NGHIEN CUU ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN TUYẾN TRỊ BÌNH - DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM VŨ LONG

NG

N C U ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
ĐOẠN TUYẾN TRỊ BÌNH - DUNG QUẤT

LUẬN VĂN T ẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM VŨ LONG

NG

N C U ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
ĐOẠN TUYẾN TRÌ BÌNH - DUNG QUẤT

Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
: 85.80.205

LUẬN VĂN T ẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông

NGƢỜ ƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS C ÂU TRƢỜNG LINH

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜ CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả

PHẠM VŨ LONG


NG

N C U ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
ĐOẠN TUYẾN TRÌ BÌNH - DUNG QUẤT

Học viên: Phạm Vũ Long
Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số:85.80.205
Khóa: k34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Từ các số liệu tổng hợp được thực tế hiện trường và trong phịng thí nghiệm
từ đó đề xuất các giải pháp phù hợp để xử lý nền đất yếu phục vụ cho tính cấp thiết

của tuyến Trì Bình - Dung Quất nói riêng và khu kinh tế Dung Quất nói chung.
- Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất, từ đó Đánh giá, phân loại nền đất yếu của
tuyến đường Trì Bình-Dung Quất;
- Dựa trên kết quả thí nghiệm, đánh giá ổn định nền đường tuyến TB-DQ;
- Đề xuất các phương pháp xử lý nền đất yếu phù hợp điều kiện sẵn có về vật liệu,
thiết bị, công nghệ tại địa phương;
- Đánh giá diễn tiến lún, ổn định trên tính tốn dự báo và quan trắc thực tế nếu kịp
thời .
- So sánh, lựa chọn phương án thỏa mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật để đề xuất đơn vị
thiết kế xem xét với vai trị là ban quản lý dự án
Từ khóa – sức chống cắt khơng thốt nước Su; thí nghiệm xun tĩnh, thí nghiệm nén
ba trục sơ đồ UU; thí nghiệm cắt cánh hiện trường; Trì Bình - Dung Quất.

RESEARCH PROPOSAL OF MEASURES TO HANDLING
LAND BACKGROUNDS OF THE BINH-DUNG QUAT LINE
Abstract - Based on the data gathered in the field and in the laboratory, the
proposed solutions suitable for treating soft soil for the urgent need of Tri Binh - Dung
Quat in particular and the economic zone. Dung Quat in general.
- Experiment the physical criteria of the soil, from which to evaluate and classify soft
soil of Tri Binh-Dung Quat road;
- Based on the results of the experiment, assessing the stability of the TB-DQ road
foundation;
- Proposed methods of processing soft soil in accordance with available conditions on
materials, equipment and technology in the locality;
- Evaluate settlement progress, stability on forecasting and real-time observation if
timely.
- Compare and select the plan that satisfies economic and technical requirements to
propose the design unit to consider as the project management board.
Keywords - non-draining shear Su; static test, three-axis compression test UU
diagram; field cutting experiments; Tri Binh - Dung Quat

.


MỤC LỤC
TRANG P Ụ BÌA ...........................................................................................................
LỜ CAM ĐOAN ............................................................................................................

TĨM TẮT LUẬN VĂN................................................................................
MỤC LỤC ........................................................................................................................
TÓM TẮT LUẬN VĂN ..................................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH ...............................................................................................
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................ 1
2. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................ 1
3. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................................1
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................................2
5. Cơ sở dữ liệu và phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................. 2
C ƢƠNG 1: TỔNG QUAN C UNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô
TÔ TR N NỀN ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ P ƢƠNG P ÁP G A CỐ .....................3
1.1. Khái quát chung về nền đất yếu đối với công tác xây dựng đƣờng ô tô ............3
1.1.1. Khái niệm đất yếu .................................................................................................3
1.1.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu ...............................................................................3
1.1.3. Các loại nền đất yếu thường gặp .........................................................................4
1.1.4. Công tác xây dựng nền đường ô tơ trên đất yếu .................................................4
1.2. Tình hình xây dựng đƣờng ô tô trên nền đất yếu tại Việt Nam .........................5
1.3. Giới thiệu chung về một số phƣơng pháp gia cố nền đất yếu ở tỉnh Quảng Ngãi
.........................................................................................................................................8
1.3.1. Giải pháp xử lý nền bằng cọc tre và cọc tràm .....................................................8
1.3.2. Gia cường đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ ...........................................................8

1.3.3. Giải pháp xử lý nền bằng cọc cát/giếng cát (SD - Sand Drain), bấc thấm (PVD
- Prefabricated Vertical Drain) ......................................................................................9
1.3.4. Gia tải trước ..........................................................................................................9
1.3.5. Giải pháp xử lý nền bằng vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật .............................9
1.3.6. Cọc vật liệu rời (Cọc đá dăm, cọc cát đầm chặt) ...............................................10
1.3.7. Cố kết động .........................................................................................................10
1.3.8. Bệ phản áp ..........................................................................................................10
1.3.9. Công nghệ khoan phụt vữa xi măng (Jet grouting) .........................................10
1.4. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát ...................12
1.4.1. Các yêu cầu khi sử dụng phương án cọc các để gia cố đất yếu .......................12
1.4.2. Tính chất kỹ thuật của nền đường được cải tạo bằng cọc cát .........................12


1.4.3. Cơ chế phá hoại cọc ...........................................................................................13
1.4.4. Độ cố kết của đất nền .........................................................................................14
1.4.5. Sức kháng cắt của cọc cát ..................................................................................14
1.5. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất ...15
1.5.1. Tính tốn thiết kế cọc xi măng đất.....................................................................15
1.5.2. Quy trình thí nghiệm đánh giá chất lượng cọc xi măng đất và kiểm soát chất
lượng .............................................................................................................................17
1.6. Kết luận Chƣơng 1 ............................................................................................... 18
C ƢƠNG 2: G Ớ T ỆU TUYẾN TRÌ BÌN - DUNG QUẤT VÀ KẾT QUẢ
T Í NG ỆM C Ỉ T U CƠ LÝ CÁC LỚP ĐỊA C ẤT .....................................19
2.1. Giới thiệu sơ lƣợc về khu kinh tế Dung Quất - vai trị......................................19
2.2. Điều kiện địa chất cơng trình tỉnh quảng ngãi và khu vực Dung Quất ..........20
2.2.1. Bản đồ địa chất tỉnh Quảng Ngãi và khu vực Dung Quất ...............................20
2.2.2. Đặc điểm cấu tạo địa chất, kiến tạo ...................................................................20
2.2.3. Địa tầng và đặc tính cơ lý của các lớp đất, đá ...................................................22
2.2.4. Đánh giá chung về điều kiện địa chất cơng trình khu vực tuyến ....................28
2.2. Giới thiệu tuyến Trì Bình - Dung Quất .............................................................. 28

2.2.1. Giới thiệu chung .................................................................................................28
2.2.2. Giới thiệu chủ trường đầu tư, quy mô, hồ sơ thiết kế cũ của tuyến.................29
2.2.3. Cơng tác thí nghiệm đánh giá chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất....................30
2.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý lớp đất yếu ..............................................33
2.4. Biểu diễn mặt cắt địa chất dọc tuyến ..................................................................38
2.5. Kết luận chƣơng 2.................................................................................................40
C ƢƠNG 3: ÁP DỤNG TÍN TỐN G A CƢỜNG ĐẤT YẾU TUYẾN TRÌ
BÌNH - DUNG QUẤT .................................................................................................41
3.1. Cơ sở tính tốn gia cƣờng đất yếu đƣờng Trì Bình - cảng Dung Quất từ
km0+00 đến km0+900 .................................................................................................41
3.1.1. Các tiêu chí cần đạt được ...................................................................................41
3.1.2. Tính tốn qui đổi tải trọng xe ............................................................................41
3.1.3. Tổng hợp chỉ tiêu cơ lí các lớp đất .....................................................................42
3.1.4. Lựa chọn mặt cắt tính tốn ................................................................................43
3.1.5. Kiểm tra độ lún của nền đắp khi chưa xử lý theo 22TCN262-2000 ................44
3.1.6. Tính toán chưa xử lý đất yếu bằng phần mềm Plaxis ......................................48
3.1.7. Nhận xét ..............................................................................................................51
3.2. Đề xuất phƣơng án xử lý ......................................................................................52
3.3. Tính tốn gia cƣờng đất yếu đƣờng Trì Bình - cảng Dung Quất từ km0+00,00
đến km0+900,00 bằng giải pháp cọc cát ...................................................................52
3.3.1. Phương pháp lựa chọn .......................................................................................52


3.3.2.Tính tốn lún và kiểm tra độ ổn định nền đường sau khi gia cố bằng cọc cát
.......................................................................................................................................52
3.3.3. Tính tốn dự toán gia cố nền đất yếu bằng cọc cát ..........................................56
3.3.4. Nhận xét và chọn khoảng cách cọc tối ưu ........................................................57
3.4. Tính tốn gia cƣờng đất yếu đƣờng Trì Bình - cảng Dung Quất từ km0+00
đến km0+900 bằng giải pháp cọc xi măng - đất .......................................................58
3.4.1. Phương pháp lựa chọn .......................................................................................58

3.4.2. Tính tốn lún và kiểm tra độ ổn định nền đường sau khi gia cố bằng cọc xi
măng đất ........................................................................................................................58
3.4.3. Tính tốn dự tốn gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất............................61
3.4.4. Nhận xét và chọn khoảng cách cọc tối ưu ........................................................63
3.5. Kết luận chƣơng 3.................................................................................................63
KẾT LUẬN VÀ K ẾN NG Ị .....................................................................................64
1. Kết luận ....................................................................................................................64
2. Kiến nghị ..................................................................................................................64
TÀ L ỆU T AM K ẢO...........................................................................................66
QUYẾT ĐỊN

G AO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại các biện pháp xử lý nền đất yếu .....................................................8
Bảng 2.1. Tổng hợp các chỉ tiêu cố kết loại đất bụi sét (lớp 3B) ..................................34
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm nén cố kết theo phương đứng của mẫu .......................... 35
Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm xác định chỉ số Cc, Cr, Pc và OCR ............................... 36
Bảng 2.4. Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén 3 trục (sơ đồ CU) ....................................37
Bảng 2.5. Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén 3 trục (sơ đồ UU) và Su theo SPT ...........38
Bảng 3.1. Kết quả tính tốn qui đổi tải trọng................................................................ 42
Bảng 3.2. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lí các vật liệu ......................................................43
Bảng 3.3. Kết quả tính lún cố kết (22 TCN 262 - 2000) ................................................45
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp tính tốn lún theo thời gian ..................................................47
Bảng 3.5. So sánh kết quả tính lún ................................................................................51
Bảng 3.6. Tính tốn độ lún và hệ số an tồn khi xử lý đất yếu bằng cọc cát ................54
Bảng 3.7. Tổng hợp dự tốn hạng mục xử lí đất yếu bằng cọc cát trường hợp đường
kính 40cm, khoảng cách bố trí cọc 2D = 0,8m ............................................................. 56
Bảng 3.8. Tổng hợp dự toán xây dựng khi xử lý đất yếu bằng cọc cát trường hợp

khoảng cách cọc là 2D ..................................................................................................57
Bảng 3.9. Tính tốn độ lún và hệ số an toàn khi xử lý đất yếu cọc xi măng đất ...........60
Bảng 3.10. Tổng hợp dự tốn hạng mục xử lí đất yếu bằng cọc xi măng đất trường hợp
đường kính 60cm, khoảng cách bố trí cọc 3D = 1,8m ..................................................62
Bảng 3.11. Tổng hợp dự toán xây dựng khi xử lý đất yếu bằng cọc xi măng đất trường
hợp đường kính 60cm ....................................................................................................62


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Thi cơng PVD ..................................................................................................9
Hình 1.2. Sơ đồ cơng nghệ Jet grouting ........................................................................11
Hình 1.3. Một số cơng trình ở Việt Nam sử dụng cơng nghệ Jet grouting ...................11
Hình 1.4. Đơn nguyên cọc - vùng đất ảnh hưởng và phân phối ứng suất.....................13
Hình 1.5. Các cơ chế phá hoại cọc................................................................................14
Hình 1.6. Sơ đồ phân tích theo phương pháp ứng suất trung bình ............................... 15
Hình 1.7. Các sơ đồ bố trí cọc trộn khơ ........................................................................16
Hình 1.8. Bố trí cọc trùng nhau theo khối .....................................................................16
Hình 1.9. Các sơ đồ bố trí trộn ướt trên mặt đất .......................................................... 16
Hình 1.10. Bố trí trộn ướt trên mặt nước ......................................................................17
Hình 2.1. Bản đồ quy hoạch chung khu kinh tế Dung Quất ..........................................19
Hình 2.2. Bản đồ địa chất tỉnh Quảng Ngãi ..................................................................20
Hình 2.3. Tuyến Trì Bình - Dung Quất ..........................................................................28
Hình 2.4. Khoan lấy mẫu địa chất tại hiện trường .......................................................31
Hình 2.5. Thiết bị khoan lấy mẫu ..................................................................................31
Hình 2.6.Thiết bị nén 3 trục tại BQL KKT Dung Quất .................................................32
Hình 2.7. Vận hành thiết bị nén 3 trục ..........................................................................32
Hình 2.8. Chế bị mẩu thí nghiệm từ mẫu đất nguyên dạng ...........................................33
Hình 3.1. Sơ đồ xếp xe xác định tải trọng tác dụng xuống nền đường ......................... 41
Hình 3.2. Xe tải thiết kế WB20 ......................................................................................42
Hình 3.3. Mặt cắt ngang đại diện tính tốn xử lý đất yếu .............................................44

Hình 3.4. Biểu đồ độ lún theo thời gian tại mặt cắt ngang tính tốn ............................ 48
Hình 3.5. Mặt cắt ngang mơ phỏng tại K0+560.00 ......................................................48
Hình 3.6. Chia lưới phần tử tại mặt cắt K0+560.00 .....................................................49
Hình 3.7. Thơng số chung mơ hình tính tốn ................................................................ 49
Hình 3.8. Cao độ mực nước ngầm -0,8m ......................................................................49
Hình 3.9. Áp lực nước cực đại đạt 291,36 kN/m2 .......................................................... 50
Hình 3.10. Ứng suất do tải trọng bản thân đạt 224,62 kN/m2 ......................................50
Hình 3.11. Độ lún cực đại khi chưa xử lý tại mặt cắt K0+560.00 là 1,71m .................51
Hình 3.12. Mặt trượt nguy hiểm tại mặt cắt K0+560.00 với hệ số an tồn K=1,290 ..51
Hình 3.13. Mơ hình tính tốn với trường hợp D40 và khoảng cách cọc cát 2D ...........52
Hình 3.14. Độ lún cực đại của nền đường với D40 và khoảng cách cọc cát 2D là
S=26,88cm .....................................................................................................................53
Hình 3.15. Hình dạng cung trượt với trường hợp D40 và khoảng cách cọc cát 2D5...53
Hình 3.16. Tương quan hệ số an toàn và độ lún giai đoạn thi công với trường hợp D40
và khoảng cách cọc cát 2D (K = 1,807)........................................................................54
Hình 3.17. Biểu đồ quan hệ giữa đường kính, khoảng cách cọc và độ lún...................55
Hình 3.18. Biểu đồ quan hệ giữa đường kính, khoảng cách cọc và hệ số an toàn .......55


Hình 3.19. Mơ hình tính tốn với trường hợp D60 và khoảng cách cọc 3D.................58
Hình 3.20. Độ lún cực đại của nền đường với D60 và khoảng cách cọc cát 3D là
S=12,11cm .....................................................................................................................58
Hình 3.21. Hình dạng mặt trượt với trường hợp D60 và khoảng cách cọc 3D ............59
Hình 3.23. Biểu đồ quan hệ giữa đường kính, khoảng cách cọc và độ lún...................60
Hình 3.24. Biểu đồ quan hệ giữa đường kính, khoảng cách cọc và hệ số an toàn .......61


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Nhằm phục vụ cho quá trình đầu tư, xây dựng, hoạt động và phát triển khu kinh
tế Dung Quất, qui mô lớn, phát triển đa ngành, đa lĩnh vực theo chủ trương của Đảng
và Nhà nước; xây dựng và phát triển công nghiệp lọc hố dầu, hố chất, các ngành
cơng nghiệp nặng có qui mô lớn, các hoạt động đầu tư du lịch, thương mại, tài chính
gắn với khai thác hiệu quả cảng nước sâu Dung Quất, sân bay Chu Lai, đô thi Vạn
Tường, đô thi Dốc Sỏi, đặc biệt là đáp ứng yêu cầu đầu tư xây dựng và hoạt động của
các dự án lớn của Khu kinh tế Dung Quất trong thời gian đến như: đầu tư, mở rộng,
nâng công suất nhà máy lọc dầu hiện nay lên 10 triệu tấn/năm và các dự án hố dầu để
hình thành trung tâm lọc hoá dầu quốc gia; dự án khai thác, vận chuyển khí vào bờ tại
các lơ 117, 118, 119; nhà máy nhiệt điện Dung Quất (1200MW), nhà máy thép Hòa
Phát, đầu tư mở rộng nhà máy công nghiệp nặng Doosan,... đồng thời tạo điều kiện
thuận lợi cho việc giữ vững trật tự an tồn giao thơng, an ninh trong vùng, đảm bảo
chính trị, an ninh, quốc phịng.
Hiện nay, giao thơng đối ngoại giữa Khu kinh tế Dung Quất với Quốc Lộ 1A
gồm các tuyến đường: Dốc Sỏi - cảng Dung Quất (phía Bắc) và tuyến đường Võ Văn
Kiệt (phía Nam), đây là các tuyến đường giao thông quan trọng. Tuy nhiên, tuyến Dốc
Sỏi - cảng Dung Quất sẽ bị cắt đứt khi bàn giao mặt bằng cho Nhà máy thép Hịa Phát
và dự án cơng nghiệp nặng Doosan. Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất đầu tư xây dựng
tuyến đường Trì Bình - cảng Dung Quất theo qui hoạch thay thế cho tuyến đường Dốc
Sỏi - Dung Quất đang yêu cầu tiến độ rất gấp và có thể triển khai sớm vì có tính chất
vơ cùng cần thiết cho sự phát triển của Khu kinh tế Dung Quất.
Bản thân đang công tác tại BQL KKT Dung Quất và các KCN uảng Ng i, học
viên cũng đ từng chứng kiến nhiều cơng trình xử lý nền đất yếu trên địa bàn khu kinh
tế Dung Quất nên lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu đề xuất biện pháp xử lý nền đất yếu
đoạn tuyến Trì Bình – Dung Quất ”.
Do đó luận văn này mang tính ứng dụng và thực tiễn cao, ph hợp với luận văn
thạc sỹ theo định hướng ứng dụng
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là: Nghiên cứu đề xuất biện pháp xử lý đoạn tuyến Trì Bình

- Dung Quất
3. Phạm vi nghiên cứu
- Từ các số liệu lấy mẫu hiện trường và trong phịng thí nghiệm.
- Số liệu khảo sát địa chất, thủy văn thực tế.
- Lý thuyết tính tốn.


2
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
4.1. Mục tiêu tổng quát
- Từ các số liệu tổng hợp được thực tế hiện trường và trong phịng thí nghiệm từ
đó đề xuất các giải pháp phù hợp để xử lý nền đất yếu phục vụ cho tính cấp thiết của
tuyến Trì Bình - Dung Quất nói riêng và khu kinh tế Dung Quất nói chung.
4.2. Mục tiêu cụ thể
- Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất, từ đó Đánh giá, phân loại nền đất yếu của
tuyến đường Trì Bình-Dung Quất;
- Dựa trên kết quả thí nghiệm, đánh giá ổn định nền đường tuyến TB-DQ;
- Đề xuất các phương pháp xử lý nền đất yếu ph hợp điều kiện sẵn có về vật
liệu, thiết bị, cơng nghệ tại địa phương;
- Đánh giá diễn tiến lún, ổn định trên tính tốn dự báo và quan trắc thực tế nếu
kịp thời .
- So sánh, lựa chọn phương án thỏa m n yêu cầu kinh tế - kỹ thuật để đề xuất đơn
vị thiết kế xem xét với vai trò là B L DA
5. Cơ sở dữ liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Cơ sở dữ liệu
- Kế thừa kết quả của các đề tài nghiên cứu khoa học đ thực hiện;
- Các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và các nước khác trên thế giới;
5.2. Phương pháp nghiên cứu
Với nội dung trên, việc nghiên cứu được tiến hành theo các phương pháp:
- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành các thí nghiệm trong phịng (thí nghiệm

xác định các chỉ tiêu vật lý, thí nghiệm nén ba trục, thí nghiệm nén cố kết, ...) và các
thí nghiệm hiện trường ;
- Phương pháp tính tốn lý thuyết: Tính tốn kiểm tra ổn định, lún nền đường
trên nền đất yếu;
- Phương pháp xác suất thống kê: Xử lý và tổng hợp kết quả thí nghiệm;
- Sử dụng các phần mềm hỗ trợ: Plaxis, Microsoft office, Auto Cad, ...


3
C ƢƠNG 1

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ P ƢƠNG P ÁP G A CỐ
1.1. Khái quát chung về nền đất yếu đối với công tác xây dựng đƣờng ô tô
1.1.1. Khái niệm đất yếu
Định nghĩa và đặc trưng của nền đất yếu trình bày trong 22 TCN 262-2000 và
TCXD 245:2000 “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 0.15 daN/cm2 trở xuống, gốc nội ma sát từ 0° đến 10° hoặc lực dính từ kết quả
cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0 35 daN/cm2”[1] [2]. Phần lớn các nước trên thế giới thống
nhất về định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt khơng thốt nước, Su, và trị số
xun tiêu chuẩn, N, như sau:
- Đất rất yếu : Su ≤ 12 5 kPa hoặc N ≤ 2
- Đất yếu
: Su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4
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, 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 d ng 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, rút ngắn thời
gian thi cơng và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều cơng trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng
trên nền đất yếu do khơng có những biện pháp xử lý phù hợp, khơng đánh giá chính
xác được các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy 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 pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết
sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm
thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự số, hư hỏng cơng trình khi xây dựng trên
nền đất yếu.
1.1.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu
Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải nhỏ
(0,5 - 1kg/cm2);
Đất có tính nén lún lớn (a>0,1cm2/kg); Hệ sô rỗng e lớn (e>1,0);
Độ sệt lớn (B>1);
Môđun biến dạng nhỏ (E<50kg/cm2);
Khả năng chống cắt (, c) nhỏ, khả năng thấm nước nhỏ;
Hàm lượng nước trong đất cao, độ b o hòa nước G > 0,8, dung trọng nhỏ.


4
1.1.3. 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
(<200m) 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
lo ng 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 điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé,
khả năng thấm nước, dễ bị lún sập.
1.1.4. Công tác xây dựng nền đường ô tô trên đất yếu
Nền đường là bộ phận chủ yếu của cơng trình đường. Nhiệm vụ của nó là đảm
bảo cường độ và ổn định của kết cấu mặt đường. Nó là nền tảng của áo đường; cường
độ, tuổi thọ và chất lượng của nền đường. Nền đường yếu, mặt đường sẽ bị ảnh hưởng
rất lớn về cường độ và độ ổn định của nền đường. Nền đường yếu, mặt đường sẽ biến
dạng, rạn nứt và hư hỏng mau. Cho nên trong bất kỳ tình huống nào, nền đường cũng
phải có đủ cường độ và độ ổn định, đủ khả năng chống được các tác dụng phá hoại của
các nhân tố bên ngoài. Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ và độ ổn định của nền
đường là tính chất đất của nền đường, như phương pháp đắp, chất lượng đầm lèn, biện
pháp thoát nước và biện pháp bảo vệ nền đường.
Hiện tượng lún nền mặt đường là một hiện tượng khá phức tạp tổng hợp nhiều
yếu tố tác động Trên cơ sở đặc điểm địa chất khu vực xây dựng cũng như bản thân
cơng trình mà sử dụng một hoặc kết hợp nhiều giải pháp được áp dụng nhằm phòng
tránh tối đa việc lún nền đường trình được xây dựng trên nền địa chất yếu thì vấn đề
đầu tiên cần giải quyết là các biện pháp đảm bảo không xảy ra sự lún cố kết, lún sụt,
mất ổn định mái dốc nền đường. Do vậy, cần căn cứ vào tình hình cụ thể của cơng
trình, kết hợp với phương pháp thi cơng, kinh nghiệm của Tư vấn thiết kế, Nhà thầu,
Chủ đầu tư,... để đưa ra các giải pháp nhằm xử lý sự lún nền đường một cách hiệu
quả nhất.
Nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đắp trên đất yếu là một trong những cơng
trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu
vẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài tốn khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều
vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo sự ổn định và độ lún
cho phép của cơng trình. Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ
bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể xây dựng các cơng trình Đất yếu là một loại
đất khơng có khả năng chống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tùy thuộc vào quy
mơ tải trọng bên trên.

5
Khi thi cơng các cơng trình xây dựng 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 d ng phương pháp
xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, phương
pháp đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều cơng trình bị lún, sập khi xây dựng trên nền
đất yếu do khơng có những biện pháp xử lý hiệu quả, khơng đánh giá chính xác được
xác tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù
hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức
khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng
của cơng trình khi xây dựng trên nền đất yếu.
Ngành Giao thông đường bộ của Việt Nam từ những năm cuối thế kỷ XX có
những tiến bộ vượt bậc về số lượng, chiều dài, cấp các tuyến đường. Trong quá trình
phát triển, xuất hiện nhiều yêu cầu kỹ thuật; một trong những ván đề đó là yêu cầu xử
lý đất yếu nền đường.
Việc xử lý nền đất yếu để khắc phục độ lún chênh lệch, trong các dự án giao
thông ở Việt Nam ngày càng được quan tâm do các nguyên nhân:
- Các tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ ngày càng được nâng cấp với tốc độ thiết kế
cao hầu hết đều đạt >=60km/h (phổ biến là 80km/h), các trục đường cao tốc độ đạt
>=100k/h;
- Các khu kinh tế và các đô thị lớn của Việt Nam chủ yếu tập trung tại các vùng
đồng bằng, ven biển, trong đó quan trọng nhất là v ng đồng bằng châu thổ sông Cửu
Long (miền Nam) và châu thổ sông Hồng (miền Bắc), và mật độ đường giao thông,
cầu cống lớn tại đây cũng rất cao Trong khi đó địa chất các khu vực này chủ yếu là
bồi tích từ các con sơng nên thường có nhiều lớn đất yếu, có khu vực phía nam cực
nam ven biển ở độ sâu 80m trị số SPT <20,
- Thời gian thi công các dự án thường yêu cầu ngắn trong 2÷3 năm; do vậy nếu
khơng xử lý độ lún dư còn rất lớn (trước hết những năm 1990, thường thời gian thi

công kéo dài, nên sự chênh lệch lún xảy ra chậm) hoặc xảy ra mất ổn định (trượt sâu
hay trượt phẳng khi đang thi công hay khi khai thác)
Do vậy với tất cả các dự án giao thông hiện nay, vấn đề xử lý nền đất yếu đều
được đặt ra.
1.2. Tình hình xây dựng đƣờng ơ tơ trên nền đất yếu tại Việt Nam
Từ các khu vực châu thổ Bắc Bộ, Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung Bộ, đến
đồng bằng Nam Bộ đều có những v ng đất yếu Trong lĩnh vực nghiên cứu và xử lý
nền đường đắp trên đất yếu trên các tuyến đường của Việt Nam, ngành GTVT đ có
nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công nghệ mới để xử lý hàng trăm km đường bộ
đắp trên đất yếu và đ thu được những kết quả bước đầu đầy khích lệ.
Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cát làm
chặt đất kết hợp với việc chất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhất nhưng vẫn đạt


6
hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh Theo phương pháp này, người ta thường
dùng giếng cát đường kính 50-60cm, được nhồi vào nền đất yếu b o hòa nước đến độ
sâu thiết kế để làm chức năng những kênh thoát nước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh
quá trình cố kết nền đất yếu Do đó, phương pháp này luôn phải kèm theo biện pháp
gia tải trước để tăng nhanh quá trình cố kết. Lớp đất yếu b o hịa nước càng dày thì
phương pháp giếng cát càng hiệu quả về độ lún tức thời. Trong thực tế, phương pháp
này đ được ngành GTVT áp dụng phổ biến từ năm 1990 để xử lý nền đất yếu. Cơng
trình có quy mơ lớn đầu tiên áp dụng giếng cát để xử lý nền đất yếu được triển khai
trên đường Thăng Long - Nội Bài (Hà Nội) và đoạn Km 93 L5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ,
Hải Phòng), sau này được áp dụng đại trà trên nhiều tuyến QL khác nữa, trong đó có
đường Láng - Hịa Lạc (Hà Nội), đường Pháp Vân - Cầu Giẽ,...
Từ năm 1960 trở lại đây, phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật được các nước
trên thế giới áp dụng rộng rãi trong xử lý đất yếu Đặc biệt từ những năm 1990 trở lại
đây, các nước ASEAN đ áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6 chức năng cơ bản,
là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền, làm

lớp bảo vệ và ngăn nước Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật cũng đ được áp dụng
lần đầu tiên tại Việt Nam từ cuối những năm 90 của thế kỷ trên QL5, QL51, QL10 và
đường Láng - Hòa Lạc (Hà Nội).
Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất - vôi/xi măng là một công nghệ
mới được thế giới biết đến và áp dụng từ những năm 1970 nhưng đạt được công nghệ
hồn chỉnh và phát triển mạnh mẽ phải tính từ những năm 1990 trở lại đây Phương
pháp cọc đất - vơi/xi măng có thể được chia ra làm 2 loại: phương pháp trộn khô, phun
khô và phương pháp trộn phun ướt - mà thực chất phương pháp này là phun vữa Đối
với Việt Nam, công nghệ cọc đất - vôi/xi măng lần đầu tiên được Thụy Điển chuyển
giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào những năm 1992-1994, sử dụng trong gia cường
nền nhà cơng trình xây dựng dân dụng. Tại nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng công
nghệ cọc đất - vôi/xi măng cho gia cố nền đất yếu trong các dự án đường bộ, đường sắt
đ cho hiệu quả rất cao. Do vậy, nếu nghiên cứu để áp dụng cho các dự án đường bộ
đắp trên nền đất yếu khu vực đồng bằng sơng Cửu Long thì rất có thể sẽ là một trong
các phương pháp hiệu quả góp phần giải quyết tình trạng lún kéo dài và kém ổn định
của nền đường tại khu vực này.
Từ những năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần đầu tiên
công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng
(PVD) kết hợp gia tải trước đ được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tại Việt
Nam, công nghệ mới bấc thấm này đ được sử dụng trong xử lý nền đất yếu cho dự án
nâng cấp L5 trên đoạn Km 47 - Km 62 vào năm 1993, sau đó d ng cho L 51 (TP
Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu) và đường Láng - Hòa Lạc. Từ 1999 - 2004, phương pháp
này đ được sử dụng để xử lý đất yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A,
QL18, QL60, QL80,... Theo báo cáo về các sự cố cơng trình nền đường ơ tơ xây dựng


7
trên v ng đất yếu trong những năm gần đây, các vấn đề mắc phải của nền đường đắp
trên đất yếu trong thời gian qua ở Việt Nam chủ yếu dưới dạng nền đường bị lún sụt trượt trồi và ở dạng lún kéo dài ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường.
Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi áp dụng

thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng Do đó, căn cứ vào điều
kiện cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi công và kinh
nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháp hợp lý nhất. Tiêu chuẩn
cho phép lún của nền đường ô tô sau khi đưa đường vào khai thác cũng cần phải được
xem xét theo quan điểm kinh tế - kỹ thuật Trong đó, phải lựa chọn và so sánh theo các
quan điểm hoặc là sử dụng các biện pháp đắt tiền để tăng nhanh độ lún tức thời hoặc là
hãy chấp nhận một độ lún nhất định bằng việc sử dụng các biện pháp rẻ tiền và đơn
giản hơn để rồi sau đó cho thơng xe và theo thời gian tiến hành bù lún bằng rải bù lớp
mặt đường. Thực tế đ cho thấy, nếu lún nhiều mà không nứt, không xảy ra truột trồi
thì việc tổ chức kịp thời rải bù mặt đường cũng sẽ khơng gây ảnh hưởng gì lớn đến
khai thác.
Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, địi hỏi
cơng tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính tốn rất cơng phu Để xử lý
đất yếu đạt hiệu quả cao cũng phải có yếu tố tay nghề thiết kế và bề dày kinh nghiệm
xử lý của tư vấn trong việc lựa chọn giải pháp hợp lý.
Những năm trở lại đây, rất nhiều giải pháp mới xử lý nền đất yếu được nghiên
cứu và áp dụng như: cọc đất xi măng phương pháp trộn khô, ướt; bấc thấm thay ngang
tầng đệm cát; cọc cát đầm chặt; sàn giảm tải cho đoạn đường đầu cầu; hút chân
không,... Những phương pháp này cũng đ đem lại hiệu quả cao trong công tác xử lý
nền đất yếu hiện nay.
* Các công trình có nền móng đất yếu đã đƣợc xử lý ở Việt Nam:
Trong những năm vừa qua các cơng trình giao thông được nâng cấp cải tạo và
xây dựng mới, cùng với sự phát triển công nghệ, các dự án xây dựng giao thông đ áp
dụng hầu hết các phương pháp trên thế giới để xử lý nền đất yếu như:
- Quốc lộ 1A: sử dụng cọc cát, bệ phản áp (đầu cầu Ph Đổng), bấc thấm, vải địa
kỹ thuật (đoạn Cà Mau - Năm Căn),...
- Quốc lộ 5: bấc thấm kết hợp vải địa tầng kỹ thuật, tầng đệm cát, vét bùn,...
- Quốc lộ 18, 10: cọc cát, tầng đềm cát kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm.
- Dự án đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1): thay đất yếu, làm rãnh ngầm hạ mực
nước ngầm, thả đá hộc (Km89 - Km92).

- Dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương: cầu cạn, vét b n thay đất, giếng
cát, bấc thấm, sàn giảm tải.
- Những công nghệ mới như cọc xi măng - đất áp dụng để xử lý nền móng sân
bay Trà Nóc (TP. Cần Thơ), đường vào khu khí điện đạm Cà Mau.
- Hút chân khơng áp dụng để xử lý nền móng nhà máy khí điện đạm Cà Mau.


8
Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú
các phương pháp xử lý nền móng trong cơng tác xây dựng nền đường qua v ng địa
hình có địa chất yếu từ đó có cơ sở lựa chọn những biện pháp tối ưu để áp dụng cho
các cơng trình xây dựng một cách có hiệu quả.
1.3. Giới thiệu chung về một số phương pháp gia cố nền đất yếu ở tỉnh Quảng Ngãi
Các biện pháp xử lý nền đất yếu được phân thành hai loại gồm chống trượt và
tăng cố kết như liệt kê trong bảng 1 1 dưới đây:
Bảng 1.1. Phân loại các biện pháp xử lý nền đất yếu
Phân loại
Các biện pháp xử lý nền đất yếu
 Biện pháp bệ phản áp
 Biện pháp thay thế
Chống trượt
 Vải địa kỹ thuật gia cường
 Vật liệu nhẹ
 Cọc cát đầm chặt
 Cọc cột đá
 Cọc xi măng đất
 Phun vữa
 Thay một phần lớp đất yếu
 Giếng cát có vỏ bọc
 Gia tải trước

 Phương pháp hút chân không
Tăng cố kết
 Giếng cát (SD)
 Bấc thấm (PVD)
Trong nội dung luận văn, sẽ giới thiệu một số giải pháp xử lý nền đất yếu phổ
biến áp dụng cho tỉnh Quảng Ngãi.
1.3.1. Giải pháp xử lý nền bằng cọc tre và cọc tràm
Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử lý nền
cho cơng trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu. Cọc tràm và tre có chiều dài từ 3 - 6m
được đóng để gia cường nền đất với mục đích làm tăng khả năng chịu tải và giảm độ
lún. Theo 22TCN 262-2000 thường có 25 cọc tre hoặc tràm được đóng cho 1m2. Tuy
vậy, nên dự tính sức chịu tải và độ lún của móng cọc tre hoặc tràm bằng các phương
pháp tính tốn theo thơng lệ Tuy nhiên đối với cơng trình có tải trọng trung bình đến
lớn giải pháp này có hiệu quả thấp [1].
1.3.2. Gia cường đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ
Cọc tiết diện nhỏ được hiểu là các lọai cọc có đường kính hoặc cạnh từ 10 đến
25m. Cọc nhỏ là giải pháp tốt để xử lý đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Cơng nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản, đồng thời truyền
tải trọng cơng trình xuống các lớp đất sâu hơn, giảm độ lún tổng cộng và lún lệch cơng
trình. Cọc nhỏ có ưu điểm sau:
- Tiết kiệm vật liệu và thiết kế tối ưu nhờ diện tiếp xúc với nền lớn;
- Thi công nhanh và đơn giản bằng các thiết bị búa nhẹ;
- Là giải pháp hữu ích để gia cố sâu nền đến trên 20m thay cho cọc tràm;
- Là công nghệ thích hợp để làm sàn vượt lũ;
- Đ có quy trình quy phạm về thiết kế và thi cơng do Bộ Xây dựng ban hành.


9
1.3.3. Giải pháp xử lý nền bằng cọc cát/giếng cát (SD - Sand Drain), bấc thấm
(PVD - Prefabricated Vertical Drain)

Trong rất nhiều trường hợp cần thiết, phải gia tải trước để rút ngắn thời gian xây
dựng cơng trình. Vì vậy tốc độ cố kết của nền được tăng do sử dụng cọc cát hoặc bằng
thốt nước. Cọc cát được đóng bằng công nghệ rung ống chống để chiếm đất, sau đó
cát được làm đầy ống và rung để đầm chặt. Cọc cát có đường kính 30-45 cm. Có thể
được thi công đến 6-9 m. Giải pháp cọc cát đ được áp dụng để xử lý nền móng một số
cơng trình ở TP Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Hải phịng và Hà Nội…
Bấc thấm (PVD) được d ng để xử lý nền đất yếu của Việt Nam từ thập kỷ 1980.
Thiết bị và công nghệ của Thụy Điển được sử dụng để thi công bản nhựa. Công nghệ cho
phép tăng cường độ của đất nền và giảm thời gian cố kết.

Hình 1.1. Thi cơng PVD
Tại khu vực nhà máy khí hóa lỏng (Bà Rịa) việc tôn nền làm nhà máy với chiều
cao khoảng từ 5 đến 6 m và xử lý nền móng bằng bản thấm PVD đ quan trắc được độ
lún 2,5-3m. Những con số thực tế trên đây đòi hỏi chúng ta phải kiểm soát được độ lún
của các cơng trình đang được thiết kế và thi cơng.
1.3.4. Gia tải trước
Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất để xử lý
nền đất yếu. Trong một số trường hợp phương pháp chất tải trước khơng dùng giếng
thốt nước thẳng đứng vẫn thành cơng nếu điều kiện thời gian và đất nền cho phép. Tải
trọng gia tải trước có thể bằng hoặc lớn hơn tải trọng cơng trình trong tương lai. Trong
thời gian chất tải độ lún và áp lực nước được quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải được dỡ
khi độ lún kết thúc hoặc đ cơ bản xảy ra [3].
1.3.5. Giải pháp xử lý nền bằng vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật
Trong những năm gần đây, vải địa kỹ thuật đ được ứng dụng rộng rãi ở nước ta,
nhất là trong gia cố nền các cơng trình đất đắp. Tùy theo mục đích sử dụng, vải địa kỹ
thuật có thể được sử dụng để: (1) Làm cốt gia cố cho khối đắp; (2) Làm chức năng như


10
mặt phân cách nước. Ngoài ra trong một số trường hợp nó cịn có chức năng như vật

liệu tiêu nước. Ngồi ra vải địa kỹ thuật cịn d ng để chống xói mịn, bảo vệ bờ... [4].
1.3.6. Cọc vật liệu rời (Cọc đá dăm, cọc cát đầm chặt)
Nhằm giảm độ lún và tăng cường độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đá dăm đầm chặt
được sử dụng Cát và đá được đầm bằng hệ thống đầm rung và có thể sử dụng công
nghệ đầm trong ống chống Đ sử dụng công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựng một
số cơng trình tại TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu Sức chịu tải của
cọc cát phụ thuộc vào áp lực hông của đất yếu tác dụng lên cọc. Theo Broms (1987) áp
lực tới hạn bằng 25Cu với Cu=20Kpa, cọc cát  40 cm có sức chịu tải tới hạn là 60 KN,
hệ số an toàn bằng 1,5 [5].
1.3.7. Cố kết động
Cố kết động cho phép tăng cường độ và sức chịu tải và giảm độ lún của nền.
Công nghệ được d ng để gia cố nền đất yếu ở Hà Nội, Hải phòng và TP Hồ Chí Minh.
Quả đầm bằng khối BT đúc sẵn có trọng lượng 5-15T được nhấc lên bằng cẩu và rơi
xuống bề mặt nền từ độ cao 10-15m để đầm chặt nền. Khoảng cách giữa các hố đầm là
3x3, 4x4 hoặc 5x5 Độ sâu ảnh hưởng của đầm chặt cố kết động được tính bằng:

D  0,5 WH
Trong đó:
D : Độ sâu hữu hiệu được đầm chặt;
W: Trọng lượng quả đầm;
H : Chiều cao rơi quả đầm, m.
Sau khi đầm chặt tại 1 điểm một vài lần, cát và đá được đổ đầy hố đầm Phương
pháp cố kết động để gia cố nền đất yếu đơn giản và kinh tế, thích hợp với hiện trường
mới san lấp và đất đắp. Cần thiết kiểm tra hiệu quả công tác đầm chặt trước và sau khi
đầm bằng các thiết bị xuyên hoặc nén ngang trong hố khoan.
1.3.8. Bệ phản áp
Bệ phản áp thường được d ng để tăng độ ổn định trượt trồi của khối đắp của nền
đường hoặc nền đê trên đất yếu Phương pháp đơn giản song có giới hạn là phát sinh
độ lún phụ của bệ phản áp; được thiết kế từ các chỉ tiêu về sức kháng cắt của đất yếu,
chiều dày và chiều sâu lớp đất yếu và trọng lượng của bệ phản áp. Bệ phản áp cũng

thường được d ng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi và cát sủi [3].
1.3.9. Công nghệ khoan phụt vữa xi măng (Jet grouting)
Cơng nghệ Jet-grouting cịn được gọi là công nghệ khoan phụt vữa kiểu tia.
Phương pháp này dựa vào nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực. Dây
chuyền cơng nghệ như mơ tả ở hình 1 5 Khi thi công, trước hết d ng máy khoan để
đưa ống bơm có vịi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + xi măng)
với áp lực > 20MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất. Với lực xung kích của dịng
phun và lực li tâm, trọng lực… sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo


11
một tỉ lệ có quy luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt. Sau khi vữa cứng lại sẽ thành
cột đất-xi măng như hình 1 2a. Nếu thi cơng chồng lấn lên nhau có thể tạo ra được một
tường hào đất- xi măng như hình 1 2b Đường kính cọc đất-xi măng phụ thuộc loại đất,
áp lực phun, tốc độ xoay và rút cần và tùy thuộc loại thiết bị. Với những thiết bị lớn
nhất hiện nay có thể tạo ra các cọc có đường kính đến 3m.

(a)
(b)
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ Jet grouting
Đây là công nghệ mới, các tài liệu có liên quan đến việc đánh giá chất lượng cọc
đất-xi măng hiện nay rất phong phú, tuy nhiên việc áp dụng công nghệ vào các điều
kiện cụ thể cần phải được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện. Ở Việt Nam công nghệ này
được sử dụng để xử lý chống thấm cho một số cơng trình như sau:

Hình 1.3. Một số cơng trình ở Việt Nam sử dụng công nghệ Jet grouting
Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc đất-xi măng là: Công nghệ trộn
khô (Dry Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing).
+ Công nghệ trộn khô (Dry Mixing): Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn
các cánh cắt đất, chúng cắt đất sau đó trộn đất với vữa xi măng bơm theo trục khoan.

* Ưu điểm của công nghệ trộn khô: Thiết bị thi cơng đơn giản; Hàm lượng xi
măng sử dụng ít hơn; uy trình kiểm sốt chất lượng đơn giản hơn công nghệ trộn ướt.
* Nhược điểm của công nghệ trộn khô: Do cắt đất bằng các cánh cắt nên gặp hạn
chế trong đất có rác, đất sét, cuội đá, hoặc khi cần xuyên qua các lớp đất cứng hay tấm


12
bê tông; Chiều sâu xử lý hạn chế khoảng 25m, đường kính cọc đến 1m; chất lượng cọc
khơng đều.
+ Cơng nghệ trộn ướt (hay còn gọi là Jet grouting): Phương pháp này dựa vào
nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy
khoan để đưa ống bơm có vịi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + xi
măng) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất. Với lực xung
kích của dịng phun và lực li tâm, trọng lực... sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được
sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt. Sau khi vữa
cứng lại sẽ thành cột đất-xi măng [6].
1.4. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
1.4.1. Các yêu cầu khi sử dụng phương án cọc các để gia cố đất yếu
Khi sử dụng phương án cọc cát phải bố trí tầng đệm cát Đỉnh cọc cát phải tiếp
xúc với tầng đệm cát.
Cát dùng cho tầng đệm cát và cọc cát là cát hạt trung phải là cát sạch, có độ thấm
cao và phải đảm bảo được theo các yêu cầu sau:
+ Hàm lượng hạt > 0,25mm chiếm trên 50%;
+ Hàm lượng hạt < 0,08mm chiếm ít hơn 5%;
+ Hàm lượng hữu cơ ≤ 5%;
+ Cát sử dụng phải thoả mãn một trong hai điều kiện sau:
D60
(D30 ) 2
 6 hoặc 1 
3

D10
D10.D60

Trong đó: D60, D30, D10 là kích cỡ hạt mà lượng chứa các cỡ hạt nhỏ hơn nó
chiếm 60%, 30%, 10%.
Chiều đày tầng đệm cát khơng nhỏ hơn 50cm Độ chặt yêu cầu tầng đệm đạt 0,9
độ chặt đầm nén tiêu chuẩn.
Bề rộng tầng đệm cát phải rộng hơn đáy nền đắp mỗi bên tối thiểu 0,5÷1,0m
Mái dốc và phần mở rộng hai bên của tầng đệm cát phải cấu tạo tầng lọc ngược
để nước cố kết thốt ra khơng lơi theo cát.
Vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật không dệt (dùng làm lớp ngăn cách và tầng lọc
ngược): cường độ chịu kéo theo phương dọc/ngang:  25kN/m.
1.4.2. Tính chất kỹ thuật của nền đường được cải tạo bằng cọc cát
a. Đường kính có hiệu
Diện tích vùng ảnh hưởng xung quanh cọc gần như một vòng trịn.
+ Đối với cọc bố trí theo lưới tam giác đều:

Dc  1,05.S
+ Đối với cọc bố trí theo hình vng:

Dc  1,13.S
Trong đó:


13
S là khoảng cách giữa các cọc;
Dc là đường kính vịng trịn tương đương
b. Tỷ số diện tích thay thế

Hình 1.4. Đơn nguyên cọc - vùng đất ảnh hưởng và phân phối ứng suất

Hình 1.4 cho thấy diện tích của cọc vât liệu, diện tích khối trụ tương đương và sự
tập trung ứng suất lên cọc.
as=As/As+Ac
Trong đó:
As: diện tích tiết diện ngang của cọc vật liệu rời;
Ac: diện tích tiết diện ngang của đất nền xung quanh cọc thuộc khối trụ đơn vị.
Tỷ diện thay thế cũng có thể xác đinh bằng công thức:
as  c1.( D / S )2

Trong đó:
D: đường kính cọc cát;
S: khoảng cách các cọc;
c1: phụ thuộc lưới bố trí cọc, c1=π/4(lưới hình vng), c1=π/2 3
c. Ứng suất trong cọc
Ứng suất trung bình trong khối trụ

   s .as   c .(1  as )
Ứng suất trong cọng và trong đất nền

s 
c 

n.
1  (n  1)a s


1  (n  1)a s

Với n   s /  c
1.4.3. Cơ chế phá hoại cọc

Cọc có thể bị phá hoại từng cọc riêng lẽ hoặc theo nhóm. Một cọc cát có thể bị
phá hoại theo 3 dạng:
+ Cọc bị phình ra 2 bên;


14
+ Trượt cọc;
+ Chọc thủng.

Hình 1.5. Các cơ chế phá hoại cọc
1.4.4. Độ cố kết của đất nền
Cọc cát cũng như giếng cát làm cho nền đất cố kết nhanh hơn Nước trong lỗ
rỗng thuộc nền vừa thấm ngang vừa thấm đứng Độ cố kết chung của nền có thể xác
định theo phương trình (Carrilo 1942):
U=1-(1-Uv)(1-Uh)
Trong đó:
+ Uv: độ cố kết the phương đứng;
+ Uh: độ cố kết theo phương ngang
Độ lún cố kết của nền ở thời điểm t:
S(t)=U.Scf
Trong đó:
+ S: độ lún cố kết sơ cấp ở thời điểm t;
+ Scf: độ lún cố kết sơ cấp sau cùng.
1.4.5. Sức kháng cắt của cọc cát
Ứng suất có hiệu bên trong cọc vật liệu rời và ứng suất tổng bên trong đất nền lần
lượt là

 zs   s  z    s
 zc   c  z    c
Trong đó:

γs: trọng lượng của vật liệu rời;
γc: trọng lượng bảo hòa đất xung quanh;
z: độ sâu;
σ: ứng suất do tải trọng mái dốc.


15
Ứng suất cắt trong cọc vật liệu rời và trong đất nền như sau:

 s  ( zs cos 2  )  tgs
 c  ( zc cos 2  )  tgc
Trong đó:
s, c: là góc ma sát của cọc và của đất nền xung quanh;
β : là góc nghiêng của mặt trươt so với mặt phẳng nằm ngang.
Sức chống cắt trung bình tính cho khối trụ đợn vị (kể cả cọc và đất xung quanh
cọc thuộc vùng ảnh hưởng):

  (1  as ) c  as  s

Hình 1.6. Sơ đồ phân tích theo phương pháp ứng suất trung bình
1.5. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất
1.5.1. Tính tốn thiết kế cọc xi măng đất
a. Các phương pháp tính tốn thiết kế cọc xi măng đất
Hiện nay việc tính tốn cọc xi măng đất có 3 quan điểm chính sau:
- Quan điểm xem cọc xi măng đất làm việc như cọc
Với quan điểm này đòi hỏi cọc phải có độ cứng tương đối lớn và các cọc phải
đưa xuống tầng đất chịu tải. Nếu tính theo sơ đồ này thì lực từ móng truyền xuống sẽ
chủ yếu đi vào các cọc(đất nền dưới móng khơng chịu tải). Với cọc đưa xuống tầng
chịu lực, có thể d ng phương pháp tính với cọc ma sát để tính.
- Quan điểm xem các cọc và đất làm việc đồng thời

Nền cọc và đất dưới móng được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ
c, φ (phi) được nâng cao (được tính từ c, φ của đất và của vật liệu làm cọc). Công thức
quy đổi c, φ (phi) tương đương dựa trên độ cứng của cọc, đất và diện tích đất được
thay thế bởi cọc.
- Một quan điểm khác là đề nghị tính tốn theo cả 2 quan điểm trên nghĩa là
sức chịu tải thì tính tốn theo như cọc cịn biến dạng thì tính tốn theo nền.
Với mỗi quan điểm thì có các phương pháp tính khác nhau Một số phương pháp
tính tiêu biểu như: