầu tiên là cần đầu tư xây dựng hoàn chỉnh hệ thống hạ tầng giao thông vận
tải. Xác định được vấn đề này, trong khoảng 10 năm trở lại đây, nhiều tuyến
đường đã được đầu tư mở rộng hoặc xây dựng mới. Theo số liệu thống kê thì tổng
kinh phí đầu tư cho việc xây dựng chiếm khoảng 40% ngân sách.

Tuy nhiên, do một số nguyên nhân chủ quan và khách quan, nhiều công
trình xây dựng đã xảy ra sự cố ngay cả trong quá trình thi công và cả trong quá
trình khai thác, đặc biệt là nhiều sự cố công đối với công trình xây dựng trên nền
đất yếu, trong đó có sự cố mố cầu.
Sự cố công trình theo nghóa chung nhất, là những vấn đề, những hiện
tượng kỹ thuật xảy ra trong quá trình thi công xây dựng cũng như trong quá trình
khai thác sử dụng làm cho công trình không thể được thi công hoặc khai thác sử
dụng đúng như các dự định ban đầu của các bên hữu quan đối với công trình đó
và thường được biểu hiện ở sự vượt quá giới hạn của một hoặc vài trạng thái làm
việc (cường độ, ổn định, biến dạng, sử dụng,..) của một bộ phận công trình đang
xây dựng, đang khai thác sử dụng hoặc của các công trình hiện hữu liền kề trong
phạm vi ảnh hưởng của tác nhân gây sự cố.
Theo số liệu thống kê của Bộ Xây dựng thì nguyên nhân chính xảy ra sự
cố công trình là do sai sót trong quá trình thiết kế (chiếm 60%). Những sai sót
trong thiết kế thường dẫn tới hư hỏng nghiêm trọng cho hệ kết cấu, việc sửa chữa
khắc phục những sự cố này rất phức tạp và tốn kém. Trên địa bàn cả nước, thời
gian gần đây đã có một số công trình xảy ra sự cố trong quá trình thi công công
trình như cầu Rạch Lá, cầu Lôi Giang trên tuyến đường Rừng Sác (huyện Cần


2

Giờ), cầu Kỳ Hà trên tuyến đường vào khu công nghiệp Cát Lái (quận 2), cầu và
hầm chui Văn Thánh (quận Bình Thạnh). Đặc biệt, vào sáng 29/9/2007, vụ sập
nhịp dẫn số 13 đường vào cầu Cần Thơ trong quá trình thi công đã dẫn đến tổn
thất rất lớn về tính mạng và tài sản.
Một số nguyên nhân chính dẫn đến sự cố công trình:
- Do số liệu khảo sát không chính xác dẫn đến kết quả tính toán trong
thiết kế chưa phù hợp với điều kiện tự nhiên của khu vực xây dựng.
- Do hồ sơ thiết kế chưa phù hợp: Có thể do sử dụng kết quả khảo sát

không chính xác hoặc do người thiết kế đưa ra phương án thiết kế không hợp lý.
- Do việc tổ chức thi công không phù hợp với thực tế và không tuân thủ
theo thiết kế bản vẽ thi công.
- Do điều kiện khai thác công trình không đúng theo yêu cầu thiết kế.
Việc xảy ra sự cố công trình đã gây ra những tác động tiêu cực, cụ thể:
- Về kinh tế: Kéo dài thời gian thi công công trình, không đáp ứng theo
tiến độ dự kiến, tăng chi phí đầu tư cho công trình.
- Về xã hội: Công trình không được đưa vào sử dụng đúng tiến độ gây
hạn chế trong việc phát triển chung, làm giảm lòng tin của người dân.
Xác định được vấn đề này, nên trong luận văn Thạc sỹ, tôi đi sâu vào
“Phân tích nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố mố cầu xây dụng
trên đất yếu”.
2. Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết để xác định nguyên nhân xảy ra sự cố mất ổn
định, hư hỏng của mố các công trình cầu xây dựng trên đất yếu.
- Tính toán và xây dựng phương án xử lý, khắc phục sự cố của cầu một
cách tiết kiệm, tiến độ hợp lý nhằm sớm hoàn thành cầu, đưa vào khai thác hiệu
quả, an toaøn.


3

- Rút được kinh nghiệm trong việc thiết kế công trình và thi công mố cầu
trên đất yếu.
3. Nội dung nghiên cứu:
Với đề tài “Phân tích nguyên nhân và biện pháp xử lý sự cố mố cầu trên
đất yếu”, nội dung đề tài bao gồm 4 chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan về tình hình sự cố mố cầu xây dựng trên nền đất yếu.
Chương 2: Phân tích nguyên nhân gây ra sự cố mố cầu:
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mố cầu:

Chương 4: Phân tích nguyên nhân và giải pháp xử sử lý sự cố mố cầu Kỳ Hà
(quận 2, thành phố Hồ Chí Minh).
4. Giới hạn luận văn:
4.1. Phần đã nghiên cứu:
4.1.1. Luận văn đã nghiên cứu phân tích các nguyên nhân gây ra sự cố mố cầu có
nguyên nhân từ nền đất và móng.
4.1.2. Luận văn đã đi sâu tính tốn ổn định mố cầu, biện pháp gia cố nền đường
đoạn sau mố; đề xuất phương án thiết kế mố cầu xây dựng trên nền đất yếu, đề xuất
các lưu ý khi thiết kế cầu.
4.2. Phần chưa nghiên cứu:
4.2.1. Đối với mố cầu xây dựng trên nền đất yếu, ảnh hưởng của dịng chảy gây xói
lở mố cầu cũng là một trong những nguyên nhân gây ra sự cố mố cầu. Tuy nhiên,
trong luận văn này chưa phân tích và tính tốn đến ảnh hưởng dịng chảy đối với xói
lở đất đắp trước mố gây ra sự cố.
4.2.2. Luận văn cũng chưa đề cập đến ảnh hưởng của động đất đối với sự ổn định
của mố cầu nói chung và khối đất đắp sau mố.


4

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỰ CỐ
MỐ CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Khái quát về sự cố công trình:
Sự cố công trình được hiểu là những hiện tượng kỹ thuật xảy ra trong quá
trình xây dựng hoặc khai thác, làm cho công trình không thể tiếp tục xây dựng
hoặc không thể khai thác bình thường. Sự cố công trình là thường là biểu hiện của
một hoặc một vài trạng thái làm việc nào đó (cường độ, ổn định, biến dạng, nứt)
của công trình. Bộ phận công trình đang xây dựng hoặc công trình phụ trợ, đã
vượt quá giới hạn.
Có nhiều cách phân loại sự cố công trình, nhưng thông thường dựa vào 5

cách sau đây:
1.1.1. Theo thời gian phát sinh sự cố:
- Ngay trong quá trình thi công.
- Sau khi nghiệm thu nhưng chưa đưa vào sử dụng hoặc trong quá trình
khai thác.
1.1.2. Theo nguyên nhân phát sinh sự cố:
- Sự cố do lỗi trong quá trình khảo sát, thiết kế.
- Chất lượng vật liệu và chế phẩm xây dựng kém.
- Công nghệ thi công không tốt hoặc quản lý thi công không chu đáo.
- Sử dụng công trình không đúng quy định.
- Do những rủi ro gây ra: như động đất, bão, hỏa hoạn.
1.1.3. Theo tính chất nguy hiểm hoặc ảnh hưởng do sự cố gây ra:
- Ảnh hưởng đến đến việc tiếp tục thi công.
- Ảnh hưởng đến đến an toàn kết cấu.
- Ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất hoặc sử dụng bình thường.


5

- Giảm độ bền của công trình;
- Ảnh hưởng đến vẻ đẹp của công trình.
1.1.4. Theo phương thức xử lý sự cố:
- Sửa chữa sai lệch về kích thước, vị trí, hình dáng.
- Gia cố tăng cường nền móng, cấu kiện hoặc toàn bộ công trình.
- Phải dỡ bỏ, xây lại.
1.1.5. Theo tính chất của sự cố:
- Sụp đổ một phần hoặc hoàn toàn.
- Bị nứt; sai lệch vị trí; kết cấu bị biến dạng lớn hoặc nghiêng, võng.
- Sự cố về nền đất, về móng.
1.2. Một số ngun nhân gây ra sự cố cơng trình:

1.2.1. Sự cố do lún không đều: Sự cố lún không đều có thể do khảo sát nền đất,
thiết kế và thi công không đúng kỹ thuật gây ra. Thông thường, các sự cố này xảy
ra đối với khối đất đắp sau mố hoặc đất đắp tứ nón mố cầu.
1.2.1.1. Sự cố do sai sót trong quá trình khảo sát đất nền:
- Cung cấp số liệu về các tính chất cơ lý của đất nền không chính xác.
Do đó người thiết kế dựa vào số liệu này không phù hợp.
- Khoảng cách giữa các lỗ khoan quá lớn nên không thể phản ánh tình
hình thực tế của các lớp đất và thế nằm, vị trí của nó trong nền đất.
- Độ sâu các lỗ khoan thăm dò không đủ nên không thể xác định được
chiều dày các lớp đất nằm trong phạm vi ảnh hưởng của móng và nhất là không
xác định được lớp đất chịu lực.
- Báo cáo khảo sát địa chất và thí nghiệm địa chất không rõ ràng chuẩn
xác.


6

- Phương pháp lấy mẫu và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm không
đúng với điều kiện làm việc của đất nền dưới tải trọng lúc thi công và lúc khai
thác sử dụng công trình sau này.
1.2.1.2. Sự cố do lỗi thiết kế: Đối với công trình trên nền đất yếu thì sự cố xảy ra
mà nguyên nhân lỗi do thiết kế cũng thường xảy ra. Các nguyên nhân thường
gặp:
- Sức chịu tải của đất nền không đủ để tiếp thu tải trọng công trình
truyền xuống móng do những chỉ tiêu dùng để tính toán cường độ của đất nền
(như lực dính, góc ma sát, trọng lượng đơn vị của đất) xác định không đúng hoặc
không phù hợp với điều kiện thực tế của đất nền khi chịu tải trọng.
- Dự tính độ lún công trình không đúng. Sai sót này thường do chọn
không hợp lý mô đun biến dạng của nền, độ dày các lớp đất chịu ảnh hưởng xác
định không chính xác.

- Dự kiến khơng hết ảnh hưởng của tải trọng và sự thay đổi môi trường địa
chất trong tương lai để có giải pháp phịng tránh.. Cụ thể:
+ Ảnh hưởng động: Tác động của tải trọng động do máy móc thi cơng (như
đóng cọc, đầm đất…) gây ra hoặc do các phương tiện lưu thông.
+ Bỏ qua tải trọng do lớp đất san nền.
1.2.1.3. Sự cố do thi công:
- Không thi công đúng theo công nghệ thi cơng trong hồ sơ thiết kế và các
quy trình kỹ thuật.
- Quản lý cơng trình khơng tốt, khơng căn cứ vào các yêu cầu xây dựng và
trình tự thiết kế thi cơng để thực hiện.
1.2.2. Sự cố cơng trình có nguyên nhân do tác động của tải trọng động:
Tác động của động lực lên cơng trình có rất nhiều dạng như động đất, bão.
Bất kỳ nguồn chấn động nào tác dụng lên mặt đất tự do hoặc trong lòng đất đều sản
sinh ra 3 loại sóng đàn hồi (sóng dọc, sóng ngang và sóng mặt).


7

Các sóng đàn hồi này ảnh hưởng xấu đến cơng trình xây dựng trong khu
vực tác dụng của sóng. Chính sóng chấn động này cũng là nguyên nhân gây ra sự cố
(như sự cố trong q trình đóng cọc).
Nền móng luôn là cơ sở của của mọi loại công trình, vì vậy những hư
hỏng cũng như sự cố công trình có nguyên nhân từ nền hoặc móng bao giờ cũng
được nghiên cứu thận trọng, toàn diện và cũng rất phức tạp. Đối với các công
trình xây dựng trên nền đất yếu thì khả năng xảy ra sự cố lớn hơn nhiều so với
các công trình xây dựng trên khu vực đất nền có khả năng chịu lực cao.
1.3. Khái niệm đất yếu, sự phân bổ các vùng đất yếu ở Việt Nam:
1.3.1. Khái niệm về đất yếu:
Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,51,0daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e>1),
mô đun biến dạng thấp (thường thì Eo = 50daN/cm2), lực chống cắt nhỏ… Nếu

không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu sẽ
rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được.
Đất yếu là các vật liệu mới hình thành (từ 10.000 đến 15.000 năm tuổi),
có thể chia đất yếu thành 3 loại: Đất sét hoặc á sét bụi mềm, có hoặc không có
chất hữu cơ; than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn.
Tất cả các loại đất này này đều được bồi tụ trong nước một cách khác
nhau theo các điều kiện thủy lực tương ứng: Bồi tích ven biển, đầm phá, cửa
sông, ao hồ… Trong các loại đất này đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển
(đầm phá, tam giác châu, cửa sông…) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất. Ở
trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ
số rỗng lớn (đất sét mềm e≥1,5; đất á sét bụi e≥1), lực dính không thoát nước
Cu≤0,15daN/cm2, góc nội ma sát φu=0, độ sệt Il>0,5 (trạng thái dẻo mềm).


8

Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn hoặc đất hữu cơ) thường hình thành
từ đầm lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại
thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn với trầm
tích khoáng vật. Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ
chiếm tới 20 – 80%.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W=8090% và có thể lên tới vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài,
không đều và mạnh nhất; hệ số nén lún có thể đạt 3 -8 -10cm2/daN, vì thế thường
phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với các mẫu cao ít nhất 40-50cm.
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của
chúng:
- Hàm lượng bùn hữu cơ từ 20 – 30%: đất nhiễm than bùn.
- Hàm lượng bùn hữu cơ từ 30 – 60%: đất than bùn.
- Hàm lượng bùn hữu cơ trên 60%: than bùn.
Bùn là các loại đất mới được hình thành trong môi trường nước ngọt hoặc

nước biển, gồm các hạt rất mịn (<20µm) với tỷ lệ phần trăm các hạt <2µm cao,
bản chất khoáng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Hàm lượng hữu cơ
thường dưới 10%.
Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ
hoặc các cửa sông; nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn
no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn,
mô đun biến dạng vào khoảng 1-5daN/cm2 với bùn sét và 10-25daN/cm2 với bùn
á sét, bùn á cát; hệ số nén thì có thể lên tới 2-3cm2/daN. Như vậy bùn là những
trầm tích sét chưa chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên
bùn chỉ có thể thực hiện sau khi áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt.
1.3.2. Phân bố các vùng đất yếu của Việt Nam:


9

Các vùng đất mềm yếu ở Việt Nam chủ yếu là những tầng trầm tích mới
được thành tạo trong kỷ thứ 4. Theo kết quả nghiên cứu về địa chất và địa lý,
tầng đất trầm tích này chủ yếu là trầm tích tam giác châu, thường gặp ở các miền
đồng bằng, trong đó có 2 đồng bằng lớn nhất là đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng
Nam bộ. Căn cứ vào nguồn gốc và điều kiện hình thành các đồng bằng, đồng thời
dựa vào tài liệu thăm dò địa chất công trình, sơ bộ có thể nhận xét đặc điểm
chung của các tầng đất mềm yếu ở Việt Nam như sau:
1.3.2.1. Tầng đất yếu ở đồng bằng Bắc bộ:
Chủ yếu là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác châu thổ của 2
sông lớn là sông Hồng, sông Thái Bình và các chi lưu của chúng. Miền đồng bằng
này có diện tích rất rộng (khoảng 15.000km2 và ít đồi núi sót) Vùng phù sa sông
Hồng chiếm diện tích rộng nhất trong miền này. Theo tài liệu địa chất kiến tạo
Việt Nam thì đồng bằng Bắc bộ được hình thành trên một miền võng rộng lớn,
đầu tiên chịu chế độ biển, rồi đến chế độ vũng hồ và trên đó là trầm tích kỷ thứ 4.
Xét về mặt địa hình, địa mạo thì đây là miền đồng bằng thuộc loại địa hình bồi

tụ. Do các điều kiện địa chất, địa hình hình như vậy nên chiều dày tầng trầm tích
này rất dày, từ vài mét đến hơn 100m.
1.3.2.2. Miền đồng bằng ven biển miền Trung:
Là đồng bằng mài mòn bồi tụ điển hình. Trầm tích kỷ thứ 4 ở đây thường
thấy ở vùng thung lũng các sông và thường là loại phù sa bồi tích.
Vùng duyên hải thuộc loại trầm tích phát triển trên các đầm phá cạn dần
hay còn gọi là bồi tích trong điều kiện lắng đọng tónh.
1.3.2.3. Đồng bằng Nam bộ:
Nguồn gốc của các tầng đất yếu đều là các loại trầm tích của châu thổ
(sông, bãi bồi, tam giác châu), trầm tích bờ, vùng vịnh và đều thuộc thuộc trầm
tích kỷ thứ 4. Các dạng trầm tích thường gặp là các loại bùn, đất dính có trạng


10

thái từ dẻo mềm đến chảy và cát nhỏ bão hòa. Ngoài ra còn gặp các loại đất lầy,
đất mặn sú vẹt ở ven biển, than bùn ở miền rừng ngập mặn… Về đặc điểm cấu tạo
thì các vỉa đất yếu thường gồm nhiều lớp đất tạo thành và không đồng nhất. Ở
miền đồng bằng, cấu tạo của các vỉa đất yếu khá phức tạp. Các lớp đất yếu
thường nằm xen kẽ nhau, hoặc nằm giữa các lớp đất có khả năng chịu lực tốt hơn.
Chiều dày các vỉa đất khá lớn.
1.4. Sự cố mố cầu trên đất yếu - nguyên nhân và các biện pháp phòng
chống:
Trước đây, người ta thường xây dựng đường đi qua các khu vực có địa
chất tốt để giảm bớt những vấn đề về kỹ thuật. Tuy nhiên sự nghiệp xây dựng và
phát triển xã hội hiện nay đã đặt ra việc chinh phục và sử dụng các vùng đất
mềm yếu để phát triển đô thị, khu dân cư; điều này kéo theo việc xây dựng các
công trình hạ tầng giao thông. Các công trình xây dựng trên nền đất yếu có nguy
cơ xảy ra sự cố rất lớn, mà đặc trưng nhất của sự cố công trình giao thông là sự cố
xảy ra đối với mố cầu.

Trong công trình cầu, mố cầu thuộc kết cấu phần dưới, được chôn trong
đất, nằm trong vùng ẩm ướt chịu xâm thực, xói lở. Mố có các chức năng cơ bản:
- Đỡ kết cấu nhịp, chịu tải trọng thẳng đứng và nằm ngang từ kết cấu
nhịp truyền xuống.
- Mố là bộ phận chuyển tiếp và bảo đảm xe chạy êm thuận từ đường vào
cầu.
- Mố cầu làm nhiệm vụ của một tường chắn, chịu áp lực ngang của đất
đắp, bảo đảm ổn định của nền đường đầu cầu.
- Mố cầu là một công trình điều chỉnh dòng chảy, đảm bảo chống xói lở
bờ sông.


11

Với các chức năng cơ bản trên, trong công trình cầu mố cầu cũng là một
bộ phận thường xảy ra sự cố, đặc biệt là các công trình cầu xây dựng trên nền đất
yếu. Các sự cố mố cầu xảy ra cả trong quá trình thi công và cả trong quá trình
khai thác công trình.
Dầm cầu
2

1

6

3
4

5

Cọc mố cầu

Hình 1.1: Các bộ phận cấu tạo của mố cầu.
(1) - Tường đỉnh: là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có
chiều cao tính từ mặt cầu đến mặt kê gối.
(2) - Tường cánh: là các tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo
phương ngang cầu.
(3) - Mũ mố: là bộ phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp
truyền xuống.
(4) - Tường thân mố hay tường trước: là bộ phận đỡ tường đỉnh và mũ mố.
(5) - Móng mố: là bộ phận đỡ tường trước hoặc tường thân và tường cánh.
(6) - Đắp đất nón mố: là công trình chống xói lở, lún sụt ta-luy nền đường
tại vị trí đầu cầu, đồng thời có tác dụng như một công trình dẫn dòng chảy.


12

Với cấu tạo, vị trí làm việc như trên, sự cố mố cầu thường xảy ra là sự cố
của phần đất đắp tiếp giáp mố cầu (phần nối tiếp) và sự cố xảy ra đối với mố cầu.
Bản thân mố cầu làm việc như một tường chắn chịu áp lực ngang của đất do tónh
tải và hoạt tải. Với các mố có chiều cao lớn thì áp lực ngang của đất trở thành rất
quan trọng.

Hình 1.2: Cầu Quebec ở Canada bị sập ngày 11/11/1996.

Hình 1.3: Cầu Mianus ở Greenwich, Connecticut bị sập ngày 28/6/1983.


13

Hình 1.4: Cầu bắc qua sông Mississippi – Mỹ bị sập ngày 01/8/2007.
1.4.1. Các vấn đề về ổn định nền đường đoạn tiếp giáp vào cầu:
Cầu là công trình vượt sông, để đảm bảo nhu cầu giao thông thủy các cầu
đều phải thiết kế đảm bảo tónh không thông thuyền, điều đó có nghóa là phải
nâng cao dầm cầu, mặt cầu kéo theo phải đắp đường vào cầu với chiều cao đắp
khá lớn.
Khi nền đường đắp trên đất yếu thì sẽ làm tăng ứng suất trong đất. Nếu
sự tăng ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đó, phụ thuộc vào tính
chất cơ học của đất, thì nền sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền đất đắp bị
lún nhiều và đột ngột. Cùng với sự lún sụp của nền đất đắp, nền đất yếu xung
quanh cũng bị trồi lên tương ứng. Sự cố này xảy ra xảy ra nhanh chóng trong quá
trình thi công hoặc sau khi thi công xong một thời gian ngắn.
Những sự cố này chủ yếu theo 2 dạng:
- Phá hoại do lún trồi: Toàn bộ nền đắp lúng võng vào nền đất yếu đẩy
trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân taluy.
- Phá hoại do trượt sâu: Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục
bộ ngược với lún lan rộng như lún trượt trồi.


14

Dưới đây miêu tả một số các sự cố điển hình thuộc hai loại trên đã xảy ra
trong những năm gần đây:
Vị trí và thời
điểm xảy ra sự
cố
1. Km0+620 phía
Nam cầu vượt
đường sắt trên
tuyến mới qua

cầu Hoàng Long.
Thời điểm xảy ra
sự
cố:
811h,ngày
19/3/1999

Điều kiện địa
chất

Giải pháp thiết kế
và thi công

Miêu tả sự cố

-Lớp 1: bùn
hữu cơ dày
4,2÷7.4cm;
C=,12kg/cm2.

- Nền đắp cao 7,5m
đến 9m, rộng 12,5
taluy 1:1 (taluy được
tăng cường bằng
lưới địa kỹ thuật mỗi
bên
5,5m
với
khoảng cách các lớp
lưới theo chiều cao

là 1,5m)

-Đắp đến chiều
cao 6,8m (chưa
đến cao độ thiết
kế) thì xẩy ra
lún sụt.

- Lớp 2: sét
xám vàng nửa
cứng đến cứng
có
C=
2
0.25kg/cm và
- Xử lý bấc thấm sâu
φ = 15”
14.5m, khoảng cách
bấc
theo
chiều
ngang 1.2m và theo
chiều dọc 1.04m.

Tháng 2/1999 đắp
thêm 89cm 10 ngày
đầu tháng 3/99 đắp

- Số liệu đo lún
tháng 1/1999 đã

đạt
tới
104mm/ngày.

- Trong 10 ngày
- 8 h sáng (phát đầu tháng 3 tốc độ
hiện các khe đắp tăng nhanh
nứt dọc và hẳn hơn các tháng
ngang 3 -4mm) trước (180cm/10
ngày);
- Khe nứt phát
hiện trên một Nguyên
nhân:
đoạn dài 140m, đắp tăng quá
đến 11h thì lún nhanh vượt tốc độ
sụt 1,8 – 2,0m, cố kết cần thiết.
bề rộng khe nứt
Giải pháp xử lý:
vỡ tới 1,6 –
1,8m sâu suốt + Đào bỏ nền lún
sụp
thân nền.

- Thay đất bằng 1m
cát đệm rồi rải vải
địa kỹ thuật loại sợi
dệt; trên vải lại rải
cát thoát nước dày - Hai bên ruộng
0,5m.
lúa bị đẩy trồi

- Tốc độ đắp nền đất lên cao từ 0,6 –
0,8m
trong
trên đệmcát:
phạm vi mỗi
Tháng 11/1998 đắp
bên 20cm kể từ
cao 119cm
chân taluy ra.
Tháng
12/1998
không đắp
Tháng 1/1999 đắp
thêm 142cm

Nguyên nhân và
biện pháp khắc
phục

+ Đổi taluy đắp từ
1:1 sang 1:2.
+ Dùng bệ phản
áp mỗi bên rộng
20m với chiều cao
2.5 – 3.0m và đắp
phản áp đồng thời
với nền đắp.
Kết quả: nền
đường ổn định

15

thêm 180cm
II.Nam cầu Trìa
Km
732
+
100QL-1A (cầu
Trìa 24m) xẩy ra
sự
cố
tháng
7/2001

-Lớp1: 0,5 – - Nền đắp mở rộng
1,4m đất đắp cũ nhiều về phía trái ,
cao 5,4m bề rộng
-Lớp2:
2,7nền 12,5m , taluy
3,0m: sét xám
1:1,5
đen có hữu cơ,
- Đắp trực tiếp
dẻo mềm.
-Lớp3: 6-9,6m:
sét xám đen,
dẻo
chảy,
C=0,03Kg/cm2 ;

φ =2o17’.
-Lớp 4: 3,5 –
5,5 m sét nâu
lẫn sỏi sạn, nửa
cứng

III. Km121+ 325
đến Km 121
+450 QL 1A
(Bắc Giàng) xảy
ra
ngày
17/3/1999.

-Lớp 1: Dày
0,3m bùn ruộng
(đã vét thay
cát)

- Nền rộng 12m đắp
cao 1,62m trực tiếp
trên đất yếu (có lớp
cát đệm 0,7m)

-Lớp 2: Dày - Để tăng nhanh lún,
0,8m sét xám thiết kế gia tải trước
vàng, nâu, dẻo thêm 2,50m. Do vậy
tổng chiều cao đaps
mềm
(kể cả đệm cát) là:

-Lớp 3: Dày
1,62+2,5= 4,12m.
8,7m bùn sét
lẫn hữu cơ có - Thi công: bóc đất
hữu cơ, đắp cát đệm
C=0,15Kg/cm2
dày
0,7m.
Từ
-Lớp 4: sét ở
21/11đến
trạng thái cứng
23/12/1998 đắp đất
0,9m (đạt độ cao
thiết kế).

- Lún sụt, trượt
trồi về phía trái,
trên 1 đoạn dài
50m từ tim
đườn vùng trượt
rộng 26m.

Nguyên nhân:
-Không khảo sát
địa chất (xem là
nền đường cũ dắp
mở rộng)

- Đắp không theo

- Đất ruộng bị
dõi lún, không
đẩy trồi lên
tính toán chiều
hàng mét
cao đắ giới hạn.
-Tại tim và trên
Xử lý:
ợăt nền xuất
hiện nứt dọc rất - Dùng bệ phản áp
để khắc phục
lớn và sâu

- Vừa đắp đủ Nguyên nhân:
4,1m
vào
- Không tính toán
17/3/1999 thì sự
trước chiều cao
cố xảy ra.
đắp giới hạn.
- Nứt dọc tại
- Quá trình đắp
tim đường rộng
không theo dõi tốc
hàng mét, sâu
độ lún hàng ngày.
dưới thân nền
đắp trên đoạn - Áp dụng giải
pháp gia tải trước

dài 125m.
không thích đáng.
- Cả nền đường
lún xuống 1- Xử lý khắc phục:
2,8m.
- Đào bỏ nền

- Hai bên ruộng
lún bị đẩy trồi
lên cao 1.0 –
1.5m
trong
-24/12/1998
đắp phạm vi 8 -10m
phần gia tải trước kể từ chân taluy
thêm 2,5m trong 81 trở ra.
ngày
- Trượt trồi cả 2
bên

đường
trồi.

bị

trượt

- Đắp lại nhưng
chỉ đắp đến chiều
cao thiết kế là

1,62m.
Kết quả: Nền ổn
định


16

IV. Km 120 +
880 đến Km 121
+ 040 QL 1A
(Bắc Giang) xảy
ra
ngày
18/8/1999
dài
127m; bắt đầu từ
6/4/1999

-Lớp1:
0,2m

Dày - Nền rộng 15m,
chiều cao thiết kế từ
3,77m đến 5.28m;
Sét nâu xám,
dự kiến gia tải trước
cứng vừa
thêm 1,5m.
Lớp2: đất yếu,
- Xử lý đất yếu bằng

bùn sét yếu đến
bấc thấm cắm sâu
yếu; dày 7,9m
8m với khoảng cách
có
1.6m; có tầng cát
C=0,21Kg/cm2
đệm đầy 0,7 – 1.0m.
và φ = 2”54’
-Lớp3: sét rất
cứng

- Lún sụp và Nguyên nhân:
trượt trồi về cả
-Không kiểm toán
2 phía.
ổn định trước đối
- Nứt dọc ở tim với trường hợp
với bề rộng vết đắp cao hơn 4m
nứt đến 1.0m, (sau kiểm toán
dài suốt đoạn cho thấy chiều
127m.
cao đắp giới hạn
-Đất ruộng 2 là 4m)
bên bị đẩy lên - Từ 1/7/1999
cao hơn 1.0m.
không theo dõi
-Sự cố xẩy ra lún(khi đắp cao
3.73
khi thực tế đắp được

cao đượpc 4.9 – 4.24m)
5.2m (tức là
chưa đủ chiều
cao gia tải
trước)

- Trong 1 tuần
tháng 6/1999 đã
có tốc độ lún gần
10mm/ngày.
Xử lý khắc phục:
- Đào bỏ đoạn bị
phá hoại.
- Cắm lại bấc
thấm như thiết kế
trước.
-Khống chế tốc độ
đắp và theo dõi
chặt tốc độ lún
trong quá trình
đắp.

Các hiện tượng lún kéo dài:
Địa điểm
lún kéo
dài

Điều kiện địa
chất

Giải
phép
xử lý

Lún
trong
thời
gian
đắp

Lún sau khi
đưa đường vào
khai thác (cm)

Tốc độ lún Ghi chú
lớn nhất khi
đắp
(cm/ngày)


17

(cm) (cả
đắp gia
tải)
1.Km0+600
đường Bắc
Thăng
Long -Nội
Bài(đưa

vào
khai
thác tháng
1/1994)

Có than bùn
yếu dầy 3-4m
(trên có lớp đất
cứng dầy 1.2 –
1.5m)

-Nền
đắp
mở
rộng
bên
phải
đường
cũ cao
3m.

đến
12 tháng sau khi 1.11
đưa đường vào cm/ngày
khai thác lún
thêm 43cm

- Khai
thác
bình

thường.

- Xử lý
giếng
cát
Có than bùn -Đắp
dưới sâu
cao 3 –
1.Km1+024
4
m,
đường Bắc
đường
Thăng
rộng
Long
23m.
taluy
1:1.5

-Nội
Bài(đưa
vào
khai
thác tháng
1/1994)

Lún
võng về
phía đắp

mở
rộng,
không
nứt.

20 tháng sau khi Không theo -Có nết
nứt trên
đưa vào khai dõi
mặt
thác lún 21cm
đường
rộng
5mm (vì
móng
mặt
đường
là bằng
đá gia
cố
xi
măng),
sâu
20cm;
-Khai
thác
bình
thường.

3. Hai đầu
cầu Đồng

Niên: Km
49+300 –
Km 49+900

Hải - Đắp
cao
12m
- Lơp1 1 dầy
(cả dự
4.1m sét pha
phòng
cát xám đen,
Phía
Phòng:

Phía sát -Phía sát mố Hà 1.15cm/ngày
(đắp trong
mố Hà Nội: 79,8cm
425 ngày;
Nội:
vừa đắp vừa
184,5cm
chờ
Phía

Lún
đều, tạo
bậc
trước
mố cầu