Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu dùng cho đường giao thông. Ứng dụng cho đường cao tốc Trung Lương Mỹ Thuận đoạn từ Km 67+514 đến Km 73+793 (Luận văn thạc sĩ file word)

Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và ptnt

Trờng đại học thuỷ lợi


Trần khắc phú

NGHIấN CU GII PHP X LÝ NỀN ĐẤT YẾU
DÙNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG. ỨNG DỤNG CHO
ĐƯỜNG CAO TỐC TRUNG LƯƠNG - MỸ THUẬN
ĐOẠN TỪ
KM 67+514 ữ KM 73+793

luận văn thạc sĩ

Hà nội - 2015



Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và ptnt

Trờng đại học thuỷ lợi


Trần khắc phú

NGHIấN CU GII PHP X LÝ NỀN ĐẤT YẾU

DÙNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG. ỨNG DỤNG CHO
ĐƯỜNG CAO TỐC TRUNG LƯƠNG - MỸ THUẬN
ĐOẠN TỪ
KM 67+514 ữ KM 73+793

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật và xây dựng công trình
ngầm MÃ số: 60.58.02.04

luận văn thạc sĩ
Ngời hớng dẫn khoa häc:

1. TS. Phan Trêng Giang

Hµ néi - 2015



LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ với đề tài “ Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu cho
đường giao thông. Ứng dụng cho đường cao tốc Trung Lương - Mỹ Thuận đoạn
km 67+514 ÷ km 73+793” được tác giả thực hiện với mục đích lựa chọn giải pháp
xử lý nền đất yếu phù hợp; đánh giá được sự tối ưu của giải pháp xử lý nền đất yếu
lựa chọn về mặt kỹ thuật và kinh tế đã hoàn thành theo đúng nội dung của đề cương
nghiên cứu, được Hội đồng Khoa học và Đào tạo của Khoa Công trình phê duyệt.
Với kết quả đạt được, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phan
Trường Giang trong quá trình thực hiện luận văn đã hướng dẫn, chỉ bảo và đóng
góp những ý kiến quý báu đồng thời vạch ra những định hướng khoa học cho luận
văn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hỗ trợ tác giả về mặt chuyên môn và kinh
nghiệm, tài liệu nghiên cứu, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn của các

thầy cơ trong khoa Cơng trình đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Địa Kỹ Thuật,
Công ty Cổ phần Tư vấn Khảo sát và Thiết kế cơng trình Thân Hồng Quang; tập thể
lớp cao học 22ĐKT11 trường Đại học Thủy Lợi cùng toàn thể gia đình, bạn bè.
Trong khn khổ thực hiện luận văn, do cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi
những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến quý báu của các thầy cô,
anh chị và bạn bè đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Tác giả

Trần Khắc Phú


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - tự do - hạnh phúc
BẢN CAM KẾT
Kính gửi: Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi
Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thủy lợi.
Tên tôi là: Trần Khắc Phú
Học viên cao học lớp: 22 ĐKT11
Chuyên ngành: Địa kỹ thuật và xây dựng cơng trình ngầm
Mã học viên: 1481580204004
Theo Quyết định số 1321/QĐ-ĐHTL ngày 10 tháng 08 năm 2015 của hiệu
trưởng trường Đại học Thủy Lợi, về việc giao đề tài luận văn và cán bộ hướng dẫn
cho học viên khóa 22 đợt 1 năm 2015. Tơi đã nhận được đề tài: “ Nghiên cứu giải
pháp xử lý nền đất yếu cho đường giao thông. Ứng dụng cho đường cao tốc
Trung Lương - Mỹ Thuận đoạn km 67+514 ÷ km 73+793” dưới sự hướng dẫn của
thầy giáo TS. Phan Trường Giang.
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu do tôi thực hiện. Kết quả
nghiên cứu và công bố trong luận văn không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào

khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2015

Học viên

Trần Khắc Phú


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHI XÂY DỰNG
ĐƯỜNG GIAO THÔNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.................................................... 1
1.1. Giới thiệu chung................................................................................................. 1
1.1.1. Đặc điểm và phân loại nền đất yếu.............................................................. 1
1.1.1.1. Đặc điểm về đất yếu..............................................................................1
1.1.1.2 Các loại đất yếu thường gặp...................................................................2
1.1.1.3 Cách nhận biết đất yếu............................................................................3
1.2. Tổng quan về các sự cố thường gặp của đường giao thông xây dựng trên nền
đất yếu.......................................................................................................................3
1.2.1. Các sự cố cơng trình nền đường ơ tơ xảy ra trong những năm gần đây.......3
1.2.1.1. Sự cố kỹ thuật cầu Cần Thơ...................................................................4
1.2.1.2. Các sự cố kĩ thuật khác..........................................................................7
1.3. Tổng quan về giải pháp xử lý nền đất yếu........................................................ 10
1.3.1. Nhóm giải pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền
đất yếu.................................................................................................................. 10
1.3.1.1. Giải pháp thay thế nền.........................................................................11
1.3.1.2. Giải pháp bệ phản áp...........................................................................12
1.3.2. Nhóm giải pháp làm tăng độ chặt của đất nền............................................ 14
1.3.2.1. Giải pháp cọc cát.................................................................................14

1.3.2.2. Giải pháp trụ xi măng đất.....................................................................15
1.3.3. Nhóm giải pháp nhằm truyền tải trọng cơng trình xuống lớp đất chịu lực tốt
hơn....................................................................................................................... 16
1.3.3.1. Giải pháp móng cọc.............................................................................16
1.3.4. Nhóm giải pháp sử dụng cốt địa kỹ thuật................................................... 17
1.3.5. Nhóm giải pháp dùng thiết bị thoát nước................................................... 18
1.3.5.1. Giải pháp giếng cát..............................................................................18
1.3.5.2. Giải pháp bấc thấm..............................................................................20


1.3.6. Một số phương pháp xử lý nền đất yếu đã áp dụng cho cơng trình trong và
ngồi nước...........................................................................................................21
1.3.6.1. Tổ hợp sản xuất thép Kwangyang – Hàn Quốc....................................21
1.3.6.2. Cảng Busan – Hàn Quốc......................................................................22
1.3.6.2. Các cơng trình giao thơng ở Việt Nam.................................................23
1.4. Kết luận chương 1............................................................................................ 27
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DÙNG
CHO ĐƯỜNG CAO TỐC TRUNG LƯƠNG - MỸ THUẬN................................29
2.1. Đặc điểm chung khu vực nghiên cứu............................................................... 29
2.2. Phân tích, lựa chọn một số giải pháp thiết kế................................................... 35
2.3. Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát – gia tải thoát nước...................................... 37
2.3.1. Giới thiệu phương pháp............................................................................. 37
2.3.2. Thiết kế và thi công giếng cát.................................................................... 38
2.3.2.1. Thiết kế giếng cát.................................................................................38
2.3.2.2. Tổ chức thi công giếng cát...................................................................40
2.4. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm – Gia tải thoát nước..................................... 42
2.4.1. Giới thiệu phương pháp............................................................................. 42
2.4.2. Thiết kế và thi công bấc thấm.................................................................... 43
2.4.2.1. Thiết kế bấc thấm.................................................................................43
2.4.2.2. Thi cơng bấc thấm...............................................................................45

2.5. Kiểm tốn ổn định của cơng trình.................................................................... 48
2.5.1. u cầu về độ lún....................................................................................... 48
2.5.2. Yêu cầu về độ ổn định................................................................................ 49
Kết luận chương 2................................................................................................... 51
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN
ĐẤT YẾU CHO ĐƯỜNG CAO TỐC TRUNG LƯƠNG - MỸ THUẬN ĐOẠN TỪ
KM 67 + 514 ÷ KM 73 + 793................................................................................. 52
3.1. Tổng quan về công trình nghiên cứu................................................................ 52


3.1.1. Quy mơ cơng trình..................................................................................... 52
3.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật....................................................................... 52
3.1.2.1. Các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng..........................................................52
3.1.2.2. Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật cho cơng trình.........................................52
3.2. Tính toán chung cho tuyến đường khi chưa xử lý............................................ 53
3.2.1. Lựa chọn mặt cắt tính tốn......................................................................... 53
3.2.2. Phương pháp tính độ lún cho nền cơng trình.............................................. 57
3.2.3. Kiểm tra ổn định của nền đắp..................................................................... 63
3.3. Tính tốn xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp đã chọn.................................. 64
3.3.1. Xác định chiều cao đắp theo từng giai đoạn............................................... 64
3.3.2. Yêu cầu về vật liệu..................................................................................... 66
3.3.3. Các bước thi công xử lý nền đất yếu.......................................................... 67
3.3.4. Tính tốn kết quả ổn định của nền sau khi xử lý........................................ 68
3.3.4.1. Giải pháp xử lý nền bằng giếng cát – Gia tải thoát nước.....................68
3.3.4.2. Giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm – Gia tải thốt nước.....................70
3.3.4.3 Kiểm chứng kết quả tính tốn bằng phương pháp khác........................73
3.4. Luận chứng lựa chọn biện pháp xử lý nền........................................................ 75
3.4.1. Tổng hợp khối lượng xử lý nền bằng giếng cát.......................................... 75
3.4.2. Tổng hợp khối lượng xử lý nền bằng bấc thấm.......................................... 78
3.4.3. Tổng hợp giá trị của các giải pháp xử lý nền............................................. 80

3.4.3.1. Các căn cứ dùng để tính dự tốn..........................................................80
3.4.4. Lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu........................................................ 81
3.4.4.1. Về phương diện kỹ thuật......................................................................81
3.4.4.2. Về phương diện kinh tế........................................................................81
Kết luận chương 3................................................................................................... 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 84
1. Đánh giá kết quả nghiên cứu............................................................................... 84


2. Những vấn đề còn tồn tại của luận văn............................................................... 84
3. Kiến nghị............................................................................................................. 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 86
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN......................................................................................... 88


DANH MỤC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ vị trí cầu Cần Thơ.................................................................5
Hình 1.2: Hình ảnh trước và sau khi sự cố xảy ra...........................................6
Hình 1.3: Hình ảnh lún, nứt ổ gà trên đường Pháp Vân – Cầu Giẽ.................7
Hình 1.5: Lớp đệm cát...................................................................................12
Hình 1.6: Bệ phản áp.....................................................................................13
Hình 1.7: Sơ đồ giếng cát..............................................................................20
Hình 1.8: Trình tự thi cơng cọc cát................................................................22
Hình 1.9: Thi cơng cọc cát............................................................................24
Hình 1.10: Cọc xi măng đất...........................................................................25
Hình 1.11: Thi cơng bấc thấm.......................................................................26
Hình 2.1: Vị trí tuyến đường cao tốc Trung Lương - Mỹ Thuận...................30
Hình 2.2: Sơ đồ cầu tạo giếng cát..................................................................38
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí giếng cát.....................................................................38
Hình 2.4. Mũi có đệm gỗ và mũi bản lề........................................................41

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí bấc thấm.....................................................................45
Hình 2.6: Thiết bị thi cơng bấc thấm.............................................................47
Hình 2.7: Sơ đồ tính tốn theo phương pháp phân mảnh..............................49
Hình 3.1: M ặt cắt 1 Km 70 + 060 ÷ Km 70 + 260........................................56
Hình 3.2: M ặt cắt 2 Km 69 + 471 ÷ Km 69 + 540........................................56
Hình 3.3. Sơ đồ xắp xếp để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên nền đắp. . .60
Hình 3.4: Kết quả phân tích ổn định Km 70+060 – Km 70+260...................64
Hình 3.5: Sơ đồ hệ số chịu tải Nc................................................................... 65
Hình 3.6. Sơ đồ bố trí giếng cát.....................................................................68
Hình 3.7: Kết quả phân tích ổn định Km 70+060-Km 70+260.....................69
Hình 3.8. Sơ đồ bố trí bấc thấm.....................................................................70
Hình 3.9: Kết quả phân tích ổn định Km 70+060-Km 70+260.....................72
Hình 3.10: Chuyển vị sau khi chờ cố kết U=90%.........................................74
Hình 3.11: Kiểm tra ổn định sau thời gian cố kết..........................................75


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số sự cố với cơng trình giao thơng.......................................8
Bảng 2.1:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp 1.................................30
Bảng 2.2:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2.................................32
Bảng 2.3:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp 3.................................33
Bảng 2.4:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp 4.................................34
Bảng 2.5:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5.................................35
Bảng 2.6: Bảng tra xác định hệ số Uv......................................................... 39
Bảng 2.7: Thời gian thi công giếng cát tham khảo.....................................42
Bảng 2.8: Bảng tra xác định hệ số Uv......................................................... 43
Bảng 3.1: Phân chia mặt cắt xử lý..............................................................54
Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý của lớp 1..............................................................61
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2..............................................................62
Bảng 3.4: Các thơng số kỹ thuật tính tốn của cơng trình..........................62

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp độ lún cố kết của các mặt cắt lựa chọn..............63
Bảng 3.6: Kết quả kiểm tra ổn định khi chưa xử lý....................................64
Bảng 3.7: Kết quả tính tốn độ cố kết của đất nền bằng giếng cát.............69
Bảng 3.8: Tổng hợp kết quảtính tốn ổn định nền đắp..............................70
Bảng 3.9: Kết quả tính tốn độ cố kết của đất nền bằng bấc thấm.............71
Bảng 3.10: Tổng hợp kết quả tính tốn ổn định nền đắp............................72
Bảng 3.11: Tổng hợp các thông số đất nền dùng cho tính tốn.................73
Bảng 3.12: Tổng hợp khối lượng xử lý nền bằng giếng cát.......................76
Bảng 3.13: Tổng hợp khối lượng xử lý nền bằng bấc thấm.......................79
Bảng 3.14: Dự tốn chi phí xử lý nền.......................................................80


13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHI XÂY DỰNG
ĐƯỜNG GIAO THÔNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Giới thiệu chung
Trong những năm gần đây Việt Nam đang bước vào thời kỳ hội nhập sâu rộng
với khu vực và quốc tế và đang trở thành điểm đến hấp dẫn cho các nhà đầu tư
trong và ngồi nước. Chính điều này đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển về cơ sở hạ
tầng kỹ thuật, hệ thống giao thông vận tải, điện tử, viễn thông….Ngày càng nhiều
các dự án khu đô thị mới, khu công nghiệp, sân bay, bến cảng, nhà ga, các cơng
trình cầu đường, cơng trình ngầm được đầu tư xây dựng với quy mô lớn ở nhiều nơi
trên cả nước trong thời gian qua. Đặc biệt mạng lưới giao thơng trên cả nước ngày
càng phát triển góp phần lưu thơng hàng hóa, thúc đẩy sự giao lưu phát triển kinh tế
giữa các vùng miền trên cả nước. Trong đó nhiều tuyến đường được xây dựng trong
khu vực có nền đất trầm tích mềm yếu và biến đổi phức tạp. Thực tế đã chứng minh
một số cơng trình giao thơng trong q trình tiến hành thi cơng xây dựng hoặc đưa
vào sử dụng đã xảy ra hiện tượng sụt lún, trượt, nứt nẻ mặt đường do trước đó đã
khơng đánh giá được chính xác tính chất cơ lý của đất nền để lựa chọn giải pháp xử

lý tối ưu. Chính vì vậy việc xác định được tính chất của các lớp đất nền, đặc điểm
cấu tạo của công trình tạo cơ sở đề ra các giải pháp xử lý nền móng hợp lý về kinh
tế và kỹ thuật, rút ngắn thời gian cố kết, cải thiện khả năng chịu tải của đất nền,
tăng nhanh tốc độ thi công cơng trình.
1.1.1. Đặc điểm và phân loại nền đất yếu
1.1.1.1. Đặc điểm về đất yếu
Nền đất yếu là nền đất không đáp ứng được yêu cầu của tải trọng, phải tiến
hành gia cố mới có thể thi cơng và vận hành cơng trình.
Một quan niệm khác cho rằng, đất yếu được hiểu là các loại đất ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của đất cao hơn hoặc gần bằng giới hạn chảy, đất yếu có hệ số rỗng
lớn (đất sét: e ≥ 1,5: đất á sét e ≥1), lực dính C theo thí nghiệm cắt cánh khơng
thốt


nước nhỏ hơn 0,15daN/cm 2, góc nội ma sát φ < 10 0 hoặc lực dính từ kết quả cắt
cánh hiện trường Cu < 0,35 daN/cm2.
Đất yếu có thể phân loại theo trạng thái tự nhiên dựa vào độ sệt B:

W −W
B = Wch −Wdd

(1.1)

Trong đó:
- W, Wd, Wch : Độ ẩm trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn chảy của
đất;
- Nếu B > 1, đất ở trạng thái chảy;
- Nếu 0,75 < B ≤ 1, đất ở trạng thái dẻo chảy;
Theo quan điểm xây dựng ở một số nước, đất yếu được xác định theo tiêu
chuẩn về sức kháng cắt khơng thốt nước S u và hệ số xuyên tiêu chuẩn như sau:

- Đất rất yếu (trạng thái chảy): Su ≤ 12,5 kPa và N30 ≤ 2
- Đất yếu (ở trạng thái dẻo chảy): Su ≤ 25 kPa và N30 ≤ 4. [10]
1.1.1.2 Các loại đất yếu thường gặp
Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét, trạng thái bão hịa nước, có
cường độ thấp;
Đất than bùn: 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 > 13%);
Cát chảy: Gồm các loại cát hạt mịn, kết cầu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt
hoặc pha lỗng đáng kể;
Đất có hàm lượng tạp chất hịa tan muối clorua lớn hơn 5%, muối sunphat
hoặc muối sunphat clorua lơn hơn 10% tính theo trọng lượng;


Đất phù sa, đất bùn, đất mùn vì các đất này có khả năng chịu lực kém

[10].

1.1.1.3 Cách nhận biết đất yếu
Loại đất có nguồn gốc khống vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong
nước ở ven biển, vũng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể có
lẫn hữu cơ trong q trình trầm tích (hàm lượng hưu cơ có thể tới 10 – 12%) nên có
thể có màu nâu đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này được xác định là đất yếu nếu
ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy. Ngoài
ra vùng thung lũng cịn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn
(hệ số rỗng e >1, độ bão hịa G > 0,8).
Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và
phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ với các trầm tích khống vật. Loại này thường
gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 – 80%, thường có màu
đen hay nâu sẫm, cầu trúc khơng mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Đối với loại này

được xác định là đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng
có các trị số như đã nêu ở trên.
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ có trong
chúng:
- Lượng hữu cơ có từ 20 – 30%: Đất nhiễm than bùn;
- Lượng hữu cơ có từ 30 – 60%: Đất than bùn;
- Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn.[10]
1.2. Tổng quan về các sự cố thường gặp của đường giao thông xây dựng trên
nền đất yếu
1.2.1. Các sự cố cơng trình nền đường ơ tơ xảy ra trong những năm gần đây
Nền đường ô tô qua vùng đất yếu thường là nền đắp bằng đất hoặc cát, có
chiều cao đắp trên mặt đất tự nhiên khoảng từ 2 m đến 10m (ở đầu các cầu vượt và


các cơng trình vượt sơng thường được đắp cao từ 8m đến 10m). Đất yếu được hiểu
là đất có cường độ chống cắt kém, khả năng biến dạng lớn (độ rỗng tự nhiên lớn),
có thể có nguồn gốc khống vật( sét trầm tích trong nước) hoặc nguồn gốc hữu cơ
(đất than bùn…). Lý thuyết và thực tiễn đều đã cho thấy: các cơng trình nền đắp
trên đất yếu như vậy thường gặp 2 loại sự cố lún sụp - trượt trồi (do cường độ
chống cắt của đất yếu phía dưới không đủ chịu được tải trọng đắp) và lún kéo dài
(do quá trình cố kết của đất yếu kéo dài). Lún sụp - trượt trồi dẫn đến phá hỏng
hoàn toàn cấu tạo nền đắp khiến phải đào bỏ và đắp lại. Cịn lún kéo dài thì cấu tạo
nền đắp cơ bản vẫn được duy trì, mà chỉ ảnh hưởng đến cao độ nền, dẫn đến phải
bù phụ trong quá trình đưa đường vào khai thác sử dụng. Dưới đây là một số sự cố
điển hình của cơng trình giao thơng khi xây dựng trên nền đất yếu trong một vài
năm trở lại đây:
1.2.1.1. Sự cố kỹ thuật cầu Cần Thơ
a. Tổng quan về dự án

Cầu Cần Thơ là cây cầu bắc qua sông Hậu, nối thành phố Cần Thơ và thành

phố Vĩnh Long, được khởi công xây dựng ngày 25 tháng 09 năm 2004 và thời điểm
khánh thành vào lúc 09h00 sáng ngày 24 tháng 04 năm 2010. Là cây cầu dây văng
có nhịp chính dài nhất tại khu vực Đơng Nam Á. Một cơng trình có ý nghĩa đặc biệt
quan trọng về chính trị, văn hóa, xã hội, quốc phòng, an ninh… đối với sự phát triển
của Cần Thơ, Vĩnh Long và cả Đồng bằng song Cửu Long đồng thời là biểu tượng
sinh động, thiết thực trong quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Cầu Cần Thơ gồm cầu chính dài 1010m, cầu dẫn về phía Vĩnh Long 520m,
cầu dẫn về phía Cần Thơ 1120m, mặt cầu rộng 26m. Tổng mức đầu tư 4832 tỷ
(khoảng 342,6 triệu USD tại thời điểm 2001) bằng nguồn vốn ODA của chính phủ
Nhật và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam. NIPPON KOE-CHOAI và nhà thầu
chính là liên danh TAISEI-KAJMA-NIPPON STEEL (TKN). Chủ đầu tư là Bộ giao
thông vận tải. Đại diện chủ đầu tư quản lý dự án là Ban quản lý dự án Mỹ Thuận.
[18]


Hình 1.1: Sơ đồ vị trí cầu Cần Thơ
b.

Tóm tắt sự cố
Sự cố xảy ra trong quá trình đang thi cơng dầm hộp tại hai nhịp neo của cầu

chính từ trụ P14 đến P15 phía bờ Vĩnh Long tại mỗi nhịp dài 40 m. Nhà thầu đã sử
dụng hệ thống kết cấu đỡ tạm bao gồm các trụ pale thép, các giàn ngang và các giàn
dọc.
Vào lúc 7giờ 55 phút sáng ngày 26 tháng 09 năm 2007 toàn bộ hệ thống kết
cấu đỡ tạm trên đã xảy ra sự cố sập đổ, kéo theo là sự sập đổ của dầm hộp bê tông
đang thi công. Từ ghi nhận tại hiện trường và các nhân chứng thì sự cố sập đổ được
bắt đầu từ trụ T13 của hệ kết cấu đỡ tạm, tiếp theo là tiếng nổ và khói trắng bốc lên
gần trụ P13. Bê tông dầm cầu đã thi công giữa các trụ chính P13 - P14 và sau đó là
giữa các trụ P14 - P15 sập theo và đè lên các bộ phận của hệ kết cấu đỡ tạm.[18]

Hình 1.2: Hình ảnh trước và sau khi sự cố xảy ra
c. Phân tích đánh giá sự cố

Nguyên nhân của sự cố: Do sự biên đổi địa chất làm lún lệch đài móng trụ tạm
thượng lưu T13U tới giá trị 12mm theo hướng dọc cầu từ phía bờ ra sơng. Lún lệch
đài móng đã làm tăng nội lực trong các bộ phận của trụ tạm gây đứt bu lông liên kết
của một thanh giằng xiên làm chiều dài hữu dụng của các thanh cột trụ tạm tăng lên
gây oằn cột trụ tạm T13 và theo đó là sự sập đổ của kết cấu bên trên trụ tạm. Qua
đó thấy được cơng tác quản lý kỹ thuật cịn thiếu sót trong công tác thu thập, đánh
giá điều kiện địa chất của khu vực dự án.


Ảnh hưởng của sự cố: Sự cố sập 2 nhịp dẫn của cầu Cần Thơ khi đang thi
công được xem là sự cố cơng trình thảm khốc nhất năm 2007, xét cả về thiệt hại vật
chất và sinh mạng. Mặc dù chưa thống kê được chính xác chi phí cho cơng tác xử lý
sự cố này nhưng ước tính thiệt hại vật chất xây dựng khoảng 40 tỷ đồng chưa kể
cơng tác tìm kiếm người bị chết, cứu chữa, tài trợ cho các gia đình bị nạn…. Thiệt
hại về người theo thống kê với số người chết là 54 người và 80 người bị thương.
[18]
1.2.1.2. Các sự cố kĩ thuật khác
Trong những năm gần đây, việc xây dựng những mạng lưới giao thông trọng
điểm đang phát triển rộng khắp trên cả nước. Việc đường đắp trên nền đất yếu tiếp
tục bị lún ngay cả trong quá trình đưa vào khai thác sử dụng là rất phổ biến. Những
ví dụ điển hình như đường Pháp Vân – Cầu Giẽ, sau khi đưa vào khai thác hơn một
năm vẫn tiếp tục lún 40-60cm (trước đó q trình đắp đã lún 1,6-1,7m). Ngun
nhân ở đây là do thời gian gia tải quá ngắn.

Hình 1.3: Hình ảnh lún, nứt ổ gà trên đường Pháp Vân – Cầu Giẽ

Tại Đại lộ Thăng Long, km 8 + 472 cao tốc Hà Nội đi Sơn Tây, mặt đường bị
lún dài 6-8m, sâu 3 - 5cm. Nguyên nhân do nền địa chất tồn tại những lớp đất yếu,
trong q trình thi cơng chưa được xử lý triệt để nên xảy ra tình trạng lún trong quá


trình khai thác, sử dụng. Hay như tại Km 256 + 186 – Km 256 + 541 và Km 257 +
950 – Km 258 + 300 cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình, hiện tượng lún cục bộ vẫn tiếp
tục xảy ra khi tuyến đường được đưa vào sử dụng cũng do nền địa chất không ổn
định, hiện đang tiếp tục được xử lý bằng các giải pháp địa kỹ thuật.[18]
Tổng hợp một số sự cố khi xây dựng công trình giao thơng:
Bảng 1.1: Một số sự cố với cơng trình giao thơng [18]
Vị trí và
thời điểm
xảy ra sự
cố
I. Km0+620
phía Nam
cầu vượt
đường sắt
trên tuyến
mới qua cầu
Hoàng
Long. Thời
điểm xảy ra
sự cố: 8 –
11h,ngày
19/3/1999

Miêu tả sự cố

Điều kiện địa
chất

Giải pháp thiết kế và
thi cơng

-Lớp 1: bùn
hữu cơ dày 4,2
÷7.4cm;
C=
2
0,12kg/cm .

- Nền đắp cao 7,5m đến -Đắp đến chiều 9m, rộng 12,5 taluy 1:1 cao 6,8m (chưa
(taluy được tăng cường đến cao độ thiết
bằng lưới địa kỹ thuật
kế) thì xẩy ra lún
mỗi bên 5,5m với sụt.
khoảng cách các lớp lưới
-8 h sáng (phát
theo chiều cao là 1,5m)
hiện các khe nứt
- Xử lý bấc thấm sâu dọc và ngang 3 14,5m, khoảng cách bấc 4mm)
theo chiều ngang 1,2m
-Khe nứt phát hiện
và theo chiều dọc 1,04m.
trên một
- Thay đất bằng 1m cát đoạn dài 140m,
đệm rồi rải vải địa kỹ đến 11h thì lún
thuật loại sợi dệt; trên sụt 1,8 – 2,0m,

vải lại rải cát thoát nước bề rộng khe nứt
dày 0,5m.
vỡ tới 1,6 – 1,8m
sâu suốt thân
- Tốc độ đắp nền đất trên
nền.
đệm cát:
- Hai bên ruộng
Tháng 11/1998 đắp cao
lúa bị đẩy trồi lên
119cm
cao từ 0,6 – 0,8m
Tháng 12/1998 không trong phạm vi
mỗi bên 20cm kể
đắp
từ chân taluy ra.
Tháng 1/1999 đắp thêm
142cm

- Lớp 2: sét
xám vàng nửa
cứng đến cứng
có C= 0,25kg/
cm2 và φ = 15”

Nguyên nhân
và biện pháp
khắc phục
Số liệu đo lún tháng
1/1999 đã đạt tới

104mm/ngày.
Trong 10 ngày đầu
tháng 3 tốc độ đắp
tăng nhanh hẳn hơn
các tháng trước
(180cm/10 ngày);
Nguyên nhân: đắp
tăng quá nhanh
vượt tốc độ cố kết
cần thiết.
Giải pháp xử lý:
+ Đào bỏ nền lún
sụp
+Đổi taluy đắp từ
1:1 sang 1:2.
+ Dùng bệ phản áp
mỗi bên rộng 20m
với chiều cao 2,5 –
3,0m và đắp phản
áp đồng thời với
nền đắp.
Kết

quả:

nền


Tháng 2/1999 đ ắp thêm
89cm 10 ngày đầu tháng

3/99 đắp thêm 180cm

đường ổn định

II.Nam cầu
Trìa
Km
732
+
100QL-1A
(cầuTrìa
24m) xảy ra
sự cố tháng
7/2001

-Lớp1: 0,5 – - Nền đắp mở rộng nhiều- Lún sụt, trượt trồi Nguyên nhân:
về phía trái, cao 5,4m bề về phía trái, trên
1,4m đất đắp
-Không khảo sát địa
rộng nền 12,5m, taluy 1 đoạn dài 50m
cũ.
chất (xem là nền
1:1,5
từ tim đườn vùng
đường cũ đắp mở
-Lớp2: 2,7 –
trượt rộng 26m.
rộng).
3,0m: sét xám - Đắp trực tiếp
- Đất ruộng bị đẩy

đen có hữu cơ,
- Đắp khơng theo dõi
trồi lên hàng
dẻo mềm.
lún, khơng tính tốn
mét.
chiều cao đắp giới
-Lớp3:
6-Tại tim và trên hạn.
9,6m: sét xám
ợăt nền xuất hiện
đen, dẻo chảy,
Xử lý:
2
nứt dọc rất lớn và
C=0,03Kg/cm
sâu.
; φ =2o17’.
- Dùng bệ phản áp
để khắc phục.
-Lớp 4: 3,5 –
5,5 m sét nâu
lẫn sỏi sạn,
nửa cứng.

III. Km121+
325 đến Km
121 + 450
QL 1A (Bắc
Giang) xảy

ra
ngày
17/3/1999.

-Lớp1:dày
0,3m
bùn
ruộng (đã vét
thay cát).

Nền rộng 12m đắp cao 1,62m trực tiếp trên đất
yếu (có lớp cát đệm
0,7m)

Vừa đắp đủ
Ngun nhân:
4,1m
vào
-Khơng tính tốn
17/3/1999 thì sự
trước chiều cao đắp
cố xảy ra.
giới hạn.
-Lớp2:
dày - Để tăng nhanh lún, thiết- Nứt dọc tại tim
- Quá
trình đắp
0,8m sét xám kế gia tải trước thêm
đường rộng hàng
không theo dõi tốc

vàng, nâu, dẻo 2,50m. Do vậy tổng mét, sâu dưới
độ lún hàng ngày.
mềm.
thân nền đắp trên
chiều cao đắp (kể cả
đoạn dài 125m. - Áp dụng giải pháp
đệm
cát)
là:
-Lớp3:
dày
1,62+2,5= 4,12m.
gia tải trước không
8,7m bùn sét
- Cả nền đường lún
thích đáng.
lẫn hữu cơ có - Thi cơng: bóc đất hữu
xuống
1C=0,15Kg/cm2 cơ, đắp cát đệm dày
2,8m.
Xử lý khắc phục:
.
0,7m.
Từ 21/11đến
- Hai bên ruộng lún - Đào bỏ nền đường
23/12/1998 đắp đất 0,9m
-Lớp 4: sét ở
bị đẩy trồi lên bị trượt trồi.
(đạt độ cao thiết kế).
trạng

thái
cao 1,0 – 1,5m
cứng.
-24/12/1998 đắp phần
trong phạm vi 8 - - Đắp lại nhưng chỉ
gia tải trước thêm 2,5m 10m kể từ chân đắp đến chiều cao
thiết kế là 1,62m.
trong 81 ngày
taluy trở ra.
- Trượt trồi cả 2

Kết quả: nền ổn


bên . định
IV. Km 120
+ 880 đến
Km 121 +
040 QL 1A
(Bắc Giang)
xảy ra ngày
18/8/1999
dài 127m;
bắt đầu từ
6/4/1999.

-Lớp1:dày
-Nền rộng 15m, chiều cao- Lún sụp và trượt
0,2m Sét nâu thiết kế từ 3,77m đến trồi về cả 2 phía.
xám,

cứng 5,28m; dự kiến gia tải
- Nứt dọc ở tim với
vừa.
trước thêm 1,5m.
bề rộng vết nứt
đến 1,0m, dài
Lớp2: đất yếu,-Xử lý đất yếu bằng bấc
suốt đoạn 127m.
bùn sét ; dày thấm cắm sâu 8m với
7,9m có .
khoảng cách 1,6m; có
-Đất ruộng 2 bên
tầng cát đệm đầy 0,7 –
2
C=0,21Kg/cm
bị đẩy lên cao
1,0m.
o
hơn 1,0m.
và Φ = 2 54’.
-Lớp3: sét rất
cứng.

Ngun nhân:
-Khơng kiểm tốn
ổn định trước đối
với trường hợp đắp
cao hơn 4m (sau
kiểm toán cho thấy
chiều cao đắp giới

hạn là 4m)

Từ
1/7/1999
không theo dõi
-Sự cố xảy ra khi
lún(khi đắp cao
thực tế đắp cao
được 3,73 – 4,24)
được 4,9 – 5,2m
(tức là chưa đủ
Trong
1
tuần
chiều cao gia tải tháng 6/1999 đã có
trước)
tốc độ lún gần
10mm/ngày.
Xử lý khắc phục:
Đào bỏ đoạn bị
phá hoại.
Cắm lại bấc thấm
như thiết kế trước.
-Khống chế tốc độ
đắp và theo dõi chặt
tốc độ lún trong quá
trình đắp.

1.3. Tổng quan về giải pháp xử lý nền đất yếu.
1.3.1. Nhóm giải pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của

nền đất yếu.
Khi lớp đất yếu có chiều dày khơng lớn nằm trực tiếp dưới móng cơng trình thì
có thể dùng các biện pháp xử lý nhân tạo như thay thế nền (đệm cát, đệm đất,...), bệ
phản áp để làm tăng khả năng chịu lực và hạn chế mức độ biến dạng (đặc biệt là
biến dạng không đều) của đất nền dưới tác dụng của tải trọng cơng trình.


1.3.1.1. Giải pháp thay thế nền
Để tận dụng khả năng các lớp dưới của đất nền, người ta thường đào bỏ lớp
đất yếu ở phía trên tiếp giáp với móng và thay thế bằng đất có cường độ chống cắt
lớn.
Giải pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ổn định, giảm độ lún và thời gian
lún, giảm kích thước của móng và chiều sâu chơn móng do sức chịu tải của đất nền
tăng lên. Đặc biệt thích hợp là trường hợp lớp đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh
hưởng của tải trọng cơng trình. Chiều sâu đào đất yếu cần thiết có thể xác định
được thơng qua tính tốn theo ngun tắc nền đất sau khi đào có khả năng chịu
được tải trọng cơng trình phía trên.
Phương pháp thay thế nền có những tác dụng chính sau đây:
- Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng cơng trình, lớp đệm cát (đệm
đất,...) đóng vai trị như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng của
cơng trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất chịu lực ở phía dưới;
- Giảm bớt độ lún tồn bộ và độ lún khơng đồng đều của cơng trình, đồng thời
làm tăng nhanh q trình cố kết của đất nền;
- Làm tăng khả năng ổn định khi cơng trình có tải trọng ngang;
- Kích thước móng và chiều sâu chơn móng sẽ giảm vì áp lực tiêu chuẩn truyền lên
lớp đệm cát tăng lên;
- Thi cơng đơn giản, khơng địi hỏi các thiết bị phức tạp.
Phương pháp này thích hợp được sử dụng trong các điều kiện sau:
- Khi thời hạn đưa cơng trình vào sử dụng là rất ngắn.
- Bề dày lớp đất yếu từ 3m trở xuống, trường hợp này thường đào bỏ toàn bộ đất yếu.

Khi bề dày tầng đất yếu vượt q 4 – 5m thì có thể đào một phần sao cho đất yếu
cịn lại có bề dày nhiều nhất chỉ bằng 1/2-1/3 chiều cao đất đắp.


Các loại vật liệu thay thế:
- Vật liệu thay thế là cát (đệm cát): thuận lợi cho thi công bằng bơm cát, thời gian
cố kết rút ngắn;
- Vật liệu thay thế là đất (đệm đất): phương pháp này sẽ kinh tế hơn nếu tận dụng
được vật liệu địa phương.[6]

NỊn ®êng đắp

Lớp đệm cát
Lớp đất yếu

Hỡnh 1.5: Lp m cỏt
1.3.1.2. Gii pháp bệ phản áp
Bệ phản áp là các khối đất đắp ở hai bên cơng trình để chống trượt do xuất hiện
vùng biến dạng dẻo dưới nền đất yếu khi làm đường, đê, đập ở phía trên. Bệ phản
áp cịn dùng để chống lũ, chống sóng, chống thấm mất nước. Bệ phản áp đóng vai
trị như một đối trọng, tăng độ ổn định, cho phép đắp khối đắp với chiều cao lớn
hơn.
Giải pháp này không làm rút bớt được thời gian cố kết và khơng giảm được độ
lún, cịn tăng thêm khả năng nén lún (do thêm tải trọng của bệ phản áp ở hai bên
khối đắp). Nó có nhược điểm là khối lượng đất đắp lớn và diện tích chiếm đất
nhiều. Phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ cũng như khối lượng
quỹ đất dồi dào, khoảng cách vận chuyển không bị hạn chế về phạm vi.
Giải pháp này khơng thích hợp với các loại đất yếu là than bùn và bùn loại sét.
Vật liệu dùng là các loại đất hoặc cát thông thường. Trong trường hợp khó khăn có
thể sử dụng cả đất lẫn hữu cơ.

Xác định kích thước là vấn đề mấu chốt trong việc tính tốn và thiết kế bệ phản
áp. Nhiều phương pháp dựa vào giả thiết khác nhau nhưng chỉ gần đúng. Có tác giả
dựa vào sự hình thành vùng biến dạng dẻo phát triển ở hai bên cơng trình. Người
khác dựa vào giả thiết mặt trượt của đất nền có dạng hình trụ trịn. Cũng có tác giả
tính tốn dựa theo lý luận cân bằng giới hạn để xác định mặt trượt và suy ra trạng
thái giới hạn củađất nền. Để đơn giản hơn trong tính tốn, một số tác giả dựa vào
điều kiện khống chế ứng suất ngang để quyết định kích thước của bệ phản áp.
Theo kinh nghiệm của Trung Quốc:
- Chiều cao bệ phản áp Hpa>1/3 lần chiều cao nền đường Hnđ;
- Bề rộng bệ phản áp: Lpa = (2/3ữ3/4) ln chiu di trui t.

Nền đờng đắp
Bệ phản áp

Bệ phản áp

Nền đất yếu

Hỡnh 1.6: B phn ỏp
u nhược điểm của phương pháp:
- Bệ phản áp là một trong những phương pháp hiệu quả khi xây dựng các nền
đường, đê, đập khi có điều kiện về khơng gian đất sử dụng. Bệ phản áp cịn có tác
dụng phịng lũ chống sóng, chống thấm trên nền đất yếu. So với việc làm thoải mái
taluy, phương pháp này thi côngđơn giản, nhanh gọn, tận dụngđược nguồn quỹ đất
khai thác ngay tại địa phương;
- Tuy nhiên, muốn phương pháp này phát huy được hiệu quả thì diện tích chiếm đất
của nó phải rất lớn, thể tích khối đất đắp lớn. Do đó nó khơng phù hợp với
những khu vực thi cơng phải vận chuyển đất đắp từ nơi khác đến. Giải pháp này