NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG XĂNG/ETHANOL - BUTANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN LÊ HOÀNG PHƯƠNG

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH XÁC SUẤT PHÂN TÍCH
ĐỘ TIN CẬY TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG
ĐẮP ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC
ĐẤT XI MĂNG THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU,
KHU PHÍA TÂY TP. NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 8580202

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng, Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu độc lập của tôi.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào.

Tác giả luận văn

TRẦN LÊ HOÀNG PHƯƠNG

MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Sự cần thiết lựa chọn đề tài. .................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu. ............................................................................................... 3
3. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................. 3
4. Phạm vi nghiên cứu. ................................................................................................ 3
5. Phương pháp nghiên cứu. ........................................................................................ 3
6. Bố cục đề tài. ...........................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG VÀ QUÁ TRÌNH
NGẪU NHIÊN ................................................................................................................5
1.1. Mở đầu ...................................................................................................................... 5
1.2. Khái niệm và phân loại đất yếu ................................................................................5
1.2.1. Khái niệm đất yếu .............................................................................................. 5
1.2.2. Một số đặc điểm của đất yếu ..............................................................................6
1.2.3. Địa chất phổ biến tại khu vực phía Tây Nha Trang ...........................................6
1.3. Tổng quan về CĐXM ............................................................................................... 7
1.3.1. Khái niệm và phân loại ...................................................................................... 7
1.3.2. Các ứng dụng cọc đất ximăng ............................................................................8
1.3.2.1. Xây dựng các tường chống thấm .................................................................8
1.3.2.2. Ổn định và chống đỡ thành hố móng ........................................................... 8
1.3.2.3. Gia cố nền đất yếu ....................................................................................... 9
1.3.2.4. Giảm nhẹ và ngăn chặn sự hóa lỏng (cát chảy) ...........................................9
1.3.2.5. Làm các tường trọng lực, gia cố cọc ........................................................... 9

1.3.3. Công nghệ thi công cọc ximăng .........................................................................9
1.3.3.1. Đặc điểm công nghệ .................................................................................... 9
1.3.3.2. Phương pháp trộn khô ................................................................................10
1.3.3.3. Phương pháp trộn ướt ................................................................................10


1.3.3.4. Bố trí CĐXM ............................................................................................. 11
1.3.3.5. Những tồn tại trong q trình tính tốn thiết kế CĐXM và kiến nghị
hướng giải quyết .....................................................................................................12
1.3.4. Kết luận ............................................................................................................12
1.4. Phương pháp tính tốn hệ CĐXM gia cố nền đất yếu ............................................13
1.4.1. Phương pháp tính tốn theo các tiêu chuẩn ........................................................ 13
1.4.1.1. Phương pháp tính tốn theo quan điểm CĐXM làm việc như cọc cứng ...13
1.4.1.2. Phương pháp tính tốn theo quan điểm làm việc như nền tương đương ....14
1.4.1.3. Phương pháp tính tốn theo quan điểm của Viện công nghệ Châu Á(AIT):
................................................................................................................................ 15
1.4.1.4. Phương pháp tính tốn theo tiêu chuẩn Châu Âu ......................................18
1.4.1.5. Phương pháp tính tốn trong các hồ sơ thiết kế ở Việt Nam ..................... 19
1.4.2. Nhóm các phương pháp tính theo phương pháp phần tử hữu hạn ..................... 21
1.4.3. Kết luận ............................................................................................................22
1.5. Nguồn ngẫu nhiên và mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên ......................................23
1.5.1. Nguồn ngẫu nhiên ............................................................................................ 23
1.5.1.1. Vật liệu khơng đồng nhất ...........................................................................24
1.5.1.2. Do đo đạc, thí nghiệm ................................................................................24
1.5.1.3. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên ............................................................. 25
1.5.1.4. Do mơ hình tính ......................................................................................... 25
1.5.2. Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên ..................................................................25
1.5.2.1. Mô phỏng xác suất ..................................................................................... 26
1.5.2.2. Một số phân bố xác suất thông dụng ......................................................... 26
1.5.3. Sự thay đổi ngẫu nhiên các tính chất cơ lý của đất ..........................................28

1.5.3.1. Đặc trưng dung trọng và độ ẩm .................................................................29
1.5.3.2. Các đặc trưng về tính dẻo ..........................................................................29
1.5.3.3. Các đặc trưng về cường độ ........................................................................31
1.5.3.4. Các đặc trưng về cố kết và thấm ................................................................ 32
1.5.3.5. Nhận xét .....................................................................................................32
1.5.4. Kết luận ............................................................................................................33
1.6. Lý thuyết độ tin cậy ................................................................................................ 33
1.6.1. Xác suất phá hoại (pf) ...................................................................................... 33
1.6.2. Chỉ số độ tin cậy (β) ......................................................................................... 34
1.6.3. Nhận xét: ..........................................................................................................36
1.7. Ảnh hưởng của yếu tố ngẫu nhiên đến sự ổn định cơng trình địa kỹ thuật ............36


1.8. Kết luận................................................................................................................... 38
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY ..............40
2.1. Mở đầu .................................................................................................................... 40
2.2. Xây dựng mơ hình tính tốn nền đường đắp trên nền đất yếu gia cố CĐXM với
phần mềm PlaxisV8.2 ....................................................................................................41
2.3.1. Lựa chọn các thông số đầu vào của phần mềm PlaxisV8.2 sử dụng cho đề tài .41
2.3.3. Phân tích ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu gia cố CĐXM.................... 47
2.3.4. Nhận xét: ..........................................................................................................48
2.4. Tính tốn ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu gia cố CĐXM theo lý thuyết độ
tin cậy ............................................................................................................................ 48
2.4.1. Mô hình hóa đại lượng ngẫu nhiên tính chất cơ lý của đất ................................ 48
2.4.2. Mô phỏng Monte –Carlo ................................................................................... 49
2.4.3. Xác suất phá hoại và độ tin cậy .........................................................................50
2.4.3.1. Xác suất phá hoại pf .................................................................................. 50
2.4.3.2. Chỉ số độ tin cậy ( ) ................................................................................... 51
2.4.3.3. Nhận xét .....................................................................................................52

2.5. Phân tích độ tin cậy trong đánh giá ổn định nền đường .........................................52
2.5.1. Sơ đồ và thơng số tính tốn ...............................................................................52
2.5.2. Mơ hình hóa tính chất cơ lý của đất bằng mơ phỏng Monte-Carlo .................... 53
2.5.3. Phân tích độ tin cậy........................................................................................... 54
2.5.4. Kết quả mô phỏng số ........................................................................................ 55
2.5.5. Nhận xét ...........................................................................................................57
2.6. Phân tích ảnh hưởng của tỷ số COV ......................................................................57
2.6.1. Ảnh hưởng của COV đến độ lún SC .................................................................57
2.6.2. Kết luận.............................................................................................................58
2.7. Kết luận................................................................................................................... 59
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG PHÂN TÍCH ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC ĐẤT
XI MĂNG TRONG XỬ LÝ LÚN CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU THUỘC
DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU, KHU PHÍA TÂY TP. NHA TRANG........................ 60
3.1. Mở đầu .................................................................................................................... 60
3.2. Sơ lược vị trí cơng trình; địa chất tại khu vực áp dụng; mặt cắt tính tốn: ............60
3.2.1. Sơ lược vị trí cơng trình: .................................................................................. 60
3.2.2. Địa chất tại khu vực thực hiện: ........................................................................60
3.2.3. Mặt cắt ngang đại diện tính tốn: .....................................................................61


3.3. Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên .........................................................................62
3.4. Áp dụng mơ hình ứng xử « Response Surface » xây dựng mơ hình phân tích độ tin
cậy khi xét đến ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố ngẫu nhiên ............................... 64
3.4.1. Mơ hình ứng xử «ResponseSurface» .................................................................64
3.4.2. Xây dựng mơ hình đánh giá ổn định nền đường khi xét đến ảnh hưởng của các
yếu tố ngẫu nhiên .......................................................................................................65
3.4.3. Đánh giá mơ hình ............................................................................................. 68
3.4.4. Phân tích tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên của đất đối với độ lún SC .................68
3.4.4.1. Phân tích ổn định cho nền đường đối với bài tốn tĩnh ............................. 69
3.4.4.2. Phân tích tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên của đất đối với độ lún SC .......70

3.4.5. Kết luận ............................................................................................................71
3.5. Phân tích ảnh hưởng các thơng số hình học của CĐXM .......................................71
3.5.1. Ảnh hưởng của chiều dài cọc và khoảng cách cọc đến độ tin cậy trong phân
tích lún nền đường đắp ............................................................................................... 72
3.5.2. Ảnh hưởng của đường kính cọc và khoảng cách cọc đến độ tin cậy phân tích lún
nền đường đắp.............................................................................................................74
3.5.3. Ảnh hưởng của chiều dài cọc và đường kính cọc đến độ tin cậy phân tích lún nền
đường đắp.................................................................................................................... 75
3.5.4. Kết luận.............................................................................................................76
3.6. Kết luận................................................................................................................... 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 82
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XET CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH XÁC SUẤT PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG
TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT
YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG
CHÂU, KHU PHÍA TÂY TP. NHA TRANG
Học viên: Trần Lê Hồng Phương Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình
giao thơng.
Mã số: 85.80.20.5 Khóa: K33. Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng.
Tóm tắt:Việc xử lý nền đất yếu hiện đang được quan tâm khắp nơi trên thế
giới, đã có nhiều biện pháp để xử lý, trong đó biện pháp cọc đất xi măng đã được sử
dung phổ biến. Tuy nhiên, việc tính toán hiện nay vẫn chỉ là sử dụng giá trị tĩnh để
phân tích, điều này chưa phản ảnh hết khả năng làm việc của cơng trình thực tế. Luận

văn tập trung phân tích ảnh hưởng ngẫu nhiên của các tính chất cơ lý của đất và thông
số của cọc XMĐ đến độ tin cậy trong đánh giá ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu
gia cố bằng CĐXM là rất quan trọng. Từ đó chỉ ra, việc chỉ sử dụng giá trị tĩnh (cố
định) để tính tốn hiện nay chưa mô tả hết trạng thái làm việc thực tế của cơng trình,
tăng tỷ lệ rủi ro khi đưa cơng trình vào khai thác hoặc là sẽ làm giá thành q cao. Kết
quả phân tích bằng mơ hình độ tin cậy cho phép nhà thiết kế nhận biết được yếu tố nào
ảnh hưởng nhiều hay ít đến mức độ an tồn của cơng trình, từ đó có thể lựa chọn giải
pháp hợp lý. Dựa trên lý thuyết độ tin cậy, mơ hình ứng xử « Response Surface » được
sử dụng để xây dựng mơ hình đánh giá độ ổn định. Kết quả phân tích được tự động
hóa tính tốn, từ đó giúp các nhà thiết kế nhanh chóng có độc kết quả. Và bài toán
cũng chỉ ra được rằng ngưỡng thay đổi cho phép của COV là 10% thì kết quả đánh giá
độ tin cậy không thay đổi nhiều. Đề tài đã phân tích được các tương quan giữa các đại
lượng kích thước CĐXM{L, D, S} với độ lún SC để giúp các nhà thiết kế, thi cơng có
thể nhanh chóng xác định kích thước CĐXM phù hợp.
Từ khóa: Cọc đất xi măng, độ lún, độ ổn định; phân tích độ tin cậy; mơ hình
Response Surface; Mơ hình xác suất phân tích độ tin cậy.

APPLICATION OF DETERMINATION MODEL OF RELIABILITY
ANALYSIS IN STABILITY STABILIZATION OF DAMAGED
LANDSCAPE ON LAND OF WASTEWATER BY LAND OF PHU CHAU
DRAINAGE PROJECT, NHA TRANG
Abstract:Soil remediation is currently being practiced all over the world. There
are many measures to be taken, including the use of cement soils. However, the


current calculation is still using static values for analysis, which has not yet fully
reflected the workability of the actual works. The thesis focused on the random effects
of soil mechanical properties and parameters of XEM piles on the reliability of
assessment of road embankment stabilization on the ground reinforced by the New
Developments Center is very important. From that point, the use of static (fixed) value

for the current calculation does not describe the actual working status of the work,
increase the risk of putting the project into operation or will Cost too high. The results
of the analysis by the reliability model allow the designer to identify which factors
affect the safety of the work, so that a reasonable solution can be selected. Based on
reliability theory, the "Response Surface" response model is used to build a stability
model. The results of the analysis are automated calculations, thereby helping
designers quickly poison the results. And the problem also shows that the permissible
change in COV is 10%, the reliability score does not change much. The research has
analyzed the correlations between the size of the construction of the building {L, D, S}
with SC settlement to help designers, construction can quickly determine the size of
the building.
Keywords: Cement soil, settlement, stability; reliability analysis; Surface
Response model; Probability model for reliability analysis.


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

CĐXM
RSM

Cọc đất xi măng.
Phương pháp ứng xử bề mặt.

FEM
MCM
FS

Lý thuyết phần tử hữu hạn.
Mô phỏng Monte-Carlo.
Độ ổn định.

SC

Độ lún.

MCN
TCXDVN
QCXDVN

Mặt cắt ngang.
Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
Quy chuẩn xây dựng Việt Nam.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. COV của độ ẩm, dung trọng riêng của đất [1]. .............................................29
Bảng 1.2. COV cho tính dẻo của đất ............................................................................30
Bảng 1.3. COV cho các tính chất cơ lý của đất ............................................................ 30
Bảng 1.4. COV cho các đại lượng về cường độ của đất ..............................................31
Bảng 1.5. COV cho quá trình cố kết và thấm của đất .................................................. 32
Bảng 1.6. Các thông số đặc trưng của R và Q ............................................................... 34
Bảng 1.7. Các giá trị cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam & Eurocode ........................ 37
Bảng 1.8. Kết quả tính tốn ổn định cống theo 3 phương pháp ...................................37
Bảng 2.1. Số liệu địa chất được lấy từ đường số 4 thuộc đường đầu cầu Phong Châu
khu phía tây Nha Trang ................................................................................46
Bảng 2.2. Số liệu phân tích độ tin cậy ...........................................................................52
Bảng 3.1. Luật phân bố và các thông số đặc trưng của đại lượng ngẫu nhiên ..............62
Bảng 3.2. Bảng giá trị β trong pt. 3.9 đối với độ lún SC ...............................................67
Bảng 3.3. Thơng số phân tích ảnh hưởng của tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên ............69
Bảng 3.4. Số liệu đầu vào cho bài toán tĩnh của dự án.................................................. 69

Bảng 3.5. Thơng số tính tốn ảnh hưởng hình học của CĐXM đến độ tin cậy ............71


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 - Sơ đồ bố trí CĐXM : Tam giác (a), Dăy (b), Ơ vng (c) .......................... 8
Hình 1.2. Mơ tả phương pháp thi cơng CĐXM .......................................................... 10
Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc cánh trộn phương pháp DJM theo cơng nghệ Nhật Bản .....10
Hình 1.4. Mơ tả phương pháp trộn ướt (WJM) ........................................................... 11
Hình 1.5. Giải pháp cọc chống hoặc cọc treo.............................................................. 11
Hình 1.6. Sơ đồ quy đổi nền tương đương ..................................................................14
Hình 1.7. Mơ hình biến dạng phẳng theo mơ hình nền tương đương ......................... 15
Hình 1.8. Phân tích lún khi gia cố bằng CĐXM ......................................................... 16
Hình 1.9. Sơ đồ bố trí cọc CĐXM ..............................................................................17
Hình 1.10. Nguồn ngẫu nhiên của tính chất cơ lý đất nền .........................................23
Hình 1.11. Nguồn ngẫu nhiên của tính chất cơ lý đất nền trong tính tốn phân tích độ
tin cậy cơng trình địa kỹ thuật ...................................................................24
Hình 1.12. Hàm phân phối tích lũy và hàm mật độ xác suất của phân phối Normal. .27
Hình 1.13. Hàm phân phối tích lũy và hàm mật độ xác suất của phân phối LogNormal .......................................................................................................28
Hình 1.14. Sự thay đổi ngẫu nhiên tính chất cơ lý của đất do đất khơng đồng nhất ..28
Hình 1.15. Sơ đồ xác định xác suất phá hoại pf .......................................................... 34
Hình 1.16. Tương quan giữa β và pf ...........................................................................35
Hình 1.17. Biểu đồ tương quan giữa β và pf ............................................................... 35
Hình 1.18. Ảnh hưởng của COV đến hệ số an toàn của taluy đắp . ........................... 36
Hình 1.19. Effet de la variabilité spatiale sur l’indice de fiabilité d’un tuyau enterré .
.................................................................................................................... 37
Hình 2.1. Bảng tham số cho mơ hình tuyến tính đàn hồi ............................................43
Hình 2.2. Các mặt chảy Mohr-coulomb trong khơng gian ứng suất chính (c=0) .......44
Hình 2.3. Mơ hình lưới FEM và nút biên cho bài tốn phân tích ổn định .................. 45
Hình 2.4. Mặt cắt địa chất ........................................................................................... 46
Hình 2.5. Mơ hình cắm cọc khi được gia cố ............................................................... 47

Hình 2.6. Xác định độ lún của nền đường khi có gia cố CĐXM (SC=3,72cm) .........47


Hình 2.7. Xác định hệ số ổn định của nền đường khi có gia cố CĐXM (MFS=63.4)
.................................................................................................................... 48
Hình 2.8. Mơ phỏng Monte-Carlo đại lượng ngẫu nhiên từ 20 mẫu đo ..................... 50
Hình 2.9. Nguyên tắc hoạt động của lý thuyết Monte Carlo .......................................50
Hình 2.10. Xác định pfcho độ lún SC và hệ số an tồn FS .........................................51
Hình 2.11a. Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên đất đắp {γđ, cđ, φđ} bởi MCM .........53
Hình 2.11b. Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên đất yếu {γy, cy, φy, Hy } bởi MCM ..54
Hình 2.11c. Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên CĐXM {Ec} bởi MCM ................... 54
Hình 2.12. Sơ đồ phân tích độ tin cậy trong tính tốn ổn định nền đường .................55
Hình 2.13. Độ tin cậy trong tính tốn hệ số ổn định MFS ............................................55
Hình 2.14. Độ tin cậy trong tính tốn độ lún SC ......................................................... 56
Hình 2.15. Vùng lún tính tốn theo bài tốn tĩnh ........................................................ 57
Hình 2.16. Ảnh hưởng của COV đến độ lún SC ......................................................... 58
Hình 3.1. Mơ phỏng các đại lượng ngẫu nhiên bởi MCM {γđ,γy,Cđ,Cy, φđ,φy, Hy, Ec}
.................................................................................................................... 64
Hình 3.2. Mơ hình phân tích, dự báo độ tin cậy bằng mơ hình RS ............................. 66
Hình 3.3. Mơ hình RS tương quan giữa SC và {L, D, S, γđ, γy, cđ, cy, φđ, φy, Hy,
Ec}. ............................................................................................................67
Hình 3.4. So sánh kết quả giữa mơ hình đề xuất và mơ hình số(PP PTHH) của độ lún
SC ...............................................................................................................68
Hình 3.5. Mơ hình tính phân tích tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên của đất.................68
Hình 3.6. Độ lún nền đường khi gia cố CĐMX (SC=0.011m) ...................................70
Hình 3.7. Phân tích độ tin cậy trongđánh giá độ lún SC cho dự án đường Phong Châu
.................................................................................................................... 71
Hình 3.8. Mơ hình tính phân tích ảnh hưởng của thơng số hình học CĐXM đến độ tin
cậy ..............................................................................................................72
Hình 3.9. Phân tích ảnh hưởng chiều dài cọc L và khoảng cách cọc S đến

Pf[SC>25cm] (L=7m, S=2m, D=0.6-1m) .................................................. 73
Hình 3.10. Phân tích ảnh hưởng chiều dài cọc L và khoảng cách cọc S đến
Pf[SC>25cm] .............................................................................................. 73


Hình 3.11. Phân tích ảnh hưởng đường kính cọc D và khoảng cách cọc S đến
Pf[SC>25cm] (L=7-9m, S=2m, D=0.6m) .................................................. 74
Hình 3.12. Phân tích ảnh hưởng đường kính cọc D và khoảng cách cọc S đến
Pf[SC>25cm] .............................................................................................. 75
Hình 3.13. Phân tích ảnh hưởng đường kính cọc Dvà chiều dài cọc Lđến
Pf[SC>25cm] (L=7m, S=1.6-2m, D=0.6m) ...............................................76
Hình 3.14. Phân tích ảnh hưởng đường kính cọc Dvà chiều dài cọc L đến
Pf[SC>25cm] .............................................................................................. 76


1

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết lựa chọn đề tài.
Cùng với nhu cầu phát triển đến năm 2020, Việt Nam trở thành nước công
nghiệp, cơ sở hạ tầng đặc biệt là hạ tầng giao thông đang được đầu tư xây dựng với
quy mô lớn. Khi mà nhu cầu xây dựng tăng nhanh thì nhiều cơng trình sẽ đặt trên các
điều kiện địa chất không phù hợp ngày càng nhiều, đặc biệt là trên khu vực nền đất
yếu (vd: khu vực đồng bằng Sông Cửu Long).
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ các khu đô thị mới tại thành phố Nha
Trang, đa số các khu đô thị mới phát triển về phía Tây thành phố như các khu đơ thị:
Lê Hồng Phong I, II; Khu đô thị VCN Phước Hải; Khu đô thị Mỹ Gia; Khu đô thị
VCN Phước Long; Khu đơ thị Hịn Một...đa số các khu đơ thị trên nằm tại các vị trí có
tầng địa chất rất yếu (qua khảo sát đại chất nơi này có lớp bùn chảy với chiều dày từ
4,6 đến 20m). Việc kết nối các khu đô thị trên bằng các tuyến đường và cầu như:

Đường số 4; Đường, Cầu Cao Bá Quát-Cầu Lùng; Cầu Phong Châu (thuộc đường số
4)...các cơng trình trên đều chạy qua lớp địa chất yếu trên.
Để đảm bảo nền được ổn định, đã có nhiều biện pháp cải tạo và gia cố nền đất
yếu được áp dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới gồm: bấc thấm với bơm hút chân
không (VCM) và gia tải trước, bấc thấm (PVD) với gia tải trước, cọc cát (SD) với gia
tải trước, cọc xi măng-đất (CDM)...được sử dụng khá phổ biến trong nhiều năm qua và
trở nên thực tiễn trong việc lựa chọn phương pháp thiết kế trong cải tạo nền.
Cọc đất xi măng là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với khả năng
ứng dụng tương đối rộng rãi, đặc biệt là trong điều kiện đất yếu quá dày, mực nước
ngầm cao hoặc nền ngập nước và hiện trường thi cơng chật hẹp trong việc xử lý móng
và nền đất yếu cho các cơng trình xây dựng giao thông, thủy lợi, sân bay, bến cảng
như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho
mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn..., cũng như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng
của đất và cải tạo các vùng đất nhiễm độc với ưu điểm thi công nhanh, kỹ thuật thi
công không phức tạp, độ tin cậy cao. Tiết kiệm thời gian thi công đến hơn 50% do
không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ. Tốc độ thi công cọc rất nhanh. Hiệu quả
kinh tế cao. Giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng, đặc biệt trong tình
hình giá vật liệu leo thang như hiện nay.
Theo thực tế hiện nay, thành phố Nha Trang cũng đã thực hiện xử lý nền đất
yếu bằng cọc đất xi măng trên tuyến đường số 4 từ cọc QT8 đến cọc QT58 với chiều
dài tuyến khoảng 3500m với đường kính cọc D800mm và chiều dài cọc đất 4m, xếp
theo hình hoa mai khoảng cách cọc 2m.


2

Việc đánh giá và xử lý gia cố nền đất yếu của nền đất cũng như cơng trình xây
dựng có vai trị đặc biệt quan trọng. Trong đó bài tốn đánh giá ổn định của nền đắp
được quan tâm rất nhiều, nó ảnh thưởng trực tiếp đến tính an tồn và khả năng sử
dụng, khai thác của các cơng trình xây dựng. Tuy nhiên, việc đánh giá ổn định nền đắp

bằng biện pháp gia cố là bài toán khá phức tạp đối với các nhà thiết kế, thi công hiện
nay.
Và để tính tốn, hiện nay có nhiều quan niệm khác nhau: xem khối đất-cọc làm
việc cùng nhau như một khối thống nhất (TCVN 9403-2012; BS 8006,2016), hay quan
niệm cọc làm việc đơn lẽ, hoặc nhóm cọc (CDIT-2002, Japan; CT97-0351-EU-97,
Euros; AIT; ) hay phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng rất nhiều
trong tính tốn (Amit and Deb, 2014; Elshazly et al., 2008; Deb, 2008). Trong các lý
thuyết tính tốn này, việc xác định chính xác nhất các tính chất cơ lý của nền đất có ý
nghĩa rất lớn trong việc đánh giá độ ổn định của cơng trình. Các giá trị này được xác
định thơng qua việc thí nghiệm tại hiện trường hoặc trong phịng thí nghiệm và xem đó
là giá trị dặc trưng cho đất nền. Trong các lý thuyết tính tốn sử dụng trong các quy
trình, tiêu chuẩn trên đều dựa trên quan niệm đất nền là đồng nhất: các tính chất cơ lý
là khơng đổi theo khơng gian và thời gian, các tính chất cơ lý của cọc đất xi măng là
không đổi.
Trong thực tế khai thác, các tính chất cơ lý của đất, vật liệu, thay đổi rất
nhiều so với giái trị thiết kế ban đầu và đã được chỉ ra trong các thí nghiệm với các
loại đất khác nhau [5;6]. Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra sự thay đổi này có thể từ 1050% [2]. Và như vậy, các bài tốn thơng thường sử dụng để tính tốn ổn định hiện nay
khơng cho ra kết quả chính xác trong trường hợp này: đây là một trong những nguyên
nhân dẫn đến các công trình vẫn mất ổn định khi đưa vào sử dụng.
Để giải quyết vấn đề này, khái niệm độ tin cậy trong cơng trình địa kỹ thuật
được Vanmarck (1977) đề xuất sử dụng. Lúc này mức độ an tồn của cơng trình được
đánh giá thơng qua chỉ số độ tin cậy dưới ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên. Việc
vận dụng lý thuyết độ tin cậy trong các cơng trình địa kỹ thuật được nghiên cứu rất
nhiều [7;8;9;10; ] và đã chỉ ra sự ảnh hưởng rất lớn của các yếu tố ngẫu nhiên đến
mức độ an tồn của cơng trình. Hay khi xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố tổng hợp
thì mơ hình « Response Surface » được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, việc phân
tích độ tin cậy với bài toán xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng đặc biệt xét đến sự
thay đổi cường độ bản thân của cọc đất xi măng (C, φ, qu, Eđh) vẫn chưa được xem
xét cụ thể.
Từ những phân tích trên, việc tập trung nghiên cứu ứng dụng mơ hình xác suất

phân tích độ tin cậy trong tính tốn ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu xử lý bằng
cọc đất xi măng là hết sức cần thiết, đặc biệt xét đến sự thay đổi các tính chất cơ lý của


3

bản thân hệ cọc đất xi măng. Nghiên cứu này đồng thời tạo tiền đề cơ sở để xử lý nền
đất yếu khu phía Tây thành phố Nha Trang.
2. Mục tiêu nghiên cứu.
a. Mục tiêu tổng quát: Phân tích ảnh hưởng các tính chất cơ lý của đất nền và
chỉ tiêu cơ học của cọc đất xi măng đến độ tin cậy trong tính tốn ổn định nền đường
đắp trên nền đất yếu gia cố cọc đất xi măng.
b. Mục tiêu cụ thể:
- Chỉ ra vai trò của các yếu tố ngẫu nhiên ảnh hưởng đến độ tin cậy trong phân
tích ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu .
- Đánh giá sự ảnh hưởng cường độ của cọc đất xi măng trong q trình tính
tốn theo phương pháp độ tin cậy.
- Xây dựng mối tương quan giữa các yếu tố ngẫu nhiên đến độ tin cậy trong
phân tích ổn định nền đường đắp: tính chất cơ lý của đất nền và đất đắp (dung trọng,
lực dính, góc ma sát), chiều dày lớp đất yếu và cọc đất xi măng (C, φ, qu, Eđh) cùng với
kích thước cọc, chiều dài cọc và khoảng cách bố trí cọc.
- Áp dụng phân tích và đề xuất kích thước cọc, chiều dài cọc và khoảng cách
cọc hợp lý đảm bảo độ tin cậy trong phân tích ổn định và lún của nền đất cho khu vực
phía tây TP. Nha Trang.
3. Đối tượng nghiên cứu.
Phân tích ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của đất nền, đất đắp và cọc đất xi
măng đến ổn định của nền đường đắp có xét đến ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên
theo mơ hình xác suất phân tích độ tin cậy.
4. Phạm vi nghiên cứu.
- Phân tích ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của đất nền và đất đắp (dung

trọng, lực dính, góc ma sát) và cọc đất xi măng (C, φ, qu, Eđh) cùng với kích thước cọc,
khoảng cách bố trí cọc đến ổn định của nền đường đắp.
- Chiều sâu nền đất yếu từ 7- 9m.
- Phân tích bài tốn ổn định nền đắp và độ lún của nền đường
5. Phương pháp nghiên cứu.
Để hồn thiện đề tài, chúng tơi kết hợp việc phân tích lý thuyết với các mơ hình
tính tốn để xây dựng lên các mối tương quan. Đồng thời kết hợp với kết quả quan trắc
hiện trường đề đánh giá và đề xuất giải pháp cho khu vực phía Tây TP. Nha Trang
6. Bố cục đề tài.
Luận văn được thực hiện trong 84 trang A4, gồm Phần mở đầu, phần Kết luận
và Kiến nghị cùng 3 chương:


4

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG VÀ Q TRÌNH NGẪU
NHIÊN.
Chương 2. TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT
YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY.
Chương 3. ÁP DỤNG PHÂN TÍCH ĐÊ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC
ĐẤT XI MĂNG TRONG XỬ LÝ LÚN CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU
THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU, KHU PHÍA TÂY THÀNH PHỐ NHA
TRANG.
Kết luận và kiến nghị.
1. Những kết quả đạt được của luận văn.
2. Những đóng góp mới của luận văn:
3. Kiến nghị:


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG VÀ QUÁ TRÌNH NGẪU NHIÊN
1.1. Mở đầu
Xác định sức chịu tải cũng như hệ số an tồn của cơng trình xây dựng là bài
toán cơ bản và cũng là quan trọng nhất trong ngành xây dựng. Các lý thuyết tính tốn,
mơ hình hóa sự làm việc giữa cơng trình và đất nền đã được phát triển từ những năm
20 của thế kỷ XX. Trong số đó, bài tốn gia cố nền đất yếu đã được nhiều nhà khoa
học quan tâm, nghiên cứu.Các nghiên cứu đã chỉ ra vai trò, cũng như ảnh hưởng rất
lớn của các tính chất cơ lý của đất nền đến sức chịu tải của nền đất yếu cũng như độ ổn
định của cơng trình trên nó.
Trong các nghiên cứu thực nghiệm sau này đã phát hiện ra một vấn đề mới, đó
là: các tính chất cơ lý của đất nền thay đổi rất ngẫu nhiên theo không gian và thời gian.
Việc này dẫn đến, các lý thuyết tính tốn cơ học cổ điển khơng cịn chính xác. Từ đó
lý thuyết độ tin cậy ra đời và được sử dụng để đánh giá tình trạng của cơng trình dưới
ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên này.
Trong chương này, chúng tôi tập trung tổng hợp, giới thiệu nguyên lý chung
cũng như một số giải pháp gia cố nền đất yếu cũng như các q trình ngẫu nhiên trong
cơng trình địa kỹ thuật. Ở phần đầu, các giải pháp gia cố đất yếu được giới thiệu, tiếp
đó sẽ tập trung giới thiệu về giải pháp cọc Cát-Xi măng. Phần thứ 2, chúng tôi giới
thiệu các nguồn ngẫu nhiên trong công trình địa kỹ thuật, và lý thuyết xác suất được
trình bày để mơ phỏng q trình ngẫu nhiên trên. Phần cuối cùng, chúng tôi giới thiệu
những ưu điểm khi xét đến q trình ngẫu nhiên trong tính tốn cơng trình địa kỹ
thuật.
1.2. Khái niệm và phân loại đất yếu
Trong công tác xây dựng nói chung và xây dựng cơng trình giao thơng nói
riêng, việc xác định rõ loại đất yếu có vai trị cực kỳ quan trọng: nó quyết định đến
tuổi thọ cũng như mức độ an tồn của cơng trình. Ngồi ra việc xác định khơng đúng
loại đất yếu sẽ dẫn đến chi phí xây dựng tăng vọt trong q trình thi cơng do phải tốn
chi phí xử lý nền khi cơng trình đã thi cơng giang dỡ. Hiện nay trên thế giới, có nhiều

khung phân loại khác nhau cũng như các chỉ tiêu đánh giá không thống nhất. Ở đây, đề
tài chỉ tập trung giới thiệu khái niệm và phân loại theo các văn bảng pháp lý hiện hành
ở Việt Nam và có tham chiếu một số kết quả ở Châu Âu và Mỹ.
1.2.1. Khái niệm đất yếu
Đất yếu là loại đất có sức chịu tải rất nhỏ, không đủ độ bền và biến dạng rất


6

lớn và loại đất này không được sử dụng trong các cơng trình xây dựng.
Theo tiêu chuẩn ngành giao thơng vận tải 22TCN 262-2000 và tiêu chuẩn xây
dựng Việt Nam TCXD 245:2000, thì đất yếu được định nghĩa dựa trên các chỉ tiêu cơ
lý- đất yếu là loại đất nếu ở trạng thái tự nhiên có các tính chất như sau:
Độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy (W ≥Wd).
Hệ số rỗng lớn.
Hệ số cố kết c theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước từ 0.15 daN/cm2 trở
xuống.
Góc nội ma sát φ=0-100 hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu <=
0.35(daN/cm2) .
Theo các nước trên thế giới (Âu và Mỹ), nền đất yếu được định nghĩa theo sức
kháng cắt khơng thốt nước Su, và trị số xuyên tiêu chuẩn N, như sau:
Đất rất yếu: Su ≤ 12.5 (KPa) và N ≤ 2
Đất yếu: 12.5 < Su ≤ 25 (KPa) và 2 < N ≤ 4
1.2.2. Một số đặc điểm của đất yếu
Trong xây cơng trình giao thơng, đất yếu thường lẫn nhiều chất hữu cơ và có
các đặc điểm như sau:
Sức chịu tải bé khoảng (0.5-1.0kg/cm2),
Đất có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg)
Mô đuyn biến dạng bé (E<50kg/cm2),
Hệ số rỗng lớn (e>1),

Độ sệt lớn B>1,
Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hịa nước G>0.8,
Dung trọng nhỏ,
Khả năng chống cắt (c,φ) nhỏ,
Ít thốt nước.
1.2.3. Địa chất phổ biến tại khu vực phía Tây Nha Trang
Theo tham khảo tài liệu khảo sát địa chất trong khu vực phía tây Nha Trang để
phục vụ thiết kế, thi cơng các cơng trình tại các khu vực trên: dự án Khu dân cư Phước
Long; Hà Quang; VCN; Cầu Phong Châu; Tuyến cống đường số 4 một số loại đất
yếu thường gặp sau trong khu vực như sau:
Đất yếu: bao gồm các lớp sét pha trạng thái dẻo mềm-chảy; cát pha màu xám
đen, trạng thái chảy; bùn sét, bùn sét pha màu xám đen; bùn cát pha màu xám tro, cát
hạt thô màu xám đen, xốp; Cát pha màu xám trắng, chảy-dẻo chảy...


7

+ Chiều dày lớp đất yếu: 7-9m;
+ Dung trọng: từ 1049-1591 (kg/m3);
+ Lực dính: 5-17;
+ Góc ma sát: 5-11 độ.
vừa

Cát hạt mịn màu xám trắng, chặt vừa; Cát hạt thô màu xám trắng, xốp-chặt
Chiều dày: 0,5-2m.
Sét màu xám đen, dẻo chảy; sét màu nâu vàng, nửa cứng-cứng. Chiều dày: 1,2-

3,7m
Cát hạt thô màu nâu vàng, rất chặt. Chiều dày lớn 7m.
Đá Riolit màu xám xanh

Nước dưới đất: Mực nước ngầm ổn định có độ sâu từ 0,4-1,5m
1.3. Tổng quan về CĐXM
1.3.1. Khái niệm và phân loại
CĐXM (Deep Mixing Method: DMM ) là hỗn hợp giữa đất nguyên dạng nơi
cần gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan
được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt đến độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay
ngược và dịch chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun xuống
nền đất bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô (dry mixing) hoặc bằng bơm vữa đối
với hỗn hợp dạng vữa ướt (wet mixing). Thực chất của phương pháp này là quá trình
gia cố sâu nhằm cải thiện các đặc trưng cơ học của đất (tăng cường độ kháng cắt,
giảm tính nén lún ) bằng cách trộn đất nền với xi măng để chúng tương tác với nhau,
tạo ra sự trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp đầy các lỗ rỗng
bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học đất-xi măng.
Có rất nhiều cách phân loại CĐXM như:
 Theo chủng loại chất gia cố, cách thức trộn: Phương pháp trộn khô, trộn ướt;
phương pháp xoay phun và khoan xoay
 Theo bố trí mặt bằng cọc: Dạng cọc đơn, dạng hàng cọc liên tục gối chồng lên
nhau, dạng khung, dạng khối các cọc
 Theo phạm vi ứng dụng trong thực tế: xây dựng các tường chống thấm, ổn định
và chống đỡ thành hố móng, gia cố nền đất yếu, giảm nhẹ và ngăn cản sự hóa lỏng
(cát chảy), làm tường chắn, cô lập và ngăn chặn vùng bị ô nhiễm
 Theo công nghệ thi công: Chia thành khoan phụt truyền thống, khoan phụt kiểu
ép, khoan phụt thẩm thấu, khoan phụt cao áp Trong đó khoan phụt truyền thống là
sử dụng áp lực phụt để ép vữa xi măng lấp đầy các lỗ rỗng khe nứt, thường áp dụng
trong khoan phụt đá, đất nứt nẻ thân đê, đập. Khoan phụt kiểu ép là sử dụng vữa phụt


8

có áp lực để ép và chiếm chỗ đất. Khoan phụt thẩm thấu là biện pháp ép vữa với áp

lực nhỏ để vữa tự đi vào các lỗ rỗng. Khoan phụt cao áp là sử dụng áp lực cao để ép
vữa chiếm chỗ đất.
 Theo phương pháp trộn: Chia thành công nghệ trộn khô (dry mixing) và công
nghệ trộn ướt (etgrouting hay wetmixing).

(a)

(b)

(c)

Hình 1.1 - Sơ đồ bố trí CĐXM : Tam giác (a), Dăy (b), Ơ vng (c)
1.3.2. Các ứng dụng cọc đất ximăng
1.3.2.1. Xây dựng các tường chống thấm
Do tính thấm của CĐXM rất nhỏ (10-8-10-9m/s) tương ứng với cấp áp lực
100-2000 kPa ) nên để ngăn cản sự rị rỉ của nýớc ra bề mặt bên ngồi các cơng trình
nhý hồ thủy lợi, đập chắn nước người ta xây dựng tường chống thấm bằng các hàng
cọc hay panen gối chồng lên nhau qua các lớp ðất có tính thấm lớn (xun qua lõi
móng đập), ngăn cản nước thấm qua. Giải pháp này được áp dụng cho các lớp đất rời
như cát, sỏi sạn có hệ số thấm lớn và cọc thường được đặt tựa trên tầng đá gốc. Một
số cơng trình ứng dụng giải pháp này như đập tràn Cushuman Dam gần Hoodsport
(Mỹ), tường chống thấm được xây dựng bằng hệ CĐXM có chiềun dài 51-61m; tại
đập Lockington (Mỹ) hơn 6200m cọc dài 6,5m cũng được xây dựng xun qua lớp đất
có tính thấm lớn; tại hồ Nagata đã xây dựng tường chống thấm bằng hệ CĐXM dài
10-65m dưới đáy thân đập để ngăn chặn nước biển xâm nhập vào hồ.
1.3.2.2. Ổn định và chống đỡ thành hố móng
Phương pháp này tạo thành dạng tường chắn giữ ổn định thành vách và kiểm
soát mực nước ngầm hố đào. Nó có cấu tạo tương tự như tường chống thấm, ngoại trừ
việc gia tăng độ bền, cường độ của đất sau gia cố.
Giải pháp này được áp dụng trong việc chống đỡ thành hố móng tại các dự án

ở Mỹ như tòa nhà Marine Tower, đường cao tốc Cypress, dự án Islais Creek
Sewerage, Lake Parkway-Milwaukee Riêng năm 1998 đã có hơn 20 dự án tại Mỹ có
sử dụng CĐXM dưới nhiều hình thức khác nhau để tăng cường ổn định thành hố


9

móng. Tại Singapo, với dự án đường sắt Bugis người ta đã sử dụng CĐXM đường
kính 1,0-1,2m dài 23m thi công xung quanh hố đào 22x23m sâu 18m tạo thành hệ
thống tường chắn giữ ổn định hố móng và các cơng trình xây dựng xung quanh.
1.3.2.3. Gia cố nền đất yếu
Sử dụng CĐXM làm tăng cường độ, giảm tính nén lún do đó làm tăng cường
độ ổn định của nền đất yếu, kiểm soát sự biến dạng của nền đất yếu và các cơng trình
xây dựng. Trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều cơng trình xây dựng có sử dụng
CĐXM để xử lý nền móng. Dự án đường cao tốc Tomei nối Tokyo và Nagoya ( Nhật
Bản) hơn 50.000m3 đất sét hữu cơ và than bùn được xử lý bằng CĐXM để xây dựng
nền đường đắp, móng cống, tường chắn
1.3.2.4. Giảm nhẹ và ngăn chặn sự hóa lỏng (cát chảy)
CĐXM được áp dụng để ngăn cản sự hóa lỏng, gia cường nền đất và làm giảm
áp lực nước lỗ rỗng. Cọc được xây dựng theo dạng tường, khối, lưới để cơ lập lớp
đất yếu dưới móng cơng trình, hạ thấp mực nước ngầm, làm đất khô, ngăn cản sự hóa
lỏng. Dạng ơ lưới được coi là có hiệu quả cao do có sự phân phối ứng suất trên cọc tốt
hơn so với cọc đơn hay nhóm cọc có thể gây tập trung ứng suất làm phát sinh các mô
men uốn gây phá hoại cọc.
1.3.2.5. Làm các tường trọng lực, gia cố cọc
Ở nhiều nước trên thế giới CĐXM được ứng dụng rộng rãi như một hình thức
gia cố nền móng với mục đích giảm độ lún nền đắp, tăng cường độ ổn định nền đắp,
làm móng nhà, cầu đường
Ở Việt Nam CĐXM được sử dụng để cải tạo nền móng bồn chứa dầu Tổng
kho xăng dầu Nhà Bè, kho xăng dầu Cần Thơ

1.3.3. Công nghệ thi công cọc ximăng
1.3.3.1. Đặc điểm công nghệ
CĐXM được tạo thành bằng phương pháp khoan trộn sâu DMM. Dùng máy
khoan và các dụng cụ chuyên dùng (cần khoan, mũi khoan ) khoan vào đất với
đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế. Đất trong q trình khoan khơng được
lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị làm tơi xốp để trộn với chất gia cố là xi măng. Thiết bị thi
công CĐXM khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống lưỡi có đường kính
thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cọc được thiết kế và các xi lơ chứa xi măng có gắn
máy bơm nén với áp lực lên tới 120 KPa. Các máy khoan của một số nước như Thụy
Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu đạt đến 35m và tự động điều chỉnh
định vị cần khoan ln thẳng đứng. Trong q trình khoan lưỡi được thiết kế để trộn
đất và xi măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều tạo thành


10

những CĐXM đường kính theo thiết kế.

Hình 1.2.Mơ tả phương pháp thi công CĐXM
1.3.3.2. Phương pháp trộn khô
Phương pháp trộ khơ DJM (Dry Jet Mixing) là q trình phun trộn xi măng
khơ với đất có hoặc khơng có chất phụ gia. Phương pháp này đã được áp dụng từ
những thập niên 70 của thế kỷ XX ở các nước Bắc Âu và Nhật Bản. Ngày nay đã được
áp dụng rộng rãi khắp trên thế giới.
Ưu điểm của công nghệ trộn khô là các thiết bị thi công đơn giản, không gây ô
nhiểm môi trường, hàm lượng xi măng sử dụng ít, q trình kiểm sốt chất lượng đơn
giản. Nhược điểm là khơng phù hợp với đất có lẫn tạp chất, cuội sỏi, không thi công
được trong môi trường ngập nước và chiều sâu xử lý chỉ nằm trong phạm vi 20m trở
lại.

Hình 1.3.Sơ đồ cấu trúc cánh trộn phương pháp DJM theo công nghệ Nhật Bản
1.3.3.3. Phương pháp trộn ướt
Là q trình bơm vữa xi măng trộn với đất có sử dụng hoặc khơng các chất
phụ gia. Đây có thể gọi là q trình bê tơng hóa đất, nhờ có các tia nước và vữa phun


11

ra với áp suất lớn mà các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xới tơi và trộn đều với
đất tự nhiên tạo thành hỗn hợp đồng nhất xi măng-đất. Công nghệ này bắt đầu được
ứng dụng đầu tiên ở Nhật Bản, sau đó là ở các nước Đức, Mỹ, Úc... và ngày nay cũng
đã phổ biến rộng khắp trên thế giới.

Hình 1.4.Mơ tả phương pháp trộn ướt (WJM)
 Ưu điểm của phương pháp trộn ướt thể hiện ở các điểm sau: thích hợp với
mọi loại đất, có thể xử lý lớp đất yếu 1 cách cục bộ; chất lượng hỗn hợp xi măng-đất
tốt hơn so với trường hợp trộn khơ.
 Nhược điểm là có yếu tố nước và vữa xi măng nên có thể gây ơ nhiễm
mơi trường; ngồi ra do phải sử dụng tia nước, vữa có áp lực cao nên có thể phá hoại
các cấu trúc của đất lân cận hoặc móng cơng trình đã xây dựng.
1.3.3.4. Bố trí CĐXM
Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cọc theo các sơ đồ khác nhau. Để
giảm độ lún bố trí đều theo lưới tam giác hoặc lưới ô vuông; để làm tường chắn
thường tổ chức thành dãy. Trong đó sơ đồ lưới ơ vng được dùng nhiều nhất được
dùng hầu hết cho các dự án xử lý đất yếu.

Hình 1.5.Giải pháp cọc chống hoặc cọc treo


12

1.3.3.5. Những tồn tại trong q trình tính tốn thiết kế CĐXM và kiến nghị hướng
giải quyết
Trên cơ sở phân tích về phương pháp tính tốn thiết kế và xem xét hồ sơ thiết
kế của các cơng trình sử dụng hệ CĐXM để gia cố nền đất yếu đã thi công ở Việt
Nam,ta thấy một số vấn đề như sau:
 Hiện nay ở nước ta đối với các dự án đã sử dụng hệ CĐXM chưa có một quy
trình thiết kế, thi cơng và nghiệm thu CĐXM hồn chỉnh. Chưa có mơ hình thống nhất
và hợp lý để tính tốn thiết kế hệ CĐXM đặc biệt là giải quyết bài toán lún của hệ
CĐXM sau gia cố cũng như chưa đề cập đến đặc điểm ứng xử cục bộ, trạng thái ứng
suất, biến dạng của nền đất sau gia cố. Bài toán lún theo thời gian chưa được xem xét,
hoặc còn sơ sài, thiếu độ tin cậy.
 Đa số các dự án lớn sử dụng hệ CĐXM đều sử dụng tỷ lệ khoảng cách xấp xỉ

bằng 2-2,5 lần đường kính cọc. Tuy nhiên lại chưa có một tính tốn cụ thể nào để giải
thích tại sao lại sử dụng số liệu này. Và bên cạnh đó việc lựa chọn chiều dài CĐXM
còn chưa hợp lý, ở một số dự án lựa chọn chiều dài CĐXM vượt qua chiều dày lớp đất
yếu rất lớn gây lãng phí.
 Hệ CĐXM có thể được bố trí theo sơ đồ cọc treo (cọc khơng xuyên suốt chiều
dày lớp đất yếu) hoặc cọc chống (cọc xuyên suốt chiều dày lớp đất yếu) tùy theo đặc
điểm địa chất của các lớp đất tốt phía dưới tầng đất yếu
1.3.4. Kết luận
Trên cơ sở phân tích về phương pháp tính tốn thiết kế và xem xét một số hồ
sơ thiết kế của các cơng trình sử dụng hệ CĐXM để gia cố nền đất yếu đã thi công ở
Việt Nam, đề tài đi đến một số nhận xét sau:
Hiện nay ở nước ta đối với các dự án đã sử dụng hệ CĐXM chưa có một quy
trình thiết kế, thi cơng và nghiệm thu CĐXM hồn chỉnh. Chưa có mơ hình thống nhất
và hợp lý để tính tốn thiết kế hệ CĐXM đặc biệt là giải quyết bài toán lún của hệ
CĐXM sau gia cố cũng như chưa đề cập đến đặc điểm ứng xử cục bộ, trạng thái ứng
suất, biến dạng của nền đất sau gia cố. Bài toán lún theo thời gian chưa được xem xét,

hoặc còn sơ sài, thiếu độ tin cậy.
Đa số các dự án lớn sử dụng hệ CĐXM đều sử dụng tỷ lệ khoảng cách xấp xỉ
bằng 2-2,5 lần đường kính cọc. Tuy nhiên lại chưa có một tính tốn cụ thể nào để giải
thích tại sao lại sử dụng số liệu này.
Phương pháp nền tương đương là phương pháp áp dụng chủ yếu khi tính tốn
hệ CĐXM. Điều này có thể chấp nhận được trong các tính tốn ổn định tổng thể của
nền đất sau gia cố về lún và trượt. Tuy nhiên khi cần phân tích trạng thái ứng suất-biến