Nghiên cứu giải pháp công nghệ bảo vệ hố móng trong quá trình thi công cống đầu mối thanh bình huyện tam nông tỉnh đồng tháp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGHIÊM QUANG HƯNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ BẢO VỆ HỐ MĨNG
TRONG Q TRÌNH THI CƠNG CỐNG ĐẦU MỐI THANH BÌNH,
HUYỆN TAM NƠNG, TỈNH ĐỒNG THÁP.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
-----------------------------------------

NGHIÊM QUANG HƯNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ BẢO VỆ HỐ MĨNG
TRONG Q TRÌNH THI CƠNG CỐNG ĐẦU MỐI THANH BÌNH,
HUYỆN TAM NƠNG, TỈNH ĐỒNG THÁP.
Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ
Mã số: 60- 58- 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. VŨ THANH TE

Hà Nội – 2012


Lời cảm ơn
Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới GS. TS. Vũ
Thanh Te, người thày đã tận tình giúp đỡ tơi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu
thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
-

Ban giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại
học, khoa cơng trình trường Đại học Thuỷ lợi.

-

Lãnh đạo Viện bơm và Thiết bị Thuỷ lợi- Viên khoa học Thuỷ lợi Việt Nam.

-

Lãnh đạo chi cuc Thuỷ lợi tỉnh Đồng Tháp.

Đã cho phép và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập,
nghiên cứu và hồn thành đề tài này.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo Bộ môn công nghệ và quản lý
xây dựng trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình chỉ bảo, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi

trong q trình nghiên cứu, thực hiện đề tài.
Cảm ơn các bạn đồng nghiệp, bạn bè, người thân và gia đình đã động viên giúp
đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu.

Tác giả

Nghiêm Quang Hưng


DANH MỤC VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
HMNN

Hạ mực nước ngầm

T

Độ dày tầng nước có áp

MNN

Mực nước ngầm

D

Đường kính ống lọc

ĐCTV

Địa chất thuỷ văn

J

Gradient thấm của lớp đất

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

Δs

Độ sâu mực nước phải hạ thêm

Q

Lưu lượng nước

h0

Độ ngập ống lọc

qg

Lưu lượng 1 giếng

a

Khoảng cách giữa các giếng

γ

Trọng lượng riêng chất lỏng

l

Chiều dài ống lọc

P

Áp suất

s

Độ hạ thấp MNN

g

Gia tốc trọng trường

S

Độ sâu hạ MNN

Fg

Diện tích thu nước của giếng

S0

Độ sâu MNN ở tâm hố móng

Z

Cao độ mực nước ngầm

Ww

Thể tích các lỗ rỗng

R

Bán kính ảnh hưởng

ρ

Khối lượng riêng của chất lỏng

r0

Bán kính giếng

µ

Độ nhớt động lực của nước

h

Cột nước trong giếng

γ1

Trọng lượng riêng của đất nền

H

Độ sâu hạ giếng

Δh

Cột nước tiêu hao qua ống lọc

H0

Cột nước ngầm tại A

M

Chiều dày lớp trầm tích

K

Hệ số thấm của đất nền

M max

F

Diện tích hố móng

ω

Diện tích lỗ xói tạo giếng

Ka

Hệ số áp lực đất chủ động

Wp

Độ ẩm phân tử

Kp

Hệ số áp lực đất bị động

T

Hệ số dẫn nước

t min

Chiều dài cừ nhỏ nhất

Cột nước vùng ảnh hưởng

K minmin Hệ số an toàn trượt tổng thể

R

R

R

R

Ta
R

R

R

R

R

R

Moment lớn nhất tác dụng lên
bụng cừ.

R

R

R

R


BẢN CAM KẾT VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Kính gửi:

Ban giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi
Khoa cơng trình, khoa Đào tạo Đại học và sau Đại học trường Đại
học Thuỷ lợi.
Bộ môn công nghệ và quản lý xây dựng trường Đại học Thuỷ lợi.

Tên tôi là: Nghiêm Quang Hưng
Ngày tháng năm sinh: 16/ 12/ 1986
Học viên cao học lớp: CH19C11, niên khố: 2011- 2012, trường Đại học Thuỷ lợi
Tơi viết bản cam kết này xin cam kết rằng đề tài luận văn “Nghiên cứu giải pháp
công nghệ bảo vệ hố móng trong q trình thi cơng cống đầu mối Thanh Bình, huyện
Tam Nơng, tỉnh Đồng Tháp” là cơng trình nghiên cứu của cá nhân mình. Tơi đã
nghiêm túc đầu tư thời gian và công sức dưới sự hướng dẫn của GS. TS. Vũ Thanh
Te để hoàn thành đề tài theo đúng quy định của nhà trường. Nếu những điều cam kết
của tơi có bất kỳ điểm nào khơng đúng, tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và cam kết
chịu những hình thức kỷ luật của nhà trường.
Hà Nội, ngày 23 tháng 11 năm 2012
Cá nhân cam kết

Nghiêm Quang Hưng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
T
2

T

2

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................................... 2
T
2

T
2

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 2
T
2

T
2

4. Dự kiến các kết quả đạt được................................................................................... 3
T
2

T
2

5. Nội dung của luận văn .............................................................................................. 3
T
2

T
2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÙNG ĐẤT YẾU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
T
2

BẢO VỆ MÁI HỐ MĨNG TRONG KHI XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.....……………………………………………………………4
1.1 Đặc điểm của nền đất yếu ....................................................................................... 4
T
2

T
2

1.1.1. Định nghĩa đất yếu ............................................................................................... 4
T
2

T
2

1.1.2. Nguyên nhân tạo ra nền đất yếu ............................................................................ 4
T
2

T
2

1.1.3. Cách phân biệt nền đất yếu ................................................................................... 5
T
2

T
2

1.1.4. Phân vùng nền đất yếu ở Việt Nam ...................................................................... 6
T
2

T
2

1.1.5. Các loại nền đất yếu thường gặp ........................................................................... 7
T
2

T
2

1.1.6. Ảnh hưởng của nền đất yếu đến công trình xây dựng .......................................... 7
T
2

T
2

1.2. Các phương pháp bảo vệ mái hố móng khi thi cơng cơng trình trên nền đất
T
2

yếu ................................................................................................................................... 8

1.2.1. Chắn giữ hố móng bằng cọc hàng ......................................................................... 8
T
2

T
2

1.2.2. Phương pháp chắn giữ hố móng bằng cọc trộn dưới sâu .................................... 10
T
2

T
2

1.2.3. Chắn giữ hố móng bằng tường liên tục trong đất ............................................... 11
T
2

T
2

1.2.4. Chắn giữ hố móng bằng thanh chống ................................................................. 12
T
2

T
2

1.2.5. Chắn giữ hố móng bằng thanh neo ..................................................................... 13
T

2

T
2

1.2.6. Chắn giữ hố móng bằng đinh đất ........................................................................ 13
T
2

T
2

1.2.7. Hạ thấp mực nước ngầm kết hợp đào đất ........................................................... 14
T
2

T
2

1.3. Đánh giá khả năng sử dụng giải pháp bảo vệ mái hố móng đối với vùng đất
T
2

yếu khi xây dựng cơng trình ở vùng đồng bằng Sông Cửu Long. .......................... 19
1.3.1. Đặc điểm của vùng đất yếu khu vực đồng bằng Sông Cửu Long....................... 19


1.3.2. Nguyên nhân dẫn đến sự cố và cách khắc phục sự cố khi thi cơng hố móng cơng
trình ............................................................................................................................... 20
1.4. Kết luận chương 1 ................................................................................................ 22

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP HẠ THẤP MỰC
NƯỚC NGẦM KẾT HỢP DÙNG CỪ THÉP ĐỂ BẢO VỆ MÁI HỐ MÓNG. .... 25
2.1. Cơ sở lý luận tính tốn hạ thấp mực nước ngầm. ............................................. 25
2.1.1. Cơ sở vận động của nước dưới đất...................................................................... 25
2.1.2. Các phương pháp tính tốn thiết kế hạ thấp mực nước ngầm: ........................... 33
2.2. Cơ sở lý luận tính tốn cừ bảo vệ hố móng. ....................................................... 39
2.2.1. Khái qt tính tốn thiết kế cừ bảo vệ hố móng ................................................. 39
2.2.2. Tính tốn ổn định bản thân tường cừ: ................................................................. 40
2.2.3. Thiết kế bản cừ thép ............................................................................................ 41
2.2.4. Thiết kế thanh neo, bộ phận giữ neo và dầm mũ tường cừ ................................. 41
2.2.5. Kiểm tra ổn định tổng thể của tường cừ và đất nền ............................................ 44
2.2.6. Kết luận: .............................................................................................................. 48
2.3. Lựa chọn mơ hình tính tốn ổn định mái hố móng khi sử dụng phương pháp
kết hợp hạ thấp mực nước ngầm và cừ chống thấm. ............................................... 49
2.3.1. Phạm vi ứng dụng của phương pháp kết hợp hạ thấp mực nước ngầm và cừ
chống thấm để bảo vệ mái hố móng ............................................................................. 49
2.3.2. Mơ hình tính tốn bảo vệ mái hố móng bằng phương pháp kết hợp hạ thấp MNN
và dùng cừ chống thấm ................................................................................................. 50
2.4. Kết luận chương 2 ................................................................................................ 52
CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ TÍNH TỐN GIẢI
PHÁP BẢO VỆ MÁI HỐ MĨNG KHI THI CƠNG CỐNG ĐẦU MỐI THANH
BÌNH, HUYỆN TAM NÔNG, TỈNH ĐỒNG THÁP. .............................................. 54
3.1. Tổng quan về cơng trình ..................................................................................... 54
3.1.1. Khái qt chung về cơng trình ............................................................................ 54
3.1.2. Điều kiện tự nhiên vùng xây dựng công trình .................................................... 56
3.1.3. Đặc điểm kết cấu cơng trình ............................................................................... 61
3.1.4. Biện pháp thi cơng hố móng ............................................................................... 65


3.2. Tính tốn giải pháp cơng nghệ kết hợp hạ thấp mực nước ngầm và cừ chống

thấm để bảo vệ hố móng………………………………………………………...…..66
3.2.1. Lựa chọn phương pháp hạ thấp MNN: ............................................................... 66
3.2.2. Tính tốn bố trí hệ thống giếng hạ thấp MNN cho cống + hệ thống đầu mối kênh
Thanh Bình- Tam Nơng- Đồng Tháp:........................................................................... 67
3.2.3. Tính tốn bố trí hàng cừ bảo vệ mái cho cống + hệ thống đầu mối kênh Thanh
Bình- Tam Nơng- Đồng Tháp: ...................................................................................... 75
3.2.4. Kiểm tra ổn định tổng thể của cừ và đất nền: ..................................................... 79
3.3. Kết luận chương 3: ............................................................................................... 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. ................................................................................... 88
1. Kết luận .................................................................................................................... 88
2. Kiến nghị .................................................................................................................. 89
3. Những vấn đề còn tồn tại của luận văn ................................................................. 90


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng giá trị chỉ tiêu đất mềm yếu. .................................................................. 6
Bảng 1.2. Bảng trị số chỉ tiêu một số loại đất mềm yếu. ................................................ 6
Bảng 1.3. Các phương pháp hạ thấp MNN và làm khô nhân tạo đất yếu bão hoà nước .
và điều kiện sử dụng. ..................................................................................................... 16
Bảng 1.4. Phạm vi áp dụng các biện pháp hạ mực nước ngầm.................................... 17
Bảng 1.5. So sánh các phương pháp hạ mực nước ngầm. ............................................ 18
Bảng 2.1. Độ rỗng của các loại đất đá khác nhau (Todd và Mays, 2005) ................... 25
Bảng 2.2. Trị số Ta phụ thuộc vào S và H. ................................................................... 39
Bảng 3.1. Bảng tồng hợp các hạng mục cơng trình trong dự án quy hoạch hệ thống
tưới tiêu và các trạm bơm điện tại hợp tác xã nông nghiệp Hùng Cường ................... 55
Bảng 3.2. Mực nước trung bình năm thiết kế tại sơng Tiền.......................................... 57
Bảng 3.3. Mực nước lớn nhất tại kênh Đồng Tiến như trong bảng sau: ...................... 57
Bảng 3.4. Mực nước thấp nhất tại kênh Đồng Tiến như trong bảng sau: .................... 58
Bảng 3.5. Mực nước lớn nhất từng tháng mùa kiệt tần suất P=10%. .......................... 58
Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của các lớp đất khu vực cống đầu mối và trạm bơm

tiêu kênh Thanh Bình. ................................................................................................... 59
Bảng 3.7. Kết quả tính tốn hệ thống giếng hạ thấp MNN trường hợp S 0 = 3,8m ....... 70
R

R

Bảng 3.8. Kết quả tính tốn hệ thống giếng hạ thấp MNN trường hợp S 0 = 2,4m ....... 74
R

R

Bảng 3.9. Kết quả tính toán hệ thống giếng hạ thấp MNN trường hợp S 0 = 1,0m ....... 75
R

R

Bảng 3.10. Kết quả tính tốn áp lực đất. ...................................................................... 77


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Một số phương pháp chắn giữ mái hố móng. ............................................... 14
Hình 2.1. Mối quan hệ giữa bất đồng nhất phân tầng và bất đẳng hướng .................. 30
Hình 2.2. Mặt cắt ngang giếng hồn chỉnh................................................................... 34
Hình 2.3. Mực nước ngầm được hạ xuống thấp hơn đáy móng ổn định. ..................... 36
Hình 2.4. Sơ đồ tính tốn giếng khơng hồn chỉnh....................................................... 38
Hình 2.5. Sơ đồ tính tốn hệ thống giếng khơng hồn chỉnh. ....................................... 39
Hình 2.6. Sơ đồ tính tốn chiều dài thanh neo. ............................................................ 43
Hình 2.7. Sơ đồ tính tốn ổn định lật tường cừ. ........................................................... 45
Hình 2.8. Sơ đồ tính tốn ổn định trượt phẳng tường cừ. ............................................ 46
Hình 2.9. Sơ đồ tính tốn ổn định trượt cung trịn.. ..................................................... 48

Hình 2.10. Sơ đồ tính tốn bảo vệ mái hố móng kết hợp hạ thấp MNN và dùng cừ
chống thấm .................................................................................................................... 50
Hình 3.1. Bản đồ quy hoạch tổng thể dự án quy hoạch hệ thống tưới tiêu và các trạm
bơm điện tại hợp tác xã nơng nghiệp Hùng Cường ...................................................... 56
Hình 3.2. Bố trí tổng thể cụm cơng trình đầu mối kênh Thanh Bình ............................ 62
Hình 3.4. Cắt dọc, cắt ngang cống đầu mối và bể hút trạm bơm kênh Thanh Bình ..... 64
Hình 3.5. Minh hoạ thi cơng hố móng đợt 1 ................................................................. 65
Hình 3.6. Minh hoạ thi cơng hố móng đợt 2 ................................................................. 65
Hình 3.7. Minh hoạ mặt bằng thi cơng hố móng đợt 2 ................................................. 66
Hình 3.8. Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên cừ và biểu đồ quy về từng lực tập trung .... 77
Hình 3.9. Đa giác lực ứng với η= 5.............................................................................. 78
Hình 3.10. Đa giác dây ứng với đa giác lực ở trên. ..................................................... 78
Hình 3.11. Kích thước mặt cắt cừ thép số hiệu FSP- VI L . ............................................ 79
R

R

Hình 3.12. Sơ đồ tính tốn ............................................................................................ 82
Hình 3.13 : Sơ đồ phân thỏi khối trượt ABCD và sơ đồ lực tác dụng lên thỏi thứ i .... 83
Hình 3.14 : Sơ đồ xét cân bằng thỏi theo phương pháp của Bishop ............................ 84
Hình 3.15: Kết quả tính tốn trường hợp khơng dùng cừ............................................. 86
Hình 3.16 : Kết quả tính tốn trường hợp có dùng cừ.................................................. 86


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Cơng tác bảo vệ hố móng khi xây dựng cơng trình tại vùng có địa chất xấu,
cát chảy,... là cơng việc vơ cùng quan trọng. Bởi nếu không trú trọng đúng mức vào
công tác này sẽ rất dễ xảy ra hiện tượng sạt trượt mái hố móng, mực nước ngầm

dâng cao dẫn tới việc mở móng vơ cùng khó khăn, tốn kém. Từ đó tiến độ thi cơng
của cơng trình sẽ bị kéo dài, chất lượng cơng trình khơng đảm bảo theo u cầu.
Vùng đồng bằng Sơng Cửu Long nói chung và vùng Đồng Tháp Mười nói
riêng được coi là vựa lúa lớn nhất cả nước. Hàng năm, sản lượng lúa của vùng đóng
góp vào phần lớn sản lượng lúa xuất khẩu của nước ta. Nhưng ngược lại với thực tế
đó, hệ thống cơng trình thuỷ lợi của vùng cịn rất lạc hậu, khơng khoa học, thiếu
hồn chỉnh. Bởi vậy, khả năng sản xuất lúa nói riêng và nơng nghiệp nói chung của
vùng vẫn chưa đạt kỳ vọng so với tiềm năng sản xuất nơi đây.
Việc hiện đại hoá hệ thống thuỷ lợi vùng đồng bằng Sông Cửu Long vẫn luôn là
việc được nhà nước quan tâm. Nhưng trái với những quan tâm đó, cơng tác hiện đại
hố nơi đây vẫn chưa có những chuyển biến đáng kể theo yêu cầu. Một trong số
những ngun nhân gây khó khăn cho cơng việc hiện đại hố cơng trình thuỷ lợi tại
vùng đồng bằng Sơng Cửu Long là những khó khăn trong việc xây dựng cơng trình
do những ảnh hưởng của nền địa chất xấu nơi đây.
Đề tài “ Nghiên cứu giải pháp công nghệ bảo vệ hố móng trong q trình thi
cơng cống đầu mối Thanh Bình, huyện Tam Nơng, tỉnh Đồng Tháp“ được tác giả
thực hiện nhằm tổng kết về lý luận và thực tiễn những tồn tại và thiếu sót trước đây
có liên quan đến an tồn, ổn định mái hố móng khi thi công gặp trường hợp mạch
đùn cát chảy. Bên cạnh đó, tác giả cũng phân tích ngun nhân gây nên sự cố sạt
mái hố móng các cơng trình xây dựng trên vùng đất có nền địa chất phức tạp của
vùng đồng bằng Sơng Cửu Long, từ đó đưa ra một số giải pháp cơng nghệ thích hợp
để bảo vệ mái hố móng khỏi các sự cố đó.


2
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp cơng nghệ thi cơng thích hợp bảo vệ hố
móng trong q trình thi cơng cống đầu mối Thanh Bình, huyện Tam Nơng, tỉnh
Đồng Tháp.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

a. Cách tiếp cận, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
+ Cách tiếp cận: thông qua việc nghiên cứu các giải pháp thi công cơng trình cống
trên nền đất yếu, các tài liệu của một số cơ quan nghiên cứu, khảo sát, thiết kế, thi
cơng và quản lý xây dựng cơng trình.
+ Đối tượng nghiên cứu: hố móng các cơng trình trên nền đất yếu vùng đồng bằng
Sông Cửu Long.
+ Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu một số cơng trình trên nền đất yếu thuộc vùng
đồng bằng Sông Cửu Long.
b. Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp phân tích: Tiến hành quan sát thực tế, tổng kết, phân tích những ưu
nhược điểm của những cơng trình đã thiết kế và thi cơng trước đây để rút ra những
vấn đề có liên quan đến cơng tác tiêu nước hố móng. Từ đó chọn giải pháp thích
hợp để vận dụng cho các cơng trình trong khu vực nghiên cứu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý luận: nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết, các phương
pháp hạ thấp mực nước ngầm. Phương pháp xử lý móng cơng trình trong điều kiện
địa chất phức tạp như mạch đùn cát chảy và đề xuất những giải pháp công nghệ
khắc phục.
+ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: điều tra, khảo sát, thu thập tài liệu về cơng
trình trên nền đất yếu tại khu vực đồng bằng Sông Cửu Long.
+ Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của những nhà khoa học, những


3
chun gia có chun mơn cao và kinh nghiệm thực tế phong phú.
4. Dự kiến các kết quả đạt được:
+ Tổng quan các giải pháp bảo vệ hố móng khi thi cơng cơng trình trên nền đất yếu.
+ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết khi sử dụng công nghệ bảo vệ hố móng.
+ Lựa chọn giải pháp hợp lý và tính tốn thiết kế bảo vệ mái hố móng cho cơng
trình cống đầu mối Thanh Bình, huyện Tam Nơng, tỉnh Đồng Tháp.
5. Nội dung của luận văn:

Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, tài liệu tham khảo và phụ lục.
Chương I: Tổng quan về vùng đất yếu và các phương pháp bảo vệ mái hố móng
trong khi xây dựng các cơng trình trên nền đất yếu.
Chương II: Cơ sở lý luận của phương pháp hạ thấp mực nước ngầm và phương
pháp dùng cừ thép để bảo vệ mái hố móng.
Chương III: Vận dụng kết quả nghiên cứu để tính tốn giải pháp bảo vệ mái hố
móng trong khi thi cơng cống đầu mối Thanh Bình, huyện Tam Nơng, tỉnh Đồng
Tháp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC KẾT QUẢ TÍNH TỐN


4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VÙNG ĐẤT YẾU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ
MÁI HỐ MÓNG TRONG KHI XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN
ĐẤT YẾU.
1.1 Đặc điểm của nền đất yếu
1.1.1. Định nghĩa đất yếu
Nền đất là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao
hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo kết quả cắt nhanh khơng thốt
nước từ 0,15daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát từ 00 đến 100 hoặc lực dính từ kết
P

P

P

P

P

P

quả cắt cánh hiện trường C u ≤ 0,35daN/cm2.
R

R

P

P

Có thể định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt khơng thốt nước, S u , và trị số
R

R

xuyên tiêu chuẩn, N, như sau:
-

Đất rất yếu: S u ≤ 12,5 kPa hoặc N ≤ 2

-

Đất yếu: S u ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4

R

R

R

R

1.1.2. Nguyên nhân tạo ra nền đất yếu
Các nguyên nhân chính:
-

Yếu vì kết cấu: nguyên nhân này thường gặp ở các điều kiện địa chất đất sỏi, đá
cuội, đá tảng. Các phần tử đất đá gối lên nhau không chắc chắn, ở một số tải
trọng nhất định, cơng trình lún ít do đất biến dạng không nhiều, ở các tải trọng
lớn hơn xảy ra đứt gẫy hoặc lún lệch làm công trình đổ sập. Hoặc do yếu tố thay
đổi về kết cấu chịu lực của. Cũng có trường hợp đất sét tạo gối nước trong lịng
đất, cơng trình đặt lên làm nền đất biến dạng từ từ, hoặc khoan cọc móng tại
vùng địa chất bên cạnh, dẫn tới nứt ra những khe ngang làm nước thoát đi, độ
lún biến đổi đột ngột.


5
-

Yếu do độ ẩm: nguyên nhân này thường gặp ở đất cát và đất sét, nước trong đất
tồn tại dưới hai dạng chủ yếu là tự do và liên kết. Đây là các tác nhân chính gây
ra hiện tượng đàn hồi thủy lực và tính nén của đất. Các nhân tố này gây ra sự
khó khăn lớn trong thi cơng, cản trở việc lắp đặt và sử dụng thiết bị gia cố. Hiện
tượng này phổ biến ở các vùng đồng bằng ven sông, ven biển, các vùng rừng lâu
năm.

-

Yếu do đặc tính sinh hóa: ngun nhân này thường gặp ở các điều kiện địa chất
đã được gia cố. Trải qua thời gian, do các tác động sinh hóa, như phản ứng hóa
học trong thành phần của chất gia cố với nước, hoạt động của sinh vật và vi sinh
vật, đất đã được gia cố trở nên yếu đi.

1.1.3. Cách phân biệt nền đất yếu
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có
cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng
P

P

lớn (e>1), có mơđun biến dạng thấp (E o < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ.
R

R

P

P

Cách phân biệt nền đất yếu ở trong nước cũng như ở nước ngoài đều có các tiêu
chuẩn cụ thể để phân loại nền đất yếu.
a) Theo ngun nhân hình thành: loại đất yếu có nguồn gốc khống vật hoặc
nguồn gốc hữu cơ.
-

Loại có nguồn gốc khoáng vật : thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở

ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, thung lũng.

-

Loại có nguồn gốc hữu cơ : hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường
xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loại thực vật phát triển, thối rữa phân
huỷ tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với trầm tích khống vật.
b) Phân biệt theo chỉ tiêu cơ lý (trạng thái tự nhiên): thông thường phân biệt

theo trạng thái tự nhiên và tính chất cơ lý của chúng như hàm lượng nước tự nhiên,


6
tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hồ, góc nội ma sát (chịu cắt nhanh) cường độ
chịu cắt.
c) Phân biệt đất yếu loại sét hoặc á sét, đầm lầy hoặc than bùn (phân loại theo
độ sệt)
d) Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất mềm yếu:
Bảng 1.1. Bảng giá trị chỉ tiêu đất mềm yếu.
Hàm lượng nước

Chỉ tiêu

tự nhiên (%)

Giá trị chỉ tiêu

≥35 và giới hạn lỏng

Độ rỗng tự nhiên

Cường độ chịu cắt
(Kpa)

≥1,0

<35

Bảng 1.2. Bảng trị số chỉ tiêu một số loại đất mềm yếu.
Chỉ tiêu

Hàm lượng
nước tự

loại đất

nhiên (%)

Độ rỗng tự
nhiên

Hệ số co
ngót

Góc nội ma
sát (o) (chịu
P

(Mpa-1)
P

Độ bão hoà
(%)

P

P

cắt nhanh)

Đất sét

> 40

> 1,2

> 0,50

> 95

<5

Đất á sét

> 30

> 0,95

> 0,30

> 95

<5

1.1.4. Phân vùng nền đất yếu ở Việt Nam
Nền đất yếu thường gặp ở khu vực miền duyên hải (bãi bồi ven sông, biển) hoặc
ở các thung lũng thuộc vùng núi… có chung đặc tính là lượng nước tự nhiên lớn (≥
35%), độ lún cao, cường độ chịu cắt thấp (< 35Kpa), hệ số rỗng lớn (e ≥ 1,0) và độ
thoát nước kém v.v… khi xây dựng cơng trình trên loại đất này dễ bị lún sụt.
Từ các khu vực châu thổ Bắc bộ, Thanh Hoá - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ,
đến đồng bằng Nam Bộ đều có những vùng đất yếu. Trong lĩnh vực nghiên cứu và
xử lý đất nền, bảo vệ hố móng cơng trình, các nhà nghiên cứu, các đơn vị tư vấn, thi


7
cơng cơng trình ở nước ta đã có nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công nghệ mới
để xử lý các dạng cơng trình xây dựng trên nền đất yếu và đã thu được những kết
quả bước đầu đầy khích lệ.
1.1.5. Các loại nền đất yếu thường gặp
-

Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hịa
nước, có cường độ thấp;

-

Bùn: các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn
(<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;

-

Than bùn: là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân
hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%);

-

Cát chảy: gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha
loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái
chảy, gọi là cát chảy.

-

Đất bazan: đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô, bé,
khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.

1.1.6. Ảnh hưởng của nền đất yếu đến cơng trình xây dựng
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng
nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho cơng trình xây dựng. Khi xây
dựng các cơng trình dân dụng, cầu đường, thuỷ lợi, thường gặp các loại nền đất yếu,
tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của cơng trình mà người ta
dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất,
giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình.
Việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu
bằng các thí nghiệm trong phịng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải


8
pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó địi hỏi sự kết hợp
chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết.
Nền đất mềm yếu, đặc biệt là những nơi có mực nước ngầm cao, hay xảy ra hiện

tượng cát chảy có ảnh hưởng rất lớn đến hố móng cơng trình. Trong q trình đào
hố móng hay xảy ra hiện tượng sụt mái hố móng, nước thấm qua mái vào hố móng
gây ra ảnh hưởng lớn đến tiến độ thi cơng cơng trình, tiêu tốn kinh phí đầu tư xây
dựng cơng trình, chất lượng chung của cơng trình xây dựng.
Do đó, cơng việc bảo vệ hố móng cơng trình khi xây trên nền đất mềm yếu là
cơng việc vô cùng quan trọng. Công việc này sẽ giúp rút ngắn tiến độ thi công, bảo
đảm chất lượng công trình, góp phần giảm chi phí đầu tư xây dựng cơng trình. Đây
là cơng việc khó khăn, phức tạp, đỏi hỏi kỹ thuật xây dựng cơng trình cao.
Nội dung của luận văn này sẽ nghiên cứu về công tác bảo vệ hố móng cho
những cơng trình xây dựng trên nền đất yếu loại này. Đặc biệt là những cơng trình
xây dựng tại khu vực đồng bằng Sông Cửu Long.
1.2. Các phương pháp bảo vệ mái hố móng khi thi cơng cơng trình trên nền đất
yếu
1. Chắn giữ hố móng bằng cọc hàng
2. Chắn giữ bằng cọc trộn dưới sâu
3. Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất
4. Chắn giữ bằng thanh chống, thanh neo, đinh đất
5. Hạ mực nước ngầm kết hợp đào đất
6. Một số phương pháp mới khác.
1.2.1. Chắn giữ hố móng bằng cọc hàng
1. Giới thiệu chung.


9
Khi thi cơng, cụ thể là đào hố móng, ở những chỗ không tạo được mái dốc hoặc
do hiện trường hạn chế khơng thể chắn giữ mái hố móng bằng một số phương pháp
khác như: cọc trộn, thanh neo, thanh chống… và độ sâu hố móng khoảng 6 ~ 10m
thì có thể chắn giữ bằng cọc hang. Chắn giữ bằng cọc hàng có thể dùng cọc nhồi
khoan lỗ, bản cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, đặc biệt là cọc bản thép…
a, Chắn giữ bằng cọc hàng theo kiểu dãy cột:

Khi đất quanh hỗ móng tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, có thể lợi
dụng hiệu ứng vịm giữa hai cọc gần nhau (Ví dụ như cọc nhồi khoan lỗ hoặc cọc
đào lỗ đặt thưa) để chắn mái đất.
b, Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục:
Trong đất yếu thì thường khơng thể hình thành được vịm đất, cọc chắn giữ phải
xếp thành hàng liên tục. Cọc khoan lỗ dày liên tục có thể chồng tiếp vào nhau, hoặc
khi cường độ bê tơng thân cọc cịn chưa hình thành thì làm một cọc rễ cây bằng bê
tơng khơng cốt thép ở giữa hai cây cọc để nối liền cọc hàng khoan lỗ lại. Cũng có
thể dùng cọc bản thép, cọc bản bê tông cốt thép.
c, Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp:
Trong vùng đất yếu có mực nước ngầm tương đối cao có thể dùng cọc hàng
khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc xi măng đất.
2. Phạm vi áp dụng:
-

Căn cứ vào thực tiễn thi công ở vùng đất yếu, với độ sâu hố đào h< 6m, khi điều
kiện hiện trường cho phép thì áp dụng kiểu tường chắn bằng cọc trộn dưới sâu
kiểu trọng lực là lý tưởng hơn cả.

-

Khi hiện trường bị hạn chế, cũng có thể dùng cọc Conson khoan lỗ hàng dày
φ600mm, giữa hai cọc được chèn kín bằng cọc rễ cây.

-

Với loại hố móng có độ đào sâu (4~6m), căn cứ vào điều kiện hiện trường và
hồn cảnh xung quanh có thể dùng loại tường chắn bằng cọc trộn dưới sâu kiểu

10
trọng lực hoặc đóng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn hoặc cọc bản thép, sau đó ngăn
thấm nước bằng bơm vữa và tăng thêm cọc trộn, đặt một đường dầm quây và
thanh chống; cũng có thể dùng cọc khoan lỗ φ600mm, phía sau dùng cọc nói
trên để ngăn thấm, ở đỉnh đặt một đường dầm quây và thanh chống.
-

Với loại hố móng có chiều sâu hố đào 6~10m, thường dùng cọc khoan lỗ
φ800mm~ φ1000mm, phía sau có cọc trộn dưới sâu hoặc bơm vữa chống thấm,
đặt 2 đến 3 tầng thanh chống, số tầng thanh chống tuỳ theo điều kiện địa chất,
hoàn cảnh xung quanh và yêu cầu biến dạng của kết cấu quay giữ mà xác định.

-

Với loại hố móng có chiều sâu hố đào h>10m, trước đây hay dùng tường ngầm
liên tục trong đất, có nhiều tầng thanh chống, tuy là chắc chắn tin cậy, nhưng giá
thành rất cao. Thời gian gần đây, người ta đã dùng cọc khoan lỗ φ800mm ~
φ1000mm để thay thế cho cọc ngầm và cũng dùng cọc trộn dưới sâu để ngăn
nước, có nhiều tầng thanh chống và đảo trung tâm, kết cấu chắn giữ loại này đã
thành cơng với hố móng đào sâu 13m.

1.2.2. Phương pháp chắn giữ hố móng bằng cọc trộn dưới sâu
1. Giới thiệu chung
Cọc trộn dưới sâu là một phương pháp mới dùng để gia cố nền đất yếu, nó sử
dụng xi măng, vơi, vv… để làm chất đông rắn, nhờ vào máy trộn dưới sâu để trộn
cưỡng bức đất yếu với chất động rắn (dung dịch dạng bột), lợi dụng một loạt các
phản ứng hoá học- vật lý xảy ra giữa các chất đông rắn với đất, làm cho đất mềm
đông rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và cường độ nhất
định.
1. Phạm vi áp dụng

Phương pháp trộn dưới sâu thích hợp với các loại đất được hình thành từ các
nguyên nhân khác nhau như đất sét dẻo bão hoà, bao gồm bùn nhão, đất bùn, đất sét
và đất sét trộn vv… Độ sâu gia cố có thể đạt tới 60m. Áp dụng tốt nhất cho độ sâu


11
gia cố 15~ 20m, và loại đất yếu khoáng vật sét có chứa đá cao lanh, đá cao lanh
nhiều nước và đá măng tơ thì hiệu quả tương đối cao; gia cố loại đất có tính sét có
chứa đá Silic và hàm lượng chất hữu cơ cao, độ pH tương đối thấp thì hiệu quả
thấp.
1.2.3. Chắn giữ hố móng bằng tường liên tục trong đất
1. Giới thiệu chung
Công nghệ thi công tường liên tục trong đất nghĩa là dùng các máy đào đặc biệt
để đào móng thành những đoạn hào với độ dài nhất định, khi đào móng có dung
dịch giữ thành móng như sét Bentonite. Sau đó đem lồng cốt thép đã chế tạo sẵn
trên mặt đất vào móng. Dùng ống dẫn đổ bê tông cho từng đoạn tường, nối các đoạn
tường với nhau bằng các đầu nối đặc biệt (như ống đầu nối hoặc hộp đầu nối), hình
thành một bức tường liên tuc trong đất bằng bê tông cốt thép.
Tường liên tục trong đất quây lại thành đường khép kín, khi tiến hành đào hố
móng cho thêm hệ thống thanh chống hoặc thanh neo vào để tăng khả năng chắn
đất, ngăn nước, rất tiện cho việc thi công hố móng sâu. Nếu tường liên tục trong đất
đồng thời là tường chịu lực của kết cấu sâu này thì tính hiệu quả kinh tế sẽ rất cao.
2. Phạm vi áp dụng
Trong 10 năm trở lại đây, việc áp dụng tường liên tục trong đất trong xây dựng
cơng trình thuỷ lợi khá phát triển cả về lý luận, nghiên cứu, ứng dụng và thiết bị chế
tạo thi công. Tường liên tục trong đất được áp dụng trong các trường hợp sau:
-

Thích hợp với các loại địa chất như: cát cuội sỏi, tầng nham thạch phong hoá,
khi ấy, bản cọc thép sẽ rất khó thi cơng.

-

Dùng trong kết cấu qy giữ siêu sâu và kết cấu lập thể.

-

Công nghệ thi công tường liên tục trong đất có thể giảm bớt ảnh hưởng tới mơi
trường trong q trình thi cơng. Khi thi cơng ít chấn động, tiếng ồn nhỏ, ít ảnh
hưởng đến các cơng trình xung quanh, dễ khống chế biến dạng lún.


12
1.2.4. Chắn giữ hố móng bằng thanh chống
1. Giới thiệu chung
Thanh chống, hay hệ thống thanh chống đã được sử dụng vào cơng việc bảo vệ
hố móng từ lâu. Hệ thống chắn giữ hố móng sâu do hai bộ phận tạo thành, một là
tường quây giữ, hai là thanh chống bên trong hoặc neo vào đất bên ngoài, chúng
cùng với tường chắn đất làm ổn định kết cấu quây giữ.
2. Phạm vi áp dụng
Hiện nay, phương pháp chắn giữ hố móng bằng hệ thống thanh chống được sử
dụng rộng rãi trong các cơng trình bình thường và cơng trình đơ thị. Theo vật liệu
tạo thành, có thể chia làm 3 loại: ống thép, thép hình và bê tơng cốt thép. Căn cứ
vào điều kiện cụ thể mà chọn kết cấu, có những trường hợp cơng trình phải sử dụng
cả ba loại kết cấu trên để bảo vệ hố móng.
Chống bằng kết cấu thép có ưu điểm là trọng lượng nhỏ, dễ lắp dựng, tháo dỡ,
có thể sử dụng nhiều lần. Căn cứ vào tiến độ đào đất, chống bằng thanh chống thép
có thể vừa đào móng vừa chống, lại có thể làm chống thật chặt, rất có lợi cho việc
hạn chế biến dạng của thân tường. Tuy nhiên, do độ cứng tổng thể của thanh chống
thép tương đối kém, mắt nối ghép giữa các thanh chống khá nhiều, khi thi công

không hợp lý sẽ dễ gây ra dịch chuyển ngang của hố móng do mắt nối bị biến dạng.
Vì vậy phải thiết kế hợp lý, quản lý hiện trường chặt chẽ và nâng cao trình độ kỹ
thuật thi cơng ngồi hiện trường.
Chống bằng kết cấu bê tông cốt thép đổ tại chỗ có độ cứng khá tốt, thích hợp với
các loại hố móng có hình dạng phức tạp. Nhưng chống bằng bê tơng cốt thép có
nhược điểm là trọng lượng bản thân lớn, khi thi cơng lắp dựng rất khó khăn, phức
tạp, không thể tái sử dụng sau khi thi cơng xong cơng trình.


13
1.2.5. Chắn giữ hố móng bằng thanh neo
1. Giới thiệu chung
Thanh neo là một loại thanh chịu kéo kiểu mới, một đầu thanh liên kết với kết
cấu cơng trình hoặc tường cọc chắn đất, đầu kia neo chặt vào trong đất hoặc tầng
ngầm của nền đất để chịu được áp lực nâng lên, lực kéo nhổ, lực nghiêng lật hoặc
áp lực đất, áp lực nước của tường chắn đất, nó lợi dụng lực neo giữ của tầng đất để
duy trì ổn định cho cơng trình.
2. Phạm vi áp dụng
Thanh neo được áp dụng khá rộng rãi trong xây dựng như cơng trình hố móng
trong giao thơng thuỷ lợi, ta luy đường, đường hầm, đập nước, tháp truyển hình, cầu
treo…
1.2.6. Chắn giữ hố móng bằng đinh đất
1. Giới thiệu chung
Khi đào hố móng sâu theo từng lớp, người ta cũng phân lớp dùng đinh đất (cốt
thép) đóng thành hàng (trên- dưới, trái- phải) tương đối mau vào trong đất ở thành
hố móng, làm cho vách đất chịu lực rắn lại, đồng thời đặt lưới thép lên mặt đinh đất,
sau đó phun bê tông theo từng lớp, gọi là chắn giữ bằng đinh đất, hay còn gọi là
chắn giữ bằng neo phun, bằng tường đinh đất.
2. Phạm vi áp dụng
-

Đinh đất cùng với vách đất hình thành một thể phức hợp, nâng cao tính ổn định
tổng thể và khả năng chịu tải ở thành của mái dốc, tăng cường tính dãn phá huỷ
của khối đất, cải thiện tính sụt lở đột ngột của bờ thành, có lợi cho thi cơng.

-

Chuyển dịch của thân tường đinh đất ít, thường đo được chỉ khoảng 20mm, ít
ảnh hưởng đến các cơng trình xung quanh.


14
-

Thiết bị đơn giản, dễ mở rộng sử dụng, do đinh đất có chiều dài ngắn hơn nhiều
so với thanh neo trong đất nên dễ khoan lỗ, bơm vữa, thi công đơn giản hơn.

-

Hiệu quả kinh tế cao, thường giá thành thấp hơn giữ hố móng bằng cọc nhồi.

-

Do thi cơng theo từng phân lớp phân đoạn, dễ gây tính khơng ổn định trong q
trình thi cơng, do đó nhất thiết phải tổ chức việc quan trắc chuyển dịch của thân
tường đinh đất ngay khi bắt đầu thi cơng.

-

Thích hợp trong lớp đất lấp tạm bên trên mực nước ngầm hoặc sau khi hạ mực

nước ngầm, lớp sét phổ thông hoặc đất cát khơng rời rạc.

Hình 1.1. Một số phương pháp chắn giữ mái hố móng.

1.2.7. Hạ thấp mực nước ngầm kết hợp đào đất
1. Giới thiệu chung
Khi thi công hố móng cơng trình, đặc biệt là cơng trình thuỷ lợi, thường phải
đào đất ở phía dưới mực nước ngầm như trạm bơm, móng nhà máy thuỷ điện, cống
tiêu thốt… Khi nước ngấm vào trong hố móng, cường độ đất nền bị hạ xuống, tính


15
nén co tăng lên, cơng trình bị lún q lớn hoặc tăng thêm ứng suất trọng lượng bản
thân của đất, tạo ra lún phụ thêm của móng. Những điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến
sự an tồn của cơng trình. Cần phải có những biện pháp hạ mực nước và thốt nước
để hố móng được thi cơng trong điều kiện khơ ráo.
2. Phạm vi áp dụng
Được trình bày theo các bảng dưới đây: