Nghiên cứu xử lý đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng giải pháp kết hợp cột đất xi măng và công nghệ top base

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

NGUYỄN TRỌNG NGÂN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG
VÀO CẦU BẰNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP CỘT ĐẤT XI MĂNG VÀ CÔNG NGHỆ TOP-BASE

CHUYÊN NGÀNH :

XÂY DỰNG CẦU HẦM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01/2011


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

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS. VÕ PHÁN. ..........................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. LÊ BÁ VINH. ..............................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM ngày 15 tháng 01 năm 2011.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. LÊ VĂN NAM
2. PGS. TS. VÕ PHÁN
3. TS. LÊ BÁ VINH

4. TS. TRẦN XUÂN THỌ
5. TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
Chủ tịch Hội đồng

Bộ môn Cầu đường

đánh giá LV

PGS. TS. LÊ VĂN NAM

TS. LÊ BÁ KHÁNH


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------

---oOo--Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên

: NGUYỄN TRỌNG NGÂN

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh

: 13/09/1979

Nơi sinh : Tiền Giang

Chuyên ngành

: Xây dựng cầu hầm

MSHV : 03808510

1.

TÊN ĐỀ TÀI: “ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU
BẰNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP CỘT ĐẤT TRỘN XI MĂNG VÀ CÔNG NGHỆ TOPBASE“

2.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu xử lý đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng giải
pháp kết hợp cột đất trộn ximăng và công nghệ top-base.

3.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Chương 0 :

Mở đầu

Chương 1 :

Tổng quan về công nghệ cột đất trộn xi măng và công nghệ Top-base.

Chương 2 :

Cơ sở lý thuyết tính tốn xử lý đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng cột đất
ximăng và công nghệ top-base.

Chương 3 :

+ Ứng dụng phương pháp cột đất-ximăng và top-base để xử lý đất yếu dưới
nền đường vào cầu ở Đại lộ Đông Tây – Quận 2.
+ Nhận xét, kết luận và kiến nghị.

4.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

5.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/12/2010

6.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

: 25/01/2010

: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG

TS. LÊ BÁ KHÁNH


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Lê Trọng Nghĩa – người đã
quan tâm, tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tơi trong suốt quá trình thực hiện luận văn
này. Xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, đặc biệt
là các Thầy Cô giảng dạy thuộc bộ môn Xây dựng cầu đường và Địa cơ nền móng
của trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. Tất cả những kiến thức, kinh
nghiệm mà các Thầy Cô đã truyền đạt lại cho tơi trong suốt q trình học cũng như
những góp ý q báu của các Thầy Cơ về luận văn này sẽ mãi là hành trang quý giá
cho tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và công tác sau này.
Xin chân thành cảm ơn tất cả bạn bè cùng lớp – những người đã cùng tôi
trải qua những ngày học tập thật vui, bổ ích và những thảo luận trong suốt thời
gian học đã giúp tôi tự hồn thiện mình và mở ra trong tơi nhiều sáng kiến mới..
Xin cảm ơn những đồng nghiệp của tôi đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi
rất nhiều trong suốt q trình học tập. Chính những kinh nghiệm thực tế trong q
trình cơng tác của họ đã đóng góp rất nhiều ý kiến q báu cho tơi hồn thành luận
văn này.

Cuối cùng, xin cảm ơn những người thân trong gia đình tơi, những người
bạn thân của tơi đã luôn bên cạnh tôi, quan tâm, động viên và giúp đỡ tơi vượt qua
những khó khăn, trở ngại để hồn thành luận văn này.
TP. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010
Học viên

Nguyễn Trọng Ngân


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tên đề tài : NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VÀO
CẦU BẰNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP CỘT ĐẤT TRỘN XI MĂNG VÀ CÔNG
NGHỆ TOPBASE.
Vấn đề thiết kế xử lý đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng giải pháp cột đất
trộn xi măng vừa đảm bảo độ ổn định vừa giải quyết triệt để bài tốn lún. Tuy
nhiên, chi phí thi cơng cột đất trộn xi măng hiện nay vẫn còn cao. Để giảm chi phí
đồng thời tận dụng sự làm việc đồng thời giữa đất nền và cọc, cần thiết kế bố trí các
cọc sao cho hợp lý nhất. Bố trí cọc càng xa, hiệu ứng vòm biến mất, đất nền bị phá
vỡ dẫn đến việc mất ổn định kết cấu bên trên. Ý tưởng chèn giữa các cọc xi măng
đất là các top-block (được gọi là cơng nghệ topbase) được hình thành để giải quyết
bài toán kinh tế nhưng vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật.
Một số phương pháp giảm độ lún lệch ở nền đường đầu cầu như: Mố cầu và
nền đắp được xây dựng trên một nền móng vững chắc; Thiết kế bố trí bản giảm tải;
Nền đất được đầm chặt theo yêu cầu; Hệ thống thoát nước tốt; Nền đường đắp thấp;
Phương pháp thi công phù hợp và giám sát tốt; Phải có giai đoạn chờ cố kết; sử
dụng cọc đất trộn xi măng. Trong các phương pháp trên, phương pháp cột đất trộn
ximăng là một phương pháp được chú ý đến nhiều với sự phát triển của công nghệ
thi công cột đất trộn xi măng (DCM). Công nghệ này được sử dụng vì có thể thi
cơng trong phạm vi hẹp (nhất là trong điều kiện thành phố), không gây ảnh hưởng
đến các cơng trình xung quanh và đặc biệt là tính hiệu quả kinh tế.

Ngồi ra, những năm gần đây, công nghệ Top-base được ứng dụng vào xử lý
nền cho cơng trình dân dụng ở Việt Nam rất hiệu quả. Công nghệ này xuất phát từ
Nhật Bản, sau đó được ứng dụng vào Hàn Quốc và có sự cải tiến cho phù hợp với
điều kiện thi công. Tác giả mong muốn ứng dụng công nghệ này vào việc xử lý nền
đường vào cầu ở Việt Nam. Luận văn sẽ nghiên cứu xử lý đất yếu dưới nền đường


vào cầu thơng qua việc mơ phỏng bài tốn bằng phần mềm Plaxis, một công cụ rất
mạnh sử dụng phương pháp FEM.
Với việc phân tích một cơng trình điển hình với địa chất rất đặc trưng của
khu vực đất yếu Quận 2 – TP. HCM, kết quả nghiên cứu sẽ rất hữu ích trong việc áp
dụng vào các cơng trình tương tự, những cơng trình nằm trong khu vực có địa chất
yếu.


THESIS ABSTRACT
Title: RESEARCH ON TREATMENT OF MAJOR LAND BASE IN
COMBINATION FOR SOLUTION WITH MIXED SOIL CEMENT
COLUMNS AND TECHNOLOGY TOPBASE.
Design problem handled soft ground under the bridge roadbed soil by
solution mixing cement column and to ensure stability has solved the problem
subsided. However, the cost of construction of cement mixed soil column is still
high. To reduce costs and take advantage of working simultaneously between the
ground and piles, to design the layout of the pile so that the most reasonable.
Arranged pile farther, surround effects disappeared, ground was broken leading to
structural instability above. The idea of inserting between the piles piling is the topblock (known as technology topbase) was formed to address economic problems,
while ensuring technical.
Some methods to reduce differences in the way of settlement, such as bridge:
Abutment and embankment was built on a solid foundation; design layout of the
load; compacted soil as required; drainage system good water; low embankment;

way to place relevant and better supervision; Must have waiting periods of
consolidation, use of soil cement mixing. In these methods, soil mixing cement
column method is a method much attention to the development of construction
technology soil cement mixing column (DCM). This technology can be used for
construction in a narrow range (especially in city conditions), without affecting the
surrounding works, and especially economic efficiency.
In addition, in recent years, top-technology base is used in background
processing for civil works very effectively in Vietnam. This technology comes from
Japan, then Korea and applications to improve the conditions suitable for
construction. The author wishes the application of this technology on the way to
handle the demand in Vietnam. This thesis will study the treatment of soft soil


under the road bridge through simulation Plaxis software problem, a very powerful
tool using FEM method.
With the analysis of a typical building with distinctive geological soil area
District 2 - TP. HCM City, research results will be helpful in applying to similar
works, these works are in major areas of geology.


MỤC LỤC
CHƢƠNG 0 : MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
0.1.

Đặt vấn đề nghiên cứu ......................................................................................... 1

0.2.

Mục tiêu của luận văn ......................................................................................... 1

0.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 1

0.4.

Giới hạn của luận văn .......................................................................................... 2

CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DCM (DEEP CEMENT MIXING)
VÀ CÔNG NGHỆ TOP-BASE ................................................................................... 3
1.1.

Lịch sử phát triển của cột đất trộn xi măng ...................................................... 3

1.2.

Giới thiệu về cột đất trộn xi măng xử lý đất yếu dƣới nền đƣờng đầu cầu .... 5
1.2.1. Các nguyên nhân cơ bản gây ra độ lún lệch đường dẫn vào cầu ................ 5
1.2.2. Sơ đồ bố trí cọc đất xi măng trên mặt bằng ................................................. 7
1.2.3. Phương án bố trí cấu tạo hệ nền cọc ............................................................ 8

1.3.

Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong nƣớc của cột đất trộn xi măng .. 8

1.4.

Tổng quan về công nghệ Top-base...................................................................... 9
1.4.1. Mở đầu .......................................................................................................... 9
1.4.2. Hình dạng và kích thước của Topblock ...................................................... 11

1.4.3. Tính ưu việt của phương pháp Topbase ...................................................... 12
1.4.4. Phạm vi ứng dụng của phương pháp Topbase ............................................ 13
1.4.5. Đặc điểm cơ lý của phương pháp Topbase ................................................. 13
1.4.6. Một số hình ảnh thi cơng Topbase .............................................................. 14

CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƢỚI NỀN
ĐƢỜNG ĐẦU CẦU BẰNG CỘT ĐẤT XI MĂNG VÀ CƠNG NGHỆ TOP-BASE 18
2.1.

Cơ sở lý thuyết tính toán cột đất - xi măng ........................................................ 18


2.1.1. Khả năng chịu tải của cọc đơn ..................................................................... 18
2.1.2. Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc .................................................... 25
2.1.3. Tính tốn độ lún tổng cộng........................................................................... 26
2.2.

Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng nghệ Top-base................................................... 32
2.2.1. Lựa chọn phương pháp ................................................................................. 32
2.2.2. Tính tốn thiết kế .......................................................................................... 33

CHƢƠNG 3 : ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP DCM VÀ TOP-BASE ĐỂ XỬ LÝ
ĐẤT YẾU DƢỚI NỀN ĐƢỜNG VÀO CẦU Ở ĐẠI LỘ ĐƠNG TÂY – QUẬN 2 ... 42
3.1.

Giới thiệu cơng trình............................................................................................ 42

3.2.

Điều kiện địa chất cơng trình .............................................................................. 43

3.3.

Tính tốn bằng phần mềm Plaxis 2D version 8.5 ............................................. 45
3.3.1. Sơ lược về các mơ hình ................................................................................ 45
3.3.2. Quy đổi mơ đun đàn hồi tương đương của cột xi măng đất ......................... 46
3.3.3. Quy đổi mô đun đàn hồi tương đương của Topblock .................................. 48
3.3.4. Trường hợp 1: Nền đất chưa được gia cố..................................................... 50
3.3.5. Trường hợp 2: Nền đất được gia cố bằng Topbase ...................................... 58
3.3.6. Trường hợp 3a: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,

khoảng cách tim cột 1.1m ........................................................................................... 63
3.3.7. Trường hợp 3b: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 1.6m ........................................................................................... 71
3.3.8. Trường hợp 3c: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 2.1m ........................................................................................... 77


3.3.9. Trường hợp 3d: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 3.1m ........................................................................................... 83
3.3.10. Trường hợp 4a: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 1.1m kết hợp với Topbase ......................................................... 89
3.3.11. Trường hợp 4b: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 1.6m kết hợp với Topbase ......................................................... 96
3.3.12. Trường hợp 4c: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 2.1m kết hợp với Topbase ……………………………………103
3.3.13. Trường hợp 4d: Nền đất được gia cố bằng cột xi măng đất L=20m, D=600,
khoảng cách tim cột 3.1m kết hợp với Topbase ……………………………………110
3.4.

Tổng hợp so sánh các kết quả tính tốn…………………………………………117
NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................ 119

3.5.

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN .............................................................................. 119

3.6.

KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................. 121


-1-

CHƯƠNG 0: MỞ ĐẦU
0.1. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
Gần đây, hàng loạt các cơng trình cầu đường xây dựng trên đất yếu bị lún
nứt ở phần đường vào cầu, khắc phục rất tốn kém, cần thiết phải đưa ra các giải
pháp xử lý nền hợp lý nhất.
Giải pháp xử lý đất yếu dưới nền đường vào cầu bằng công nghệ cột đất
trộn ximăng (CDM) là một trong các giải pháp xử lý triệt để nhất được lựa chọn,
tuy nhiên chi phí vẫn cịn cao, thời gian thi cơng kéo dài.
Để giảm chi phí, cần phải bố trí các cột đất ximăng thưa dần, lúc này hiệu
ứng vòm sẽ mất dần. Ý tưởng giữa các cột đất trộn xi măng được chèn bằng vật
liệu gọi là TOP-BASE được hình thành.
0.2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN:
- Giới thiệu và áp dụng các lý thuyết nghiên cứu trên thế giới cũng như ở
Việt Nam trong tính tốn ổn định của nền đường đầu cầu sử dụng cơng nghệ
DCM và Top-base.

- Từ đó, tác giả nghiên cứu ứng dụng công nghệ DCM và Top-base trong
gia cố nền đường đầu cầu cho các cơng trình giao thơng ở khu vực phía Nam mà
cụ thể là khu vực quận 2-Tp HCM.

0.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
- Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết tính tốn DCM, topbase và điều kiện áp
dụng cột đất trộn ximăng kết hợp với topbase .
- Nghiên cứu lý thuyết về phần tử hữu hạn (FEM), phầm mềm plaxis để
giải quyết bài toán trên.
- Thu thập, phân tích, tính tốn, tổng hợp để xây dựng các biểu đồ tương
quan so sánh.


-2-

0.4. GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN:
- Tác giả chỉ có xét đến trường hợp đất yếu có bề dày tương đối lớn (trung
bình > 5m, phổ biến ở ĐBSCL) và lớp đất yếu tương đối đồng nhất (không xét
đến trường hợp xuất hiện các lớp thấu kính trung gian….) phù hợp với điều kiện
sử dụng cột đất xi măng để xử lý nền đường.
- Chưa xét đến ảnh hưởng của yếu tố thi công (thiết bị, công nghệ, con
người…) và thiên tai trong q trình thi cơng đến kết quả xử lý.
- Chưa phân tích kỹ các giải pháp xử lý đất yếu khác và so sánh với giải
pháp cột đất xi măng kết hợp công nghệ topbase.
- Chưa quan trắc thực tế để so sánh với kết quả bài toán bằng phần mềm
Plaxis.
- Chưa xét đến tải trọng của xe cộ.
- Chỉ phân tích bài tốn bằng phần mềm Plaxis 2D.

-3-

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DCM (DEEP
CEMENT MIXING) VÀ CÔNG NGHỆ TOP-BASE
1.1. Lịch sử phát triển của cột đất trộn xi măng:
Công nghệ trộn sâu (DCM) được phát triển tại Sweden và Japan từ những
năm 70. Đến thập niên 80, phương pháp trộn sâu được áp dụng rộng rãi trong
xây dựng. Trộn sâu có hai phương pháp là trộn ướt và trộn khô, phương pháp
ướt được thiết kế để cung cấp cường độ cao hơn phương pháp khô. Ngày nay,
phương pháp trộn sâu được sử dụng trên khắp thế giới, đặc biệt ở Châu Âu, Bắc
Mỹ và châu Á với nhiều tên gọi khác nhau.
Cột đất xi măng là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu. Cột đất
xi măng được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các
cơng trình xây dựng giao thơng, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường
hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất
xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố
nền đường, mố cầu dẫn...
Phương pháp trộn sâu là một kỹ thuật mà trộn đất ở hiện trường với vật
liệu cement để tạo ra một khối ổn định trong đất. Phương pháp ướt bao gồm
cement trộn với nước tạo thành vữa được phun ra ở mũi của thiết bị khoan. Việc
trộn được thể hiện bằng cách quay và phun bằng áp lực cao.
Ưu điểm của cột xi măng đất :
So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, cơng nghệ cột đất xi măng có
ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát
thô cho đến bùn yếu), thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước
hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả
kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác (nếu sử dụng phương pháp cọc bê
tông ép hoặc cọc khoan nhồi thì rất tốn kém do tầng đất yếu bên trên dày).
Ưu điểm nổi bật của cột xi măng đất là:

-4-

 Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, khơng có yếu tố rủi
ro 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.
 Rất thích hợp cho cơng tác sử lý nền, sử lý móng cho các cơng trình ở
các khu vực nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển.
 Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước
 Khả năng sử lý sâu (có thể đến 50m).
 Địa chất nền là cát rất phù hợp với cơng nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy
cao

Hình 1.1: Các ứng dụng của trộn sâu ( Terashi, 1997)
1

Đường bộ, ổn định/lún

2

Ổn định đê cao

3

Mố cầu

4

Thành hố đào


-5-

5

Giảm ảnh hưởng từ các cơng trình lân cận

6

Chống nâng đáy hố đào

7

Chống chuyển dịch ngang của móng cột

8

Đê biển

9

Ngăn nước

Thực tế với các nền đường đắp cao trên nền đất yếu; cơng trình u cầu
thời gian thi cơng ngắn; độ lún còn lại nhỏ; yêu cầu đất nền cố kết nhanh; tiết
kiệm vật liệu đắp khi vật liệu này khan hiếm thì giải pháp xử lý nền bằng cột đất
xi măng tỏ ra khá hiệu quả. Vì vậy sắp tới chúng ta nên mạnh dạn ứng dụng
công nghệ này để xử lý nền đắp trên đất yếu nhất là các đoạn đường đầu cầu.

Ngoài ra, ứng dụng cột đất xi măng để làm tường chắn, vách tầng hầm, chống
mất ổn định mái dốc… cũng đạt được hiệu quả cao về kinh tế - kỹ thuật. Một khi
công nghệ này trở nên phổ biến thì giá thành xây lắp sẽ giảm và ưu điểm của
phương pháp xử lý bằng cột đất xi măng càng được nâng cao.
1.2. Giới thiệu về cột đất trộn xi măng xử lý đất yếu dưới nền đường đầu
cầu:
1.2.1 Các nguyên nhân cơ bản gây ra độ lún lệch đường dẫn vào cầu:
Một số nguyên nhân chủ yếu gây ra độ lún lệch như sau:
 Hiệu quả đầm nén nền đường kém, nền đất yếu dưới nền đường khơng
được gia cường phù hợp;
 Hệ thống thốt nước kém làm giảm yếu cường độ chịu tải nền đường,
làm cho độ lún lệch tăng lên. Điểm nối tại chổ tiếp giáp mố cầu với
đường dẫn vào cầu kém làm cho nước thấm vào vào nền đường.
Các nguyên nhân làm gia tăng độ xóc nẩy ở hai bên đầu cầu:
 Nền đường đắp cao;
 Mố cầu nằm trên nền cột;
 Lưu lượng giao thơng trung bình một ngày một tăng cao;
 Nền sét yếu hoặc nền cát bột yếu;
 Lượng mưa ngày tăng;


-6-

 Độ dốc của đường dẫn vào cầu.

Hình 1.2a: Vết nứt trên đầu cầu phía Thủ Đức (cầu Bình Triệu 2)

Vết nứt

Hình 1.2b: Đường dẫn vào

cầu Văn Thánh 2 đã bị lún,
nứt - toàn bộ xe cộ phải chạy
chậm lại để leo lên gờ trước
khi lên cầu (ảnh chụp sáng
30-5-2006)


-7-

Các giải pháp giảm độ lún lệch:
 Mố cầu và nền đắp được xây dựng trên một nền móng vững chắc;
 Thiết kế bố trí bản giảm tải;
 Nền đất được đầm chặt theo yêu cầu;
 Hệ thống thoát nước tốt;
 Nền đường đắp thấp;
 Phương pháp thi công phù hợp và giám sát tốt;


Phải có giai đoạn chờ cố kết.

1.2.2 Sơ đồ bố trí cột đất xi măng trên mặt bằng
Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cột theo các mơ hình khác nhau.
Ví dụ: Để giảm độ lún bố trí trụ đều theo lưới tam giác hoặc ô vuông. Để làm
tường chắn thường tổ chức thành dãy.

a) Bố trí theo lưới ơ vng

b) Bố trí theo lưới tam giác

Hình 1.3 Các phương án bố trí cọc đất xi măng trên mặt bằng

Nền đất yếu dưới nền đường đắp thường chịu tải trọng thẳng đứng lớn. Do
đó hệ thống nền cột đất xi măng thường được bố trí theo dạng lưới ơ vng hoặc
lưới tam giác đều với mục đích tạo cho các cột chịu lực gần như dọc trục. Khi đó
tải trọng truyền vào cho cột chịu sẽ lớn hơn tải trọng do phần đất yếu không


-8-

được gia cố xung quanh cột. Điều đó làm cho biến dạng cục bộ giữa cột và đất
được hạn chế tối đa.
1.2.3 Phương án bố trí cấu tạo hệ nền cột:
Tải trọng tác dụng của nền đắp và hoạt tải xe cộ là tải trọng hình băng dạng
tam giác cân. Giá trị lớn nhất của tải trọng tập trung ở phần thân nền đường làm
cho biến dạng thẳng đứng của nền đường tại vị trí tim đường là cực đại. Như
vậy, ở phần thân nền đường sẽ chịu tải trọng bất lợi hơn ở hai bên mái dốc taluy
về mặt ổn định và biến dạng. Về mặt cấu tạo ta có thể bố trí cột đất xi măng
trong phạm vi phần thân nền đường và một phần của hai bên talus.

Hình 1.4 Bố trí cấu tạo hệ cột trên mặt bằng
1.3. Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong nước của cột đất trộn xi
măng:
Các nước đi đầu trong cơng nghệ DCM đã có những qui trình tính tốn
thiết kế và kiểm tra chất lượng của cột ximăng-đất (CDIT 2002 Nhật Bản; Tiêu


-9-

chuẩn gia cường đất DBJ08-40-94, Thượng Hải, Trung Quốc). Nước ta đã ban
hành tiêu chuẩn TCXDVN 385-2006 về gia cố nền đất yếu bằng trụ đất-ximăng.

Tuy nhiên, do đây là một cơng nghệ mới nên tiêu chuẩn này vẫn cịn nhiều vấn
đề cần phải được nghiên cứu và phân tích thêm.
1.4. Tổng quan về công nghệ Top-base:
1.4.1. Mở đầu:
Một phương án móng mới gần đây được gọi là Phương pháp TOP-BASE
đã thu hút sự quan tâm của các kỹ sư Nhật Bản và Hàn Quốc. Nó được sử dụng
trên nền đất yếu để giảm độ lún cố kết và tăng khả năng chịu tải của nền.
Phương pháp Top-base là phương pháp đặt các khối bê tơng hình phễu
trong nền đá dăm lên lớp đất yếu. Phương pháp Top-base đổ bê tông tại chỗ cho
thấy độ lún cố kết giảm từ 1/10 ÷ 1/2 hoặc nhiều hơn, đồng thời tăng khả năng
chịu tải của nền từ 50% - 200% hoặc nhiều hơn so với nền đất ban đầu chưa
được xử lý.
Phương pháp Top-base có tác dụng ngăn cản chuyển vị ngang của lớp đất
yếu và làm giảm khả năng giãn nở dẫn đến giảm độ lún móng cơng trình, và
phân phối ứng suất bên dưới đáy móng đều hơn dẫn đến tăng khả năng chịu lực
của nền.
Do sự gia tăng dân số, sự thiếu thốn về đất đai, và nhu cầu sử dụng đất yếu để
xây dựng cơng trình đã thúc đẩy các kỹ sư xây dựng tìm ra các giải pháp cải
thiện các khu vực nền đất yếu phục vụ cơng tác xây dựng sao cho tiết kiệm chi
phí vật liệu và chi phí xây dựng, phương pháp này chỉ nên dùng cải thiện nền đất
bề mặt và ngay dưới bề mặt.


-10-

Khối bê tơng
Top-base

Đá dăm đầm
chặt

Hình 1.5 Mơ hình 3D cơng nghệ Top-base
Gần đây, một phương pháp mới được phát minh mà liên kết các khối bê
tơng hình phễu và đặt chúng lên trên nền đất. Các nhóm Top-block có thể được
sử dụng như phương án móng nơng để thay thế móng cột. Nó được gọi là
“Móng Top-base”. Thực tế cho thấy nhiều cơng trình xây dựng ứng dụng
phương pháp này đem lại hiệu quả mạnh mẽ trong việc giảm độ lún và tăng khả
năng chịu lực của nền đất.
Phương pháp móng cải tiến, Top-base, được sử dụng thành cơng nhằm cải thiện
nền đất yếu trong hơn 10 năm qua tại Hàn Quốc. Có 2 loại móng Top-base: loại
thứ 1 được đúc sẵn trong nhà máy, loại thứ 2 là đổ bê tơng tại chỗ. Mặc dù cả 2
loại móng này có đặc tính như nhau, tuy nhiên phương pháp Top-base đúc tại
công trường thi công dễ dàng hơn và chi phí rẻ hơn so với phương pháp Topbase sản xuất sẵn trong nhà máy. Vì vậy, hầu hết các kỹ sư nhận định rằng


-11-

phương pháp móng Top-base đổ tại chỗ mà được phát triển và cải thiện bởi công
ty Banseok Top-Base Co., Ltd là phương án móng tối ưu hơn cả.
1.4.2. Hình dạng và kích thước của Top-block:

H1.6a) Khn đúc chế tạo sẵn
(cơng nghệ Hàn quốc)

H1.6b) Top-block đúc sẵn
(công nghệ Nhật bản)

Hiện nay thường dùng Top-base với phương pháp đổ bêtông tại chỗ trong
các phễu nhựa ( Phương pháp do Công ty TBS Hàn Quốc đề xuất năm 2000)
hơn là lắp dựng các khối Top-block bằng bêtông đúc sẵn (phương pháp của Nhật

đề xuất từ 1980) do các ưu điểm về sự linh hoạt và thuận tiện trong thi công,
không bị phụ thuộc thiết bị cơ giới, và khả năng hạn chế tai nạn lao động của nó
so với lắp đặt các Top-block bằng bê tông rất dễ đổ lại nặng trên 80kg/cái


-12-

vòng thép
ỉ10
50

phần trụ nón

200

phần trụ nón

khuôn nhựa tổng hợp
t = 5 mm

phần cọc

200

50

phần mũi vát

200

500

135

50

50

200

500

Hỡnh 1.7 Kớch thc v hỡnh dạng chuẩn của Top-Block
Một khái niệm mới của phương pháp Top-base đổ bê tông tại chỗ là sử
dụng các thanh thép nối các Top-block với nhau tạo thành nhóm các Top-block
(nối tại vị trí giao giữa phần trụ nón và phần cột), đổ bê tông vào phễu nhựa, rải
đá dăm đầm chặt, lắp dựng cốt thép nối phía trên, v.v…, phần trụ nón nghiêng
với phương ngang 450 có tác dụng phân phối lại ứng suất của tải trọng, và phần
mũi vát được thiết kế đặc biệt để ngăn cản biến dạng ngang của Top-block.
Đây là phương pháp thi công Top-base mới làm giảm chi phí xây dựng
do tiết kiệm được thời gian thi cơng, đơn giản và giảm chi phí vật liệu.
1.4.3. Tính ưu việt của phương pháp Top-base
- Đảm bảo an toàn cho tải trọng đặt trên nền đất yếu.
- Giảm độ lún tổng thể và lún lệch của cơng trình, đồng thời tăng khả
năng chịu tải của nền ban đầu.


-13-

- Hoàn toàn loại bỏ được ảnh hưởng xấu đến việc xây dựng do tiếng ồn

và chấn động gây ra.
- Có khả năng thi cơng ở nơi chật hẹp ngay cả trong cơng trình đã xây
dựng.
- Thi cơng tiện lợi không cần thiết bị đặc biệt.
- Giảm thời gian thi công và giá thành xây dựng.
- Thân thiện với môi trường.
1.4.4. Phạm vi ứng dụng của phương pháp Top-base
Phương pháp Top-base được áp dụng rộng rãi để xử lý nền cho các cơng
trình dân dụng và cơng nghiệp, các cơng trình giao thơng vận tải và thơng tin
liên lạc như:
- Cơng trình liên quan tới bảo vệ mơi trường: bãi san lấp chất thải, nơi xử
lý chất thải.
- Nhà dân dụng bao gồm nhà thấp tầng và nhà nhiều tầng.
- Nhà công nghiệp.
- Bể chứa, bồn chứa và các công trình xử lý nước thải.
- Các cơng trình giao thơng và thơng tin liên lạc như: đường và các cơng
trình liên quan, hệ thống cáp ngầm…
1.4.5. Đặc điểm cơ lý của phương pháp Top-base

Hình 1.8. Đặc tính của Top-base


-14-

Tóm lại, phương pháp Top-base là phương pháp cải thiện nền đất làm
tăng khả năng chịu tải của nền đất và giảm độ lún do sự phân phối lại ứng suất
và ngăn cản biến dạng ngang thông qua việc thiết lập nên hệ kết cấu tạo bởi lớp
đá dăm và hình dạng bánh xích của phần trụ nón.
1.4.6. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CƠNG TOP-BASE:
1) Theo cơng nghệ Nhật Bản :

Hình 1.9a) Top-Block đúc sẵn

Hình 1.9b) Lưới thép định vị rải lên nền tự nhiên