Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho công trình 5 10 tầng trong điều kiện đất yếu lũ lụt ở tp cần thơ và vùng phụ cận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA T.P HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

BK

TP. HCM

HUỲNH TRUNG KIÊN

N G HI E Â N C Ö Ù U G I A Û I P H A Ù P N E À N M O Ù N G H Ô Ï P L Y Ù C H O
CÔN G TRÌN H 5 -10 T ẦN G TRON G ĐIỀU KI ỆN ĐẤT Y ẾU
L U Õ L U ÏT Ô Û T P . C A ÀN T H Ô V A Ø V U ØN G P H U Ï C A ÄN

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2006


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẨN KHOA HỌC: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:

Luận án Thạc só được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN ÁN
THẠC SĨ Trường Đại Học Bách Khoa-Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, vào
lúc 8 giờ, ngày 04 tháng 01 naêm 2006.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc
……………………………………….

……………***…………..

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HUỲNH TRUNG KIÊN
Ngày tháng năm sinh : 20 – 02 – 1976
Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
Khoá : 15 ( Năm 2004-2006)

Phái : Nam
Nơi sinh : Cần Thơ
Mã số : 31.10.02

I. TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH 5 -10 TẦNG TRONG ĐIỀU
KIỆN ĐẤT YẾU LŨ LỤT Ở TP. CẦN THƠ VÀ VÙNG PHỤ CẬN.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho công trình 5 -10 tầng trong điều kiện đất
yếu lũ lụt ở thành phố Cần Thơ và vùng phụ cận.
2.

NỘI DUNG :

- Mở đầu :
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về các công trình từ 5-10 tầng trên thế giới và trong nước.
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của đất yếu trong điều kiện lủ lụt ở thành phố Cần
Thơ và vùng phụ cận.
Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo một số giải pháp nền móng cho công trình 5-10 tầng trong điều
kiện thực tế trên nền đất yếu tại thành phố cần thơ và vùng phụ cận.
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định của nền đất yếu cho công trình 5 - 10 tầng
trong điều kiện lũ lụt tại thành phố cần thơ.
Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán biến dạng cho công trình 5 -10 tầng trong điều kiện
đất yếu và lũ lụt ở thành phố Cần Thơ.
Chương 6: Nghiên cứu tính toán ứng dụng cho một công trình thực tế.
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các kết luận và kiến nghị.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG
CB HƯỚNG DẪN

GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG

BM QL NGÀNH

TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.

Ngày . . . tháng 10 năm 2006.

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc só này, Em đã nhận được sự giúp đở rất nhiều từ
bạn bè Q Thầy Cô trong ban giảng dạy ngành công trình trên nền đất yếu, em
xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương, Thầy
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo Em trong thời gian Em thực hiện luận văn thạc só.
Em xin chân thành biết ơn các Thầy Cô đã tận tình truyền đạt cho Em những
kiến thức quý báu trong suốt hai năm học và thời gian Em thực hiện luận văn,
giúp Em có một kiến thức tốt hơn trong công tác sau này. Em xin cám ơn các
Thầy.
* Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương
* Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Nguyễn Văn Thơ
* Thầy Tiến Só Châu Ngọc Ẩn
* Thầy Tiến Só Võ Phán
* Thầy Tiến Só Trần Xuân Thọ
Em xin chân thành biết ơn các Thầy Cô Phòng Quản Lý Sau Đại Học –
Trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho Em trong suốt thời gian Em theo học tại trường.
Em xin chân thành biết ơn gia đình và bạn bè, cơ quan đồng nghiệp đã luôn
thông cảm, động viên và giúp đỡ Em trong suốt thời gian Em thực hiện luận văn.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 10 năm 2006.
Tác giả

HUỲNH TRUNG KIEÂN


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU:
1.
2.
3.
4.

Trang

Một số nét về tình hình phát triển đô thị thành phố Cần Thơ . . . . . . . . . . .1
Đặc vấn đề nghiên cứu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Giới hạn của đề tài. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Hạn chế trong nghiên cứu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
PHAÀN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1:NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH 5-10
TẦNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC.
1.1. Một số thành công về nghiên cứu xây dựng lý thuyết tính toán nền móng
công trình. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2. Những công trình ở nước ngoài bị hư hại do nền móng bị lún lệch. . . . . .6
1.3. Hình ảnh công trình bị sự cố lún ở trong nước. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4. Tổng quan các giải pháp nền móng áp dụng cho công trình 5 - 10 tầng và các
công trình tương tự. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5. Nhận xét và kết luận. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU
TRONG ĐIỀU KIỆN LŨ LỤT Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ VÙNG PHỤ
CẬN.
2.1. Nghiên cứu tổng quát quá trình hình thành đất yếu ở đồng bằng Sông Cửu
Long và khu vực thành phố Cần Thơ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2.2. Khaùi quát về cấu tạo địa chất khu vực đồng bằng Sông Cửu Long. . . . 32
2.3. Khái quát tình hình địa chất khu vực thành phố Cần Thơ. . . . . . . . . . . . 39
2.4 thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản của địa chất để phục vụ tính toán. . .45
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CẤU TẠO MỘT SỐ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG
CHO CÔNG TRÌNH 5 - 10 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ VÙNG PHỤ CẬN.
3.1. Phương án 1: Cấu tạo của giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết
hợp với chất tải trọng phụ tạm thời. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
2 .2. Phương án 2: Cấu tạo của giải pháp xử lý nền bằng hệ thống cọc vôi - xi
măng đất. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62


3.3. Phương án 3: Xử lý nền đất yếu dưới công trình bằng giải pháp cọc ống
Ø500 dự ứng lực bêtông cốt thép. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN
ĐẤT YẾU CHO CÔNG TRÌNH 5 - 10 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN LŨ LỤT
TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ.
4.1 Điều kiện ổn định của nền dưới công trình theo lý thuyết cân bằng giới
hạn của Kart Terzaghi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
4.2 Đánh giá ổn định của nền dưới công trình khi có hệ cọc ống bêtông cốt
thép Þ500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3 nh hưởng của đất xung quanh cọc đóng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
4.4 Phương pháp tính toán sức chịu tải dựa trên lý thuyết nền biến dạng
tuyến tính. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN VỀ BIẾN DẠNG
CHO CÔNG TRÌNH 5 -10 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ
LỤT Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ.
5.1. Tính toán lún của móng cọc. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
5.2. Nghiên cứu các kết quả tính toán vùng ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu
tải của cọc ống bêtông cốt thép. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.3. Tính toán sự biến dạng của móng cọc ống bêtông cốt thép Ø500 theo chỉ
tiêu cơ lý được thí nghiệm tại hiện trường. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.4. Phân tích chuyển vị móng cọc ống Ø500 bêtông cốt thép bằng phần mềm
Plaxis 3D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
CHƯƠNG 6. NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO MỘT CÔNG
TRÌNH THỰC TẾ.
6.1. Giải pháp nền móng cho công trình. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.2. Tính toán phương án xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp với gia tải
trước. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.3. Tính toán phương án sử dụng cọc vôi – xi măng đất . . . . . . . . . . . . . . .124
6.4. Phương án móng cọc ống Ø500 bêtông cốt thép cho cho công trình: Trụ
Sở Làm Việc Thành y - thành phố Cần Thơ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các kết luận và kiến nghị. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LÝ LỊCH KHOA HOÏC


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI:

“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH
5 -10 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU LŨ LỤT Ở TP. CẦN THƠ
VÀ VÙNG PHỤ CẬN”

Trong tình hình đổi mới như hiện nay, trong xu thế phát triển và hội nhập.
Thành phố Cần Thơ là một thành phố vừa được nâng cấp lên thành phố trực
thuộc Trung Ương, nên vấn đề về đầu tư cơ sở hạ tầng và các công trình xây
dựng 5-10 tầng, phục vụ cho công cuộc đổi mới, là vấn đề rất bức xúc và được
quan tâm hiện nay.
Do đó việc nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho công trình 5-10 tầng
trên đất yếu lũ lụt ở thành phố Cần Thơ là cần thiết và phù hợp với thực tế.
Do những yêu cầu nêu trên nên luận văn tốt nghiệp đã nghiên cứu những
vấn đề sau:
- Nghiên cứu tổng quan về các công trình 5-10 tầng trên thế giới và trong
nước.
- Nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của đất yếu trong điều kiện lũ lụt ở
thành phố Cần Thơ và vùng phụ cận.
- Nghiên cứu cấu tạo một số giải pháp nền móng nhằm cải tạo nền đất yếu
ở thành phố Cần Thơ: Phương pháp gia cố bấc thấm bằng phương pháp gia tải
trước, phương pháp cọc đất - vôi – ximăng, phương pháp cọc ống bêtông cốt
thép ứng suất trước Ø500.
- Từ đó áp dụng phương pháp cọc ống bêtông cốt thép ứng suất trước Ø500
vào công trình thực tế tại thành phố cần thơ, và tính toán khả năng chịu tải của
cọc ống bêtông cốt thép ứng suất trước Ø500 bằng cách tính bằng giải tích và
phần mềm Plaxis 3D, để đưa ra nhận xét và kết luận cuối cùng.


-1-

MỞ ĐẦU
1. MỘT SỐ NÉT VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ:
Con người đãø có mặt ở ĐBSCL cách nay khoảng 3000 - 2500 năm gắn liền
với thời kỳ biển lùi. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa tìm thấy những dấu tích của tầng
văn hóa cư trú cổ xưa, thay vào đó là các tàn tích, bồi tích, các di vật của sự vận

động nước biển.

Sang đầu công nguyên, văn hóa Óc Eo phát triển rộng khắp vùng Nam Bộ nói
chung và vùng ĐBSCL nói riêng từ thế kỷ thứ 1 tới thế kỷ thứ 6 và thời kỳ hậu
Óc Eo từ thế kỷ thứ 7 tới thế kỷ thứ 10. Nền văn minh này gắn với vương quốc
Phù Nam do nhóm cư dân Mã Lai- Đa đảo tạo nên đã để lại những di chứng khá
rực rỡ tại một số khu vực khác nhau trong đó có Cần Thô.


-2-

Vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long là một vùng kinh tế lớn của cả nước. Vùng
có diện tích tự nhiên khoảng 3.980 km2 và dân số khoảng 17 triệu dân đây là
vùng đồng bằng trù phú mà người Việt cùng với cộng đồng người Khme, người
Hoa, người Chăm khai phá trên 300 năm nay trong đó thành phố Cần Thơ là
trung tâm quan trọng của đồng bằng sông Cửu Long.
Thành phố Cần Thơ nằm trên bờ Tây sông Hậu- trung tâm địa lý của vùng
Đồng Bằng Sông Cửu Long. Ranh giới cụ thể như sau:
Phía bắc giáp tỉnh An Giang.
Phía nam giáp tỉnh Hậu Giang.
Phía đông giáp tỉnh Vónh Long và Đồng Tháp qua sông Hậu Giang .
Phía tây giáp Tỉnh Kiên Giang .
Diện tích tự nhiên của thành phố khoảng 1390 km2, trong đó 4 quận nội
thành gồm Ninh Kiều, Bình Thủy, Cái Răng và Ô Môn khoảng 287km2,
4 huyện ngoại thành gồm Phong Điền, Cờ Đỏ, Vónh Thạnh và Thốt Nốt khoảng
1103km2.
2. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU :
Trong những năm gần đây Việt Nam đang trong giai đoạn xây dựng và
phát triển trong đó đồng bằng sông Cửu Long là một trong những vùng kinh tế
trọng điểm, là khu vực đang được nhà nước quan tâm và đầu tư rất lớn để trở

thành trung tâm kinh tế của cả nước. Đặc biệt là thành phố Cần Thơ nằm ở trung
tâm đồng bằng sông Cửu Long có sông Hậu chảy qua thành phố Cần Thơ 60km
là tuyến giao thông thuỷ quan trọng. Do yêu cầu thực tế đòi hỏi phải xây dựng
nhiều công trình giao thông, nhà ở, chung cư cao tầng, công trình công cộng phục
vụ trong công cuộc đổi mới và phát triển, đồng thời nâng cao đời sống vật chất
và tinh thần cho người dân.


-3-

Đất ở khu vực thành phố Cần Thơ có chiều dày lớp bùn sét rất lớn (20m30m) các công trình xây dựng ở khu vực này phải rất chú trọng đến vấn đề về
nền móng chi phí cho việc xử lý nền móng chiếm tỷ trọng tương đối cao so với
toàn bộ kinh phí công trình do đó cần thiết phải nghiên cứu giải pháp nền móng
hợp lý cho các công trình từ 5 đến 10 tầng tại thành phố Cần Thơ.
Thành phố Cần Thơ là thành phố trực thuộc trung ương từ 1/1/2004 được hình
thành trên nền tỉnh Cần Thơ củ, do yêu cầu cấp thiết hiện nay là thành phố xây
dựng những ngôi nhà cao tầng, chung cư cao tầng nhằm phục vụ cho nhu cầu nhà
ở như hiện nay. Những công trình xây dựng này yêu cầu cao đối với công trình là
móng và tìm ra giải pháp tối ưu để khống chế độ nghiêng và độ lún trong giới
hạn cho phép .
3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:
Đề tài nghiên cứu lý thuyết trong phạm vi đã được học trong chương trình,
việc nghiên cứu các vấn đề trong đề tài là kết quả tổng hợp các thành quả của
những người đi trước từ đó đúc kết lại phân tích và đem áp dụng vào đề tài, các
nghiên cứu đi vào từng phương án cụ thể và từng giải pháp cấu tạo phương án
móng. Phạm vi nghiên cứu tương đối hẹp chỉ nghiên cứu các giải pháp hợp lý cho
địa chất ở khu vực thành phố Cần Thơ.
4. HẠN CHẾ TRONG NGHIÊN CỨU:
- Do trình độ kiến thức còn hạn chế, lượng thông tin thu thập chưa đáp ứng
đầy đủ, và khả năng bản thân còn hạn chế .

- Thời gian nghiên cứu đề tài ngắn.
- Các nghiên cứu tổng hợp chỉ mang tính chất lý thuyết đã học, chưa có điều
kiện áp dụng vào thực tế hay tiến hành thực tiển ngoài công trường.


-4-

CHƯƠNG 1:

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH 5 10 TẦNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
1.1. MỘT SỐ THÀNH CÔNG VỀ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG LÝ
THUYẾT TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH:
Ngày nay cùng với tốc độ phát triển kinh tế xã hội, đô thị hoá ngày càng
cao vùng đất xây dựng ngày càng trở nên bị thu hẹp dần, trước đây với những
vùng được coi là đất yếu, thì ngày nay cần có những biện pháp gia cố để đưa vào
sử dụng xây dựng công trình. Hiện nay đã có nhiều tài liệu nghiên cứu về đất
yếu nhưng còn nhiều thiếu sót chưa có sự đồng bộ nhất quán, cho nên việc hệ
thống hoá các kết quả nghiên cứu về đất yếu là rất cần thiết.
Khái niệm về đất yếu củng như công việc phân loại đất yếu chưa thật rỏ
ràng, các khái niệm này chỉ tương đối phụ thuộc vào trạng thái vật lý của đất,
củng như sự tương quan giữa khả năng chịu tải của đất với tải trọng mà móng
công trình truyền xuống. Việc phân loại được đút kết như sau:
+ Đất bùn các loại ( bùn ở biển, ao hồ, đất phù sa… )
+ Đất loại sét ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy, và chảy.
Loại đất này có khả năng chịu tải thấp khoảng( 0,5-1.0kg/cm2), biểu hiện
qua các chỉ tiêu cơ lý: góc nội ma sát nhỏ (4o - 8o), lực dính đơn vị nhỏ (0,050,1kg/cm2), môdul lún eM 50 mm/m độ lún này do cố kết của đất và kéo dài
theo thời gian. Đất yếu hầu như bảo hoà nước, hệ số rổng lớn >1, cho nên việc
xây dựng công trình trên những vùng đất này thường gặp khó khăn hoặc đôi khi
không thể thực hiện được nếu không có biện pháp xử lý nền đất yếu đó.

-5-

Nhằm phục vụ cho công cuộc phát triển đất nước, từng bước chinh phục
vùng đất yếu đã xuất hiện hàng loạt các công trình nghiên cứu của nghành thổ
nhưởng học, chuyên nghiên cứu về đất yếu.
Từ những năm hai mươi của thế kỷ XX, nhiều nhà khoa học như:
G.I.Pacropxki, I.I. Lisvan, P.A.Đrodd, Lomoxop … đã nghiên cứu các đặc tính
hoá lý của vùng đất yếu. Nghiên cứu kết cấu vi mô và ảnh hưởng của các đất sét
đến tính chất cơ lý của đất yếu củng đã được nêu ra bởi nhà khoa học Nga P.A.
Zemiatsenxki.
Trong lónh vực thổ nhưởng học có thể kể đến những công trình nghiên cứu
của các nhà khoa học như : Maxlov, V.V. Okhotin, N.N. Ivanov, M.M. Philatov,
N.V. Ornatxki, A.F. Lebedev, V.F. Babkov vaø V.M. Bedrut … đã góp phần vào
việc khám phá bản chất hoá lý của đất và giải quyết công việc xây dựng công
trình trên những vùng đất yếu.
Các nhà khoa học phương tây đã đóng góp nhiều công lao trong việc
nghiên cứu cơ học đất, địa chất công trình, vấn đề lưu biến của đất loại sét, lý
thuyết đán hồi … nhö: K. Terzaghi, R.B. Peck, A.W. Skepton, G.A. Leonards,
A.W. Bishop, A. Casagrandle, L.Lemb…
Sau khi Terzaghi và N.M. Gherxevanov công bố kết quả lý thuyết cố kết
thấm vào năm 1925 và 1931, lý thuyết này tiếp tục được phát triển bởi các tác
giả như Jipxon, R. Baron … Các vấn đề về từ biến của đất, lý thuyết cố kết thấm,
vai trò từ biến đối với cố kết thấm được rất nhiều nhà khoa học nga nghiên cứu.
Ở nước ta, trong thời gian qua vấn đề xây dựng công trình trên đất yếu
được các nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu và ra sức phấn đấu giải quyết
những vấn đề gắn liền với điều kiện địa chất của nước ta. Trong lónh vực cải tạo
nền đất sét yếu phải kể đến các công trình của các tác giả : Lê Bá Lương, Hoàng

-6-

Văn Tân, Nguyễn Văn Thơ, Vũ Đức Lục, Vũ Công Ngữ, Lê Đức Thắng, Phan
Trường Phiệt, Bùi Anh Định, Nguyễn Văn Quãng…
Trong lónh vực nghiên cứu các giải pháp nền móng hợp lý cũng có nhiều
tác giả nghiên cứu và cũng đã gặt hái thành công bước đầu phục vụ ứng dụng
trong công tác thiết kế và thi công nền móng công trình.
Để tìm giải pháp nền móng hợp lý cho việc thiết kế và thi công xây dựng
các công trình ở những vùng đất yếu, cần phải nghiên cứu nhiều vấn đề độc lập,
mỗi vấn đề là một đối tượng nghiên cứu rõ ràng.
Nền đất dưới tác dụng của tải trọng có thể bị phá hoại do hai nguyên nhân :
không đảm bảo ổn định về mặt cường độ hoặc biến dạng lún vượt qua mức giới
hạn cho phép. Trong nhiều trường hợp nền đất vẫn chưa mất ổn định về cường
độ nhưng vì có biến dạng quá lớn hoặc biến dạng không đồng đều trong công
trình và điều đó vẫn có thể dẫn đến công trình không thể sử dụng được. Chính vì
vậy trong việc tính toán và thiết kế công trình xây dựng chúng ta không chỉ tính
toán đến ứng suất dưới nền móng do tải trọng công trình gây ra không vượt quá
cường độ cho phép, mà phải luôn quan tâm tới độ lún cuối cùng cũng như độ lún
lệch các bộ phận, độ nghiêng của công trình.
1.2. NHỮNG CÔNG TRÌNH Ở NƯỚC NGOÀI BỊ HƯ HẠI DO NỀN
MÓNG BỊ LÚN LỆCH.
1.2.1. Tháp nghiêng ở Piza (Italia) [11]:
Tháp Piza được xây dựng từ năm 1173, sau khi xây dựng xong tầng thứ nhất
cao 11m tháp đã bị nghiêng và độ nghiêng cứ ngày một tăng. Năm 1186 sau khi
xây xong tầng ba, công việc thi công phải dừng lại. Năm 1233 người ta tiếp tục
xây tầng thứ tư, sau đó 26 năm lại xây luôn tầng năm và tầng sáu với các cột có
chiều dài khác nhau để sàn của tầng mới xây nằm ngang. Lúc đó tháp bị nghiêng
chín mươi năm sau, đến năm 1350 người ta mới kết thúc công việc xây tháp và

-7-

một tháp chuông tương đối nhẹ đã được xây trên cùng. Như vậy sau 162 năm
tháp Piza mới được xây xong.

lún rất mạnh, ngày càng sự lún
giảm dần. Nguyên nhân của sự
lún theo thời gian này là do sự ép

Tải trọng (T)

Kết quả nghiên cứu của giáo sư Karl Terzaghi cho thấy thời gian đầu tháp
15.000
10.000
5.000

thoát nước từ trong lổ rổng của

việc xây dựng thì đỉnh tháp đã
nghiêng khỏi trục đứng 2,1m.

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

20

Độ lún của phía hướng
Nam Tháp (cm)

đất sét mềm. Khi kết thúc công

0

60

100
140

Tháp bị nghiêng về hướng Nam,
tức là về phía sông Arnô chảy qua gần đó.

Hình 1.1

Những năm năm mươi của thế kỷ này hàng năm tháp vẩn lún khoảng
1,2mm/năm. Tốc độ nghiêng của tháp lớn nhất vào năm 1958, chỉ sau một nă m
tháp tháp đã bị nghiêng thêm 12,7mm và gây cảm giác là tháp sắp đổ xuống.
Đến năm 1959 đỉnh tháp đã lệch khỏi trục đứng 5,29m.
Để cứu tháp Piza các chuyên gia đã đề xuất hàng loạt giải pháp, Vào năm
1932 người ta đã tiến hành bơm phụt gần 1000 tấn dung dịch ximăng xuống dưới
nền tháp thông qua 351 hố khoang có đường kính 50mm. Các số đo độ nghiêng
củng được tiến hành trong nhiều năm, độ nghiêng của nó vào khoảng 165mm
trong vòng 100 năm. Móng công trình: Có dạng hình tròn đường kính 19,58m,
được xây dựng bằng các loại đá xếp lại với nhau, đặt ở độ sâu 2.0m. Tải trọng

tác dụng lên nền đất dưới đế móng là 490KN/m2.
Những kết quả quan trắc độ lún của cạnh móng phía Nam là 2.8m, còn phía
Bắc là 1.2m, tính không đồng nhất và ổn định thấp của nền đất, nhờ có kết cấu
cứng và đối xứng, nên tháp không bị đổ, dù độ nghiêng của tháp là vô cùng lớn.


-8-

Hình 1.2 Quang cảnh của tháp nghiêng Piza - Italia

Hình 1.3 - Tháp Piza bị nghiêng ở Italia
1 - Lớp đất bùn cát; 2- Lớp cát xen lẫm
với thấu kính sét; 3 - Lớp đất sét cứng


-9-

1.2.2 Kho chứa lúa mì ở Cannada[11]:
Trọng lượng kho
là 18.100 T, sau khi chất
đầy lúa mì (23.500 T) thì
tổng trọng lượng kho là
41.600 T. Ngay sau khi
vừa chất đủ tải trọng,
kho bắt đầu bị
nghiêng về phía Tây, độ

Hình 1.4 Quang cảnh khi kho bị lật nghiêng

Hình 1.5a Trước khi dựng lại kho

1.5b Sau khi hoàn thành

nghiêng đạt tới 26o53’. Do đó, một bên móng bị nhấn chìm xuống 8,7m, còn phía
đối diện bị nâng lên 0,59m. Phía Bắc công trình bị hạ xuống so với phía Nam là
1,80 m. Sự hư hỏng kho lúa mì này xảy ra là do độ bền của đất nền dưới công
trình bị phá hoại.


-10-

Nền bị phá hoại cắt cục bộ do lún lệch và phát triển nhanh chóng đến giai
đoạn phá hoại tổng thể (từ giai đoạn II đến giai đoạn III). Mặt trượt bắt đầu một
phía móng, dừng lại tại một điểm nào đó trong nền. Chỉ khi móng có chuyển vị
theo phương đứng lớn, mặt trượt phát triển đến mặt đất. Khi phá hoại đất xung
quanh có hiện tượng trồi lên.
Mặt dù chìm và xoay đi, song khi vẫn không bị hư hại lớn. Bằng cách đào
đất bên dưới phía bị xoay rồi nâng công trình lên và chống đỡ bằng cọc, kho đã
đưa được kho trở lại vị trí thẳng đứng. Nhưng lúc này nó nằm thấp hơn độ sâu
móng ban đầu là 7m.
Đối với đất sét yếu có tính nén lún tương đối lớn và cát không chặt, đường
cong quan hệ giữa ứng suất và biến dạng không rõ rệt (đặt biệt là đất sét), nhưng
phá hoại nền là do biến dạng của nền đất yếu ở dưới móng khiến cho móng lún
không ngừng, khiến cho móng lún vượt quá phạm vi cho phép.
1.3. HÌNH ẢNH CÔNG TRÌNH BỊ SỰ CỐ LÚN Ở TRONG NƯỚC.
1.3.1. Công trình Bình Thạnh- thành phố Hồ Chí Minh[3]:
Công trình Bình Thạnh cao 7 tầng, kết cấu khung BTCT chịu lực, được đặt
trên nền đất yếu gia cố bằng cọc cừ tràm có chiều dài 4.5m. Đất bùn sét có chiều
dày lớn, đến độ sâu 22m, sau khi xây xong công trình, độ nghiêng công trình theo
phương thẳng đứng là 450mm. Kết quả đo lún trong vòng 6 tháng đạt trị số
300mm. Công trình có nguy cơ bị phá hoại bấc cứ lúc nào.

Nguyên nhân : Giải pháp nền móng không hợp lý với điều kiện đất nền.
Bùn sét yếu có chiều dày lớn, cọc cừ tràm ngắn, có hiện tượng cừ tràm bị phá
hỏng, biến dạng dẻo.
Sự có mặt của các công trình xây dựng lân cận nằm bên phải toà nhà đã
làm cho đất nền ở khu vực này có xu hướng tốt lên hơn, do được cố kết dưới tải
trọng của công trình có trước.


-11-

Giải pháp sửa chữa:Tầng1 công trình được gia cường nhằm tăng thêm độ
cứng cho hệ khung:
* Xây dựng hệ thống móng mới cho toàn bộ công trình các lổ chờ để ép cọc
và neo được thực hiện.
* Cọc BTCT tiết diện 20x20cm dài 20m, lực ép đầu cọc là 600KN, khả năng
chịu tải của mỗi cọc là 300KN, khu vực bên trái nhà nơi có độ lún lớn được ép
cọc trước.
* Các cọc cùng tiết diện ở giai đoạn hai bên phải khu nhà cũng được ép
theo sơ đồ thiết kế.
* Liên kết cọc ép ở giai đoạn 1 vào móng công trình.
* Quan trắc độ lún, chuyển dịch ngang và đo độ lún ngang của công trình.
* Khi độ lún của hai khu vực được cân bằng, công trình không bị nghiêng,
cọc ép ở giai đoạn 2 được gắn kết với công trình.
* Sau một năm gia cường, công trình ổn định và dừng lún.


-12-

+22.40m

+0.00m
-2.00m
Cọc cừ tràm

Cọc cừ tràm
Bùn sét

-22.00m
Cát pha

5.5

D
C

5.5

C

5.5

B

A
4.2

4.2
1

2

4.2
3

4

Hình 1.6 Công trình Bình Thạnh- thành phố Hồ Chí Minh:


-13-

1.3.2. Tình hình xữ lý nền đất yếu ở miền tây và thành phố Cần Thơ.
a. Công trình Bồn dầu 2000 m3 tại Nhà máy điện Cần Thơ bị lún do sử
dụng cừ tràm trên nền đất yếu có chiều dày lớn.

Hình 1.7 Bồn dầu 2000 m3 tại Nhà máy điện Cần Thơ gia cố nền bằng cừ
tràm bị lún 1.2m và Bồn được kích lên để xử lý
b. Công trình Xilô Trà Nóc – Cần Thơ[5].
Công trình được xây dựng trên nền đất yếu thuộc phường Trà Nóc thành
phố Cần Thơ dùng để chứa ngũ
cốc, công trình Xi-lô có dạng
hình chử nhật có chiều dài
110m và chiều rộng là 25m.
Toàn bộ kích thước bên trên
gồm 16 ống kim loại có đường
kính 12m, cao 7m. Các ống này
Hình 1.8 Công trình Xilô Trà Nóc
được xây dựng trên nền đất yếu

được đặt trên tấm bêtông cốt thép có

tải trọng phân bố đều lên bề mặt nền
móng qua các hộp vỏ mỏng. Do đó tải

trọng được phân bố đều trên toàn bộ đáy công trình.


-14-

Kết quả khảo sát địa chất hố khoan đến độ sâu 40m như sau:
Lớp 1

Đất

sét C = 0.12kg/cm2

dày

dẻo, màu sám,

ϕ =80

9.5m

trạng thái nhảo

γ =16 kN/m3

Cc = 0.46 Cv =
0.92x10-4cm2/s

e0 = 1.42
-9.5m
Đất sét ít C = 0.11kg/cm2

Lớp 2
dày

dẻo, lẩn cát,

ϕ =120

4.5m

màu xám xanh,

γ =18 kN/m3

trạng thái nhảo

e0 = 1.99

Cc
= 1.04

Cv
=3.71x10-4cm2/s

-14.0m
Đất sét ít C = 0.08kg/cm2

Lớp 3
dày

dẻo, lẩn cát,

ϕ =130

5.0m

màu xám xanh,

γ =18 kN/m3

trạng thái nhảo

e0 = 1.98

Cc
= 0.97

Cv
=1.37x10-4cm2/s

-19.0m
Đất

Lớp 4

sét, C = 0.14kg/cm2

dày

màu xám đen,

ϕ =140

5.0m

trạng thái dẻo

γ =18 kN/m3

mềm

e0 = 1.13

Cc
= 0.32

Cv
=1.43x10-4cm2/s

-24.0m
Lớp 5

Đất

sét, C = 0.14kg/cm2

dày

màu xám xanh

ϕ =140

5.0m

đen, trạng thái

γ =18 kN/m3

dẻo mềm

e0 = 1.13

-29.0m

Cc
= 0.32

Cv
=1.43x10-4cm2/s


-15-

Đất

Lớp 6

sét C = 0.21kg/cm2

dày

lẩn cát, màu

ϕ =120

5.0m

xanh đen, trạng

γ =17.5 kN/m3

thái nữa cứng.

e0 = 1.14

Cc
= 0.31

Cv
=1.22x10-4cm2/s

-34.0m
C = 0.28kg/cm2

Đất sét,

Lớp 7

kết thúc

màu xám đen,

ϕ =120

khoan

trạng thái nữa

γ =17 kN/m3

40m

cứng.

e0 = 1.37

Cc
= 0.46

Cv
=4.85x10-4cm2/s

Giả định các chỉ tiêu giống như lớp trên
-50.0m
Tính toán độ lún tổng cộng (trường hợp xi-lô đặt trực tiếp trên đất yếu)
Công thức tính lún như sau :
Sf =

Cc
p + ∆p
* H a * log( 0
)
1 + e0
p0

Trong đó :
Cc : Chỉ số nén của đất
e0 : hệ số rổng của đất
p0: áp lực tiền cố kết của đất yếu
p : ứng suất trung bình do tải trọng ngoài gây ra
Ha: Chiều dày lớp đất tính lún
Dựa theo công thức đơn vị thiết kế đã tính toán độ lún khi đặt công trình
trên đất yếu không gia cố xử lý nền đất yếu bên dưới ta có kết quả như sau:

Lớp 1:

Sf =

Cc
p + ∆p
* H a * log( 0
)
1 + e0
p0

S f1 =

0.46

60 + 28.5
* 9.5 * lg
= 0.30m
1 + 1.42
60


-16-

Lớp 2:

Sf2 =

1.04
75 + 49
* 4.5 * lg
= 0.32m
1 + 1.99
75

Lớp 3:

Sf3 =

0.97
104 + 42
* 5.0 * lg
= 0.23m
1 + 2.08
104

Lớp 4:

Sf4 =

0.3
144 + 37
* 5.0 * lg
= 0.07m
1 + 1.2
144

Lớp 5:

Sf5 =

0.32
184 + 31
* 5.0 * lg
= 0.05m
1 + 1 .3
184

Lớp 6:

Sf6 =

0.311
223 + 27
* 5.0 * lg

= 0.04m
1 + 1.14
223

Lớp 7:

Sf7 =

0.46
261 + 24
* 6 * lg
= 0.04m
1 + 1.37
261

Lớp 8:

Sf8 =

0.46
317 + 16.8
* 10.0 * lg
= 0.04m
1 + 1.37
317

Độ lún tổng cộng là: Sf = 1.09m như vậy độ lún quá lớn cần phải có biện
pháp xử lý nền một cách hợp lý .
Đơn vị thiết kế chọn phương án xử lý nền đất yếu ở đây là dùng giếng cát,
đấp đất gia tải bên trên và chờ cho đất nền cố kết xong thì bỏ lớp gia tải và xây

dựng xi-lô lên trên đó. Để chọn phương án bố trí giếng cát hợp lý, ta tính toán độ
cố kết của bốn phương án bố trí khác nhau rồi so sánh và chọn ra phương án tốt
nhất .
Phương án 1: Khoảng cách giữa tim giếng cát L=4m, đường kính giếng cát
d=0.4m, giếng cát bố trí thành hình tam giác, đường kính khu vực ảnh hưởng của
giếng cát:

D=1.05, L=1.05*4=4.2m, n=4.2/0.4 = 10.5

Phương án 2: Khoảng cách tim giếng L=3m, đường kính giếng cát d=0.3m,
giếng cát bố trí thành hình tam giác, đường kính khu vực ảnh hưởng của giếng
cát:

D=1.05, L=1.05*3=3.15m, n=3.15/0.3 = 10.5


-17-

Phương án 3: Khoảng cách tim giếng L=3m, đường kính giếng cát d=0.4m,
giếng cát bố trí thành hình tam giác, đường kính khu vực ảnh hưởng của giếng
cát:

D=1.05, L=1.05*3=3.15m, n=3.15/0.4 = 8

Hình 1.9
Phương án 4: Khoảng cách tim giếng L=2.5m, đường kính giếng cát d=0.3m,
giếng cát bố trí thành hình tam giác, đường kính khu vực ảnh hưởng của giếng
cát:

D=1.05, L=1.05*2.5=2.63m, n=2.63/0.3 = 9

Tuy nhiên có sự khác nhau về độ cố kết đạt được ở hai phương án 3 và 4 là

không lớn vậy kiến nghị chọn phương án 3 để giảm bớt số lượng cọc cát phải
làm. Xác định độ lún còn lại bắt đầu khi xây dựng xi-lô.
Giả sử sau 4 tháng sau khi làm xong giếng thì đào lớp cát gia tải 5m ở trên
lên và bắt đầu xây dựng xi-lô lên.
Độ lún của hai lớp N01 và N02 ( tính với phương án 3, Cr=5Cv , t=4 tháng,
Ur=70%) là:

0.46
70.5 + 0.7 * 86
* 9.5 * lg
= 0.33m
1 + 1.42
75

Lớp N01:

∆h1 =

Lớp N02:

∆h2 =

1.04
70.5 + 0.7 * 86
* 4.5 * lg
= 0.38m
1 + 1.99
75

-18-

Độ lún còn lại là: 1.09-(0.33+0.38) = 0.38m. Khi xây dựng xi lô tải trọng tác
dụng sẽ nhỏ hơn nhiều so với tải trọng của 5m đất gia tải. Độ lún còn lại vào
khoảng 38cm và sẽ kéo dài trong nhiều năm vì vậy nếu khả năng thi công cho
phép thì nên tăng chiều dài của giếng cát lên để có thể xử lý một số lớp tối đa
ngay trong thời kỳ đấp đất gia tải.
1.4. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG ÁP DỤNG CHO CÔNG
TRÌNH 5 - 10 TẦNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ:

Đặc điểm của các công trình từ 5 - 10 tầng thường đặt trên nền đất yếu có
lớp bùn sét dày lớn từ 30 - 40m, đặc biệt có nơi dày 50 m, vùng chịu nén lún phát
triển sâu. Vì vậy việc lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý là rất quan trọng.
Ở nước ta, việc xây dựng nền móng các công trình từ 5 - 10 tầng trên những
vùng đất yếu như tại Cần Thơ nói riêng và khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long
nói chung có thể sử dụng các giải pháp chính sau tùy độ lớn tải trọng.
1.4.1. Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm (PVD: Prefabricated
Vertical Drains ) kết hợp với gia tải trước:
Năm 1979, Hansbo cải tiến lời giải của Barron để sử dụng thiết bị thoát
nước chế tạo sẳn, đó là các loại bấc thấm nhựa chế tạo sẳn thay thế cho các giải
pháp cọc cát, giếng cát do có ưu điểm nổi trội của bấc thấm.
Độ lún: Trong thời gian gia tải nén trước độ lún của nền phần lớn hoặc cơ
bản hoàn thành, làm cho công trình đưa vào sử dụng không sinh ra độ lún hoặc có
thì độ lún nằm trong phạm vi cho phép.
n định : Tăng nhanh việc nâng cao cường độ chống cắt của đất nền, do đó
nâng cao sức chịu tải và tính ổn định của nền.
Bấc thấm bằng nhựa mềm có chiều rộng 10mm, dài 3mm gồm 2 lớp nhựa
kẹp giữa là 10 rảnh thoát nước với tiết diện 3mm2. do có lớp nhựa mềm bọc

ngoài nên lớp giấy thấm nước bằng bìa ở trong có thể bảo tồn và làm việc tốt