Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhẹ geo foam giảm lún nền đường đầu cầu đắp cao trên đất yếu và tính toán ứng dụng cho cầu đăk xa đường hồ chí minh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NHẸ GEO FOAM
GIẢM LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐẮP CAO TRÊN ĐẤT
YẾU VÀ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG CHO CẦU ĐĂK XA
ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NHẸ GEO FOAM
GIẢM LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐẮP CAO TRÊN ĐẤT
YẾU VÀ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG CHO CẦU ĐĂK XA
ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
Mã số

: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS. ĐỖ HỮU ĐẠO

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo đã hướng dẫn khoa học cho tôi: Tiến
sĩ Đỗ Hữu Đạo, Thầy đã tặng cho tôi nhiều tài liệu khoa học quý, tận tình chỉ bảo và
truyền dạy cho tôi những kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học, định hướng nghiên
cứu cho luận văn của tôi, không chỉ đưa ra những quyết định điều chỉnh rất quan trọng
và kịp thời, giúp tơi hồn thành luận văn mà cịn giúp đỡ tơi từng bước hồn thiện tư
duy khoa học.
Tôi xin cảm ơn quý Thầy, Cô của trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã
tặng cho tôi nhiều tài liệu khoa học và đóng góp nhiều ý kiến chuyên môn quý báu
cho luận văn.
Để đạt được những kết quả nghiên cứu trong luận án này, Tôi xin cảm ơn đến các
bạn bè, đồng nghiệp, Phịng thí nghiệm vật liệu khoa Xây Dựng Cầu Đường Trường
Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, Sở Xây Dựng Tỉnh Gia Lai, Phịng thí nghiệm LASXD25-Trung tâm giám định chất lượng Xây Dựng Gia Lai thuộc Sở Xây Dựng Tỉnh
Gia Lai, những người đã nhiệt tình giúp đỡ tơi và động viên tơi trong suốt thời gian tôi
thực hiện luận văn.
Tác gải xin trân trọng cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Tài

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

Nguyễn Đức Tài


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................
MỤC LỤC ........................................................................................................................
TRANG TĨM TẮT ĐỀ TÀI BẰNG HAI NGƠN NGỮ TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG
ANH .............................................................................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH ...............................................................................................
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................2
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ LÚN CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ....................3
1.1. Các dạng lún của đường đầu Cầu .............................................................................3
1.2. Các giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu .................................4
1.2.1. Nguyên nhân xảy ra lún nền đường đầu Cầu................................................4
1.2.2. Các giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu .....................6
1.2.3. Các tiêu chí và nguyên tắc lựa chọn cho từng giải pháp xử lý cho nền

đường đắp trên đất yếu ....................................................................................................8
1.2.4. Nguyên lý và xu thế phát triển của mỗi loại giải pháp công nghệ ...............8
1.3. Đặc điểm của nền đường đắp cao và và lún khu vực miền núi .............................. 12
1.4. Giải pháp công nghệ vật liệu nhẹ Geo Foam .........................................................12
1.4.1. Định nghĩa...................................................................................................12
1.4.2. Giới thiệu về Bê Tông Bọt (FCB) sản phẩm của Geo Foam và sơ lược về
sự hình thành và phát triển ............................................................................................ 13
1.5. Các phương pháp tính tốn ổn định cường độ của nền đường đắp trên đất yếu ....14
1.5.1. Giới thiệu và khái niệm về đất yếu ............................................................. 14
1.5.2. Các phương pháp tính tốn ổn định của nền đường đắp trên đất yếu ........15
1.6. Kết luận chương 1 ..................................................................................................21
Chương 2 - ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐOẠN
KHÂM ĐỨC-ĐĂK ZÔN, ĐƯỜNG HCM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP .......22
2.1. Giới thiệu về tuyến và các đặc điểm kinh tế, xã hội, giao thông ........................... 22
2.1.1. Điều kiện tự nhiên và địa hình ....................................................................22
2.1.2. Điều kiện địa chất và thủy văn ...................................................................23


2.1.3. Điều kiện khí hậu thời tiết ..........................................................................23
2.1.4. Quy mơ và tiêu chuẩn thiết kế ....................................................................24
2.1.5. Các đặc điểm kinh tế-xã hội và giao thông ................................................24
2.2. Đánh giá thực trạng lún đường Đầu Cầu ................................................................ 25
2.3. Đề xuất nhóm giải pháp xử lý ................................................................................28
2.4. Cấu tạo giải pháp sử dụng vật liệu Geo Foam........................................................28
2.4.1. Hình dạng, kích thước cơ bản và ký hiệu quy ước .....................................29
2.4.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu nhẹ làm nền đường .........................................31
2.4.3. Yêu cầu về kỹ thuật ....................................................................................32
2.4.4. Ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam ....................33
2.4.5. Phạm vi áp dụng của Geo Foam .................................................................34
2.4.6. Các yêu cầu đối với vật liệu Bê Tông nhẹ Geo Foam khi dùng để đắp nền

đường .......................................................................................................................... 34
2.5. Xây dựng trình tự tính tốn khối đắp có xử lý bằng Geo Foam ............................. 34
2.5.1. Tính tốn trên lý thuyết...............................................................................34
2.5.2. Tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn trên mơ hình phần mềm
Plaxis 8.5 .......................................................................................................................37
2.7. Kết luận chương 2 ..................................................................................................38
Chương 3- THÍ NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU GEO
FOAM ........................................................................................................................... 39
3.1. Mục đích .................................................................................................................39
3.2. Vật liệu và yêu cầu về vật liệu................................................................................39
3.3. Thiết kế thành phần Cấp Phối ................................................................................39
3.4. Phương pháp thí nghiệm và tính tốn số liệu để xác định các chỉ tiêu cơ lý của
Geo Foam [22] ...............................................................................................................41
3.4.1. Thí nghiệm xác định cường độ nén (𝑹𝒏) ...................................................41
3.4.2. Thí nghiệm xác định độ ẩm và khối lượng thể tích khơ (W và 𝜸𝒌) ...........44
3.4.3. Thí nghiệm xác định độ co khơ (ɛ )............................................................ 44
3.4.4. Thí ngiệm xác định cường độ uốn (𝑹𝒖) .....................................................47
3.5. Kết quả thí nghiệm .................................................................................................51
3.5.1. Kết quả thí nghiệm nén ...............................................................................51
3.5.2. Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm và khối lượng thể tích khơ (W và 𝛾𝑘) ..... 53
3.5.3. Kết quả thí xác định độ co khơ (ɛ ) ............................................................ 53
3.5.4. Kết quả thí ngiệm xác định cường độ uốn (𝑅𝑢) .........................................54
3.6. Kết luận chương 3 ..................................................................................................59
Chương 4 - TÍNH TỐN ÁP DỤNG GIẢI PHÁP VẬT LIỆU NHẸ GEO FOAM
CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐĂK XA ................................................................ 60
4.1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................60
4.2. Số liệu tính toán ......................................................................................................60


4.2.1. Mặt cắt ngang nền đường đầu Cầu Đăk Xa và kích thước sau Mố Cầu cần

tính tốn .........................................................................................................................60
4.2.2. Số liệu về địa chất .......................................................................................60
4.2.3. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu nhẹ khối đắp Geo Foam ............................. 60
4.2.4. Các chỉ tiêu cơ lý của nền đường đất đắp K95 ...........................................60
4.3. Tính tốn sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam cho nền đường đắp cao đầu Cầu Đăk Xa
.......................................................................................................................................60
4.3.1. Quy đổi tải trọng xe chạy sang chiều cao đất đắp ......................................60
4.3.2. Tính tốn độ lún của nền đường đắp đầu Cầu khi có sử dụng vật liệu nhẹ
Geo Foam ......................................................................................................................61
4.3.3. Tính tốn độ ổn định của nền đường đầu Cầu đắp cao khi sử dụng vật liệu
nhẹ cho Cầu Đăk Xa ......................................................................................................61
4.3.4. Tính tốn và bố trí các tấm Geo Foam vào trong thân nền đường đầu Cầu
đắp cao cho Cầu Đăk Xa ............................................................................................... 62
4.4. Kết quả tính tốn, kiểm tốn...................................................................................66
4.4.1. Kết quả tính lún của bài tốn Geo Foam ....................................................67
4.4.2. Kết quả tính lún của bài tốn là Cấp Phối Đất Đồi K95 ............................. 69
4.4.3. Kết quả tính độ ổn định đối với bài toán Geo Foam ..................................68
4.4.4. Kết quả tính độ ổn định của bài tốn là Cấp Phối Đất Đồi K95 .................68
4.4.5. Kết quả ứng suất tổng tính tốn khi trường đất đắp là Bê Tơng Nhẹ .........69
Geo Foam ..............................................................................................................69
4.4.6. Kết quả ứng suất tổng tính toán khi trường đất đắp là Cấp Phối Đất Đồi K95 69
4.4.7. Biểu đồ độ lún theo thời gian khi trường đất đắp là Geo Foam .................69
4.4.8. Biểu đồ độ lún theo thời gian khi trường đất đắp là Cấp Phối Đất ............70
Đồi K95.................................................................................................................70
4.5. Xây dựng quy trình cơng nghệ thi công .................................................................71
4.5.1. Khái niệm về thi công theo phương pháp lắp ghép ....................................71
4.5.2. Quy trình cơng nghệ thi cơng .....................................................................71
4.6. Kết luận chương 04 ................................................................................................ 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
PHỤ LỤC


TÓM TẮT
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NHẸ GEO FOAM
GIẢM LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐẮP CAO TRÊN ĐẤT YẾU VÀ TÍNH TỐN
ỨNG DỤNG CHO CẦU ĐĂK XA ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH
Học viên: Nguyễn Đức Tài
Chuyên nghành: Kỹ Thuật Xây Dựng
Cơng Trình Giao Thơng
Mã số: 8580205
Khóa: K36 – Trường Đại Học Bách Khoa – Đai Học Đà Nẵng
Tóm tắt: Lún đường dẫn sau mố Cầu là một sự cố khá phổ biến đối với các cơng trình Cầu
khơng những ở nước ta mà cả ở các nước phát triển. Việc phân tích các ngun nhân và tìm ra
giải pháp nhằm giảm lún nền đường đầu Cầu là cần thiết. Những nguyên nhân gây ra sự cố
được phân loại dựa theo các giai đoạn của chu kỳ dự án. Một trong những nguyên nhân dẫn
đến lún của nền đường đầu Cầu đó là nền đường đầu Cầu đắp quá cao trên nền đất yếu. Giải
pháp được đưa ra trong đề tài này là tác giải đã dùng vật liệu nhẹ Geo Foam để giảm lún nền
đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu, trong quá trình đi giải quyết vấn đề trên tác giả đã đưa ra
các giá trị thông số của vật liệu nhẹ Geo Foam như dung trọng, cường độ nén, độ co ngót....
của chúng. Từ đó tác giả đưa các thơng số trên vào mơ hình mơ phỏng bằng phần mềm Plaxis.
Và tính tốn sự ổn định của chúng trên nền đắp và so sánh trước khi sử dụng và sau khi sử
dụng. Sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam thay thế vật liệu đắp nền đường thông thường như cát,
đất chọn lọc là giải pháp nhằm giảm tải trọng gây lún lên nền đất yếu. Với công nghệ thi công
đơn giản, giá thành hợp lý, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, giải pháp dùng vật liệu nhẹ Geo
Foam (Bê Tông Nhẹ) trong xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu nói chung, hứa hẹn
được ứng dụng ngày càng rộng rãi.
RESEARCH USING MATERIALS LIKE GEO FOAM REDUCING THE HIGHFOUNDATION BANDS ON THE SOIL AND COMPUTING APPLICATIONS FOR
THE HO CHI MINH STREET BRIDGE BRIDGE

Abstract: Subsidence of the road behind the bridge abutment is a fairly common incident for
Bridge constructions not only in our country but also in developed countries. It is necessary to
analyze the causes and find solutions to reduce the subsidence of the bridge bed. The causes
of incidents are classified based on the stages of the project cycle. One of the causes leading
to the subsidence of the bridge head bed is the bridge embankment foundation which is too
high on soft ground. The solution proposed in this project is to use a lightweight Geo Foam
material to reduce the subsidence of the road base. High embankment on soft soil, in the
process of solving the problem, the author gave the values numbers of lightweight Geo Foam
materials such as their density, compressive strength, shrinkage .... Since then the author put
the above parameters into the simulation model by Plaxis software. And calculate their
stability on the embankment and compare before use and after use. Using lightweight Geo
Foam material instead of conventional road embankment materials such as sand and selected
soil is the solution to reduce the load causing subsidence on soft ground. With simple
construction technology, reasonable price, meeting the technical requirements, the solution
uses Geo Foam lightweight material (Lightweight Concrete) in the treatment of the
foundation of the embankment High embankment on soft soil in general, promising
Appointments are increasingly widespread.
Key words: GeoFoam, settlement, lightweight concrete, approaching road foundatinon.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

k
BT
BTN
BTXM
C
CPĐD
E
ɛ

HCM
HLVBX
KCAĐ
Ki
Rn
Ru
S
SC
Si
St
STT
TCVN
TTCB
TTGH
φ

: Dung trọng khô của Bê Tông Nhẹ
: Bê Tông
: Bê Tông Nhẹ
: Bê Tông Xi Măng
: Lực dính của đất
: Cấp Phối Đá Dăm
: Mô đuyn đàn hồi của vật liệu
: Độ co khô của Bê Tơng Nhẹ
: Hồ Chí Minh
: Hằn Lún Vệt Bánh Xe
: Kết Cấu Áo Đường
: Hệ số ổn đinh của nền đường đắp
: Cường độ nén của Bê Tông Nhẹ
: Cường độ uốn của Bê Tông Nhẹ

: Độ lún tổng cộng
: Độ lún cố kết
: Độ lún tức thời
: Độ lún sau thời gian t
: Số thứ tự
: Tiêu Chuẩn Việt Nam
: Trạng thái cân bằng
: Trạng thái giới hạn
: Góc ma sát trong của đất


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự cố tại vị trí tiếp giáp giữa đường và cầu đắp cao trên đất yếu (lún gãy, nứt, độ
cứng thay đổi đột ngột), dẫn đến hiện tượng ơ tơ bị xóc khi ra vào Cầu làm ảnh hưởng
đến độ êm thuận của người và hàng hóa trên xe, gây ra tai nạn Giao Thơng, giảm vận
tốc xe chạy và tăng chi phí duy tu bảo dưỡng cơng trình...v..v.. Ngồi ra lún nền đường
đầu Cầu tạo ra ma sát âm vừa làm giảm sức chịu tải cọc, vừa làm gia tăng áp lực
ngang lên mố, đây là dạng sự cố phổ biến, không chỉ xuất hiện riêng tại Việt Nam mà
ngay cả quốc gia phát triển.
Hiện nay, đường HCM từ lý trình Km1354+686m đến Km1407+209m có trên 25
điểm lún nền đường đầu Cầu. Tuyến đường này đã được đưa vào sử dụng hơn 10 năm,
dưới tác dụng của tải trọng nền đắp cao cũng như tải trọng xe chạy đã làm cho tuyến bị
lún và nứt. Đặc biệt là tại các đoạn Cầu Đăk Xa thuộc xã Phước Đức, đoạn đầu Cầu
Kà Tôi 1, Kà Tôi 2...ở xã Phước Năng, nền đường tại lý trình Km1351+452m...thuộc
huyện Phước Sơn, Tỉnh Quảng Nam. Sự cố kết xảy ra khá nhanh với đất có thành phần
hạt như cát và sỏi sạn.
Trong quá trình khảo sát thực tế cũng như nghiên cứu các tài liệu liên quan thì
nền đường nơi đây đắp quá cao ở trên nền đất yếu. Nên đó cũng là nguyên nhân, cơ

chế gây lún nền đường, đối với xử lý nền đường đắp cao trên đất yếu thì có nhiều
nhóm giải pháp được đưa ra để xử lý như đệm cát, cọc cát, nén trước bằng tải trọng
tĩnh, giếng cát, gia cố nền bằng bấc thấm. Song nơi đây là khu vực miền núi, địa hình
đi lại khó khăn cho việc vận chuyển vật liệu để thi công, cũng như việc ứng dụng vật
liệu nhẹ Geo Foam cho ổn định nền đường còn hạn chế, để cho phù hợp với điều kiện
địa chất tại khu vực, vừa đảm bảo giá thành hợp lý, tiến độ rút ngắn, khả năng triệt tiêu
lún của nền đường, vì vậy tác giả đề xuất ứng dụng vật liệu nhẹ Geo Foam vào việc
giảm độ lún cho nền đường đắp cao trên đất yếu ở Tỉnh Quảng Nam là cần thiết và cấp
bách để ứng dụng các giải pháp xử lý ổn định nền đường đắp cao bền vững một cách
hiệu quả. Sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam thay thế vật liệu đắp nền đường thông
thường như cát, đất chọn lọc… nó khơng chỉ có ý nghĩa xử lý lún, sạt lở và nứt hiệu
quả cho vị trí nghiên cứu mà cịn cho các vị trí khác trên địa bàn tỉnh Quảng Nam.
2. Mục tiêu của đề tài
- Khảo sát, hệ thống đầy đủ thực trạng, phân tích nguyên nhân, cơ chế gây ra lún,
nứt mặt đường đầu Cầu và sạt lở trên tuyến đường HCM đoạn qua huyện Phước Sơn.
- Đề xuất và tính tốn kết cấu giải pháp nền đường bằng vật liệu nhẹ Geo Foam
để giảm độ lún và tăng ổn định nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu, tại điểm vị trí
lún và nứt trên nền đường đầu Cầu Đăk Xa mà tác giả đang nghiên cứu.
- Kế thừa các phương pháp chống lún, và xử lý ổn định mái dốc ở Việt Nam và
thế giới, đề xuất giải pháp vật liệu nhẹ Geo Foam cho nền đường đắp cao trên đất yếu


2
để giảm tải trọng nền đắp, vật liệu thân thiện với mơi trường, khơng chiếm dụng diện
tích nền mặt đường và mang lại hiệu quả cao.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
Vật liệu nhẹ Geo Foam cho nền đường đắp cao trên đất yếu của tuyến đường Hồ
Chí Minh từ Km1354+686m đến Km1407+209m (L=53,9Km) thuộc địa phận Huyện
Phước Sơn-Tỉnh Quảng Nam.

- Phạm vi nghiên cứu:
Nền đường hai đầu Cầu Đăk Xa tại lý trình: Km308+597,08m của xã Phước
Đức-Huyện Phước Sơn-Tỉnh Quảng Nam và tuyến đường HCM đoạn qua Khâm ĐứcĐăk Zôn.
4. Phương pháp nghiên cứu
Khảo sát hiện trạng và phân tích đánh giá nguyên nhân lún của nền đường đầu
Cầu tại các cơng trình Cầu mà tuyến đi qua.
Thu thập các tài liệu liên quan đến vật liệu nhẹ Geo Foam cũng như những giải
pháp thiết kế và các cơng nghệ thi cơng góp phần nhằm nâng cao độ ổn định và cải
thiện độ êm thuận nền đường đầu cầu trong các cơng trình Cầu.
Thu thập các số liệu địa chất khu vực xây dựng cơng trình, tài liệu về Cầu Đăk
Xa, tính tốn và áp dụng vật liệu nhẹ Geo Foam để đưa ra giải pháp xử lý phù hợp cho
nền đường Đầu Cầu.
Luận văn kết hợp giữa phân tích lý thuyết cùng với phương pháp tính tốn mơ
phỏng trên phần mềm Plaxis để đưa ra biện pháp xử lý hiệu quả nền đắp cao đường
đầu Cầu Đăk Xa.


3
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ LÚN CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU
1.1. Các dạng lún của đường đầu Cầu
Trong những năm vừa qua, rất nhiều cơng trình Cầu ở nước ta bị sự cố lún đường
dẫn đầu Cầu sau mố. Dưới tác dụng của tải trọng xe chạy và trọng lượng bản thân của
nền đắp cao, nền đường đầu Cầu sẽ bị biến dạng và làm cho nền đường bị lún và dẫn
đến nứt mặt đường đầu Cầu. Trong nhiều trường hợp tuy các tải trọng trên tác dụng
chưa đạt đến giới hạn về cường độ nhưng đất nền đã bị biến dạng quá lớn làm ảnh
hưởng đến sự làm việc bình thường của các bộ phận mố Cầu.
Vì đất là một vật thể phức tạp nên biến dạng của nó phụ thuộc vào thể tích lỗ
rỗng (nén, nở..) cũng như sự phụ thuộc vào tính chất biến dạng của bản thân các thành
phần hợp thành đất (tính từ biến của cốt đất, tính nén của nước lỗ rỗng và khí). Các
dạng phá hoại và dẫn đến lún khác nhau của nền đường đầu Cầu.

- Theo TCCS 07:2013/TCĐBVN đối với mặt đường nhựa thì có 2 dạng lún:
+ Lún vệt bánh xe:

Hình 1.1. Hình ảnh lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN
Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) là một biến dạng và hư hỏng áo đường
trên Bê Tông Nhựa (BTN). Đây là các dải lún theo vệt bánh xe ở những làn đường
phần xe chạy. Hiện tượng này xuất hiện khi ứng suất cắt do tải trọng thẳng đứng của
xe cộ gây ra trong tầng mặt đường nhựa, tầng móng hoặc nền đường vượt quá khả
năng chống cắt trượt của vật liệu.
HLVBX cơ bản được chia làm 3 dạng: lún trên bề mặt BTN, lún trong lớp móng
của kết cấu áo đường (KCAĐ) và kết hợp cả 2 yếu tố trên.
+ Lún lõm cục bộ:


4

Hình 1.2. Hình ảnh lún lõm cục bộ trên mặt đường BTN
- Đối với mặt đường Bê Tông Xi Măng (BTXM) thì lún thường là cập kênh,
chênh lệch cao độ giữa các tấm, uốn vồng tấm...

Hình 1.3. Hình ảnh chênh lệch giữa các tấm BTXM do lún gây ra
1.2. Các giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu
1.2.1. Nguyên nhân xảy ra lún nền đường đầu Cầu [6,7]
Nguyên nhân gây lún nền đường đầu Cầu được giải thích như là một vấn đề
đơn giản. Nền đắp cao của đường đầu Cầu lún nhanh hơn Cầu do đất bị nén xuống
nhanh hơn so với mố Cầu trên nền móng sâu gần như khơng lún. Tuy nhiên, thực tế
việc lún đường đầu Cầu là một vấn đề phức tạp hơn, xảy ra do nhiều yếu tố bao
gồm độ chặt đầm nén, loại vật liệu sử dụng, hệ thống thoát nước, chiều cao nền
đắp, mật độ và tải trọng lưu thông, chế độ thủy nhiệt, và sự lún xuống của bản thân
nền đất dưới lớp đắp mới.

Sau đây là ảnh phác họa về các nguyên nhân khác nhau đến việc hình thành lún
đường dẫn đầu Cầu.
Briaud và các cộng sự [31] (1997), đã tóm tắt các nhân tố khác nhau gây ra hiện
tượng lún nền đường đầu Cầu. Những nhân tố này được liệt kê theo nhóm và được sắp
xếp theo thứ tự mà chúng góp phần vào hiện tượng lún nền đường dẫn vào Cầu.
+ Sự đầm nén kém của nền đất đắp sau mố.
+ Lún của đất nền và đất đắp nền đường.
+ Thoát nước kém, loại mố Cầu.


5
+ Giải pháp thiết kế hay nền đường đắp cao trên nền đất yếu.

Hình 1.4. Hình ảnh nguyên nhân khác nhau dẫn đến lún nền đường đầu Cầu
(Briaud-1997)
- Tại các cơng trình Cầu khu vực đồng bằng sơng Cửu Long [6]:

Hình 1.5. Lún lệch tại đường dẫn Cầu vượt Tân Cảng (TPHCM)
Nguyên nhân do đường dẫn đầu Cầu này đắp trên nền đất yếu.

Hình 1.6. Sự thay đổi đột ngột độ cứng nền đường tại vị trí tiếp giáp


6
Nguyên nhân do độ cứng của nền thay đổi đột ngột về biến dạng, độ cứng của
nền và Cầu là khác nhau, nên cũng dẫn đến mất ổn định và lún.

Hình 1.7. Mố Cầu bị dịch chuyển
Ngồi ra do các hiệu ứng nhiệt độ, phanh hãm xe...làm cho mố Cầu bị chuyển vị
dọc về phía kết cấu nhịp.

- Một số hình ảnh bắt gặp ở một số Cầu nhỏ trên đường cao tốc Láng-Hịa Lạc,
Pháp Vân-Cầu Giẽ [6].

Hình 1.8a. Đường dẫn lên Cầu vượt
Hình 1.8b. Lún mố Cầu
(Cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh)
(Cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh)
Nguyên nhân: Sử dụng vật liệu đắp nền đường đầu Cầu khơng thích hợp.
1.2.2. Các giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu
Có rất nhiều giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu và đã được
áp dụng vào thực tế [4] như:
- Đắp theo giai đoạn;
- Làm bệ phản áp;
- Phương pháp gia tải trước;
- Phương pháp giảm tải trọng nền đắp;
- Dùng vải hoặc lưới địa kỹ thuật;


7
Sau đây là tác dụng, ưu nhược điểm của mỗi loại giải pháp công nghệ xây dựng
nền đắp trên đất yếu [4]:
Bảng 1.1. Tác dụng ưu-nhược điểm của mỗi loại giải pháp công nghệ xây dựng nền
đắp trên đất yếu
Các giải pháp chỉ tác động đến nền đắp
Tác dụng của mỗi giải pháp
và ưu nhược điểm của chúng Đắp theo Bệ phản áp
giai đoạn

Tác
dụng

Ưunhược
điểm

1
Tăng mức độ ổn định
của nền đắp trong giai
đoạn thi công
Tăng mức độ ổn định
sau khi đắp xong
Giảm độ lún
Giảm chuyển vị ngang
của đất yếu và lực đẩy
ngang
Tăng nhanh độ lún cố
kết
Rút ngắn thời gian đối
với từng giai đoạn thi
cơng

2

3

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Chi phí

ít

Thời gian thi cơng
Mức độ phức tạp của
cơng nghệ

Lâu
Đơn giản

Đơn giản

Trung
bình (cần
có thời
gian)

Trng bình
(phải có
mặt bằng)

Ít

Ít

Dễ

Dễ

Khả năng gặp rủi ro
trong thi cơng
Khả năng kiểm sốt
chất lượng thi cơng

4

x

Trung bình

(có mặt
bằng)
Nhanh

Tính khả thi và điều
kiện áp dụng

Gia tải
trước

Dùng vải
Giảm tải hoặc lưới
trọng đắp địa kỹ
thuật
5
6

ít
Lâu
Đơn giản
Trung
bình (cần
có thời
gian)
Trung
bình
Dễ

Trung
bình đến

nhiều
Nhanh
Trung
bình

Trung
bình
Nhanh
Đơn giản

Trung
bình

Dễ

Ít

Ít

Trung
bình

Dễ


8
Nhìn vào bảng 1.1 ta có thể thấy có những giải pháp đơn giản nhưng lại có nhiều
tác dụng, chẳng hạn như giải pháp thay đất, trong khi đó một số giải pháp cơng nghệ
chỉ có một số mặt tác dụng nào đó.
Việc đánh giá theo các tiêu chí ưu - nhược điểm nêu trong bảng 1.1 chỉ là tương

đối trong một điều kiện nào đó. Cách đánh giá này có thể thay đổi tùy theo chiều cao
nền đắp và chiều dày lớp đất yếu phía dưới nền đắp.
Theo kinh nghiệm của các nước thường kết hợp sử dụng 2-3 phương pháp giải
pháp cơng nghệ nói trên để đạt được mục tiêu xử lý.
1.2.3. Các tiêu chí và nguyên tắc lựa chọn cho từng giải pháp xử lý cho nền
đường đắp trên đất yếu
1.2.3.1. Tiêu chí
Khi lựa chọn cho từng giải pháp thì cần chú ý các tiêu chí sau đây:
+ Khả năng thực hiện tại chỗ như điều kiện về vật liệu, thiết bị, tay nghề.
+ Tác động của q trình thi cơng đến mơi trường xung quanh.
+ Thời hạn thi cơng tối đa có thể.
+ Có đáp ứng được các yêu cầu khai thác sử dụng lâu dài hay khơng.
+ Chi phí đắt hay rẻ.
+ Tác động mơi trường của từng giải pháp như: điều kiện giao thông địa phương
qua lại, điều kiện về giải phóng mặt bằng, chỗ đổ thải, tác động đến các nguồn nước,
khả năng chống bụi và gây chấn động trong quá trình thi công đối với khu vực dân cư
xung quanh.
1.2.3.2. Nguyên tắc lựa chọn cho từng giải pháp công nghệ
- Trước hết nên đề cập các giải pháp đơn giản (tránh tuyến ra vùng đất yếu có bề
dày nhỏ hoặc khơng có đất yếu, đắp trực tiếp hoặc chỉ tác động đến bản thân nền
đắp...), tiếp đó là các giải pháp xử lý nông rồi đến các giải pháp xử lý sâu.
- Căn cứ vào các chỉ tiêu nêu trên tiến hành so sánh kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn
phương án có tổng chi phí xây dựng và khai thác rẻ và đáp ứng mọi yêu cầu.
1.2.4. Nguyên lý và xu thế phát triển của mỗi loại giải pháp công nghệ
1.2.4.1. Giải pháp đắp trực tiếp và đắp dần theo giai đoạn
- Đắp trực tiếp trên đất yếu chỉ đảm bảo ổn định được khi chiều cao đất đắp (bao
gồm các phần đắp dự phòng lún) ≤ chiều cao đắp giới hạn 𝐻𝑔ℎ . Do vậy để áp dụng
được phương pháp này phải tính dự báo độ lún tổng cộng và phải xác định 𝐻𝑔ℎ tùy
thuộc vào sức chống cắt ban đầu và bề dày tầng đất yếu.
- Để xác định 𝐻𝑔ℎ một cách nhanh chóng, ngồi việc sử dụng các phương trình

tính tốn ổn định đã được lập sẵn như chương trình Geo-Slope...rất nhiều các tác giả
đã tính và lập sẵn các toán đồ tiện dụng để tra 𝐻𝑔ℎ tùy theo các yếu tố nói trên (tốn đồ
Taylor, Madel Salecon....Rõ ràng là khi đất đắp cao và độ lún lớn thì không thể áp
dụng cách đắp trực tiếp được.


9
- Đắp dần theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) là lợi dụng tối đa quãng thời gian thi
công cho phép để tăng chiều cao đất đắp trực tiếp lên trị số 𝐻𝑔ℎ . Theo cách này đợt
đắp đến 𝐻𝑔ℎ gọi là giai đoạn I, tiếp đó duy trì tải trọng đắp trong một thời gian 𝑡1 nhất
định để chờ đất yếu phía dưới cố kết (tức là chờ cho sức chống cắt của đất yếu tăng
thêm theo mức độ cố kết đạt được trong thời gian 𝑡1 ) nhờ đó có thể tăng chiều cao đắp
lên đến 𝐻𝑔ℎ𝐼𝐼 (Chiều cao đắp giới hạn sau khi đắp đến 𝐻𝑔ℎ và chờ một thời gian là 𝑡1 ).
Đến đây lại có thể chờ để đắp giai đoạn III lên 𝐻𝑔ℎ𝐼𝐼𝐼 . Trong q trình đắp để tăng độ
an tồn thi cơng, nhiều tư vấn nước ngoài đã khống chế tốc độ đắp trung bình là
5cm/ngày trong một số dự án đường qua vùng đất yếu.
- Giải pháp này rõ ràng là bị khống chế bởi quãng thời gian chờ cho phép (phụ
thuộc vào cách tính tốn dự báo cố kết U=f(t) = f(

𝐶𝑉 .𝑡
2
𝐻𝑑𝑦

) và hiện còn một số tồn tại.

1.2.4.2. Giải pháp gia tải trước hay còn gọi là gia tải tạm thời
+ Nguyên lý của giải pháp này là đắp thêm một chiều cao đắp vượt quá chiều cao
đắp thiết kế và duy trì trong một thời gian t để nhờ đó tạo ra một độ lún sau thời gian t
bằng độ lún cần đạt được đối với nền đắp thiết kế, sau khi đạt được mục tiêu này thì dỡ
bỏ phần đắp thêm đó.

+ Để có hiệu quả thì theo kinh nghiệm các nước, chiều cao đắp thêm khơng được
nhỏ q (thường thì 2-3m) và thời gian duy trì tải trọng đắp thêm này ít nhất là 6 tháng.
1.2.4.3. Giải pháp dùng vải, lưới địa kỹ thuật [24]
+ Nguyên lý của giải pháp này là dùng vải, lưới địa kỹ thuật làm cốt tăng cường
ở đáy nền đáy nền đắp, khu vực tiếp xúc giữa nền đắp và đất yếu. Do bố trí cốt như
vậy khối trượt của nền đắp (nếu xảy ra) sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng thêm
mức độ ổn định cho nền đắp.
+ Xu thế phát triển giải pháp này là sử dụng các loại lưới địa kỹ thuật để tăng ma
sát giữa đất yếu và lưới.

Hình 1.9. Bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp


10
1.2.4.4. Giải pháp dùng tầng đệm cát [24]
+ Bố trí tầng đệm cát nhằm tạo điều kiện cho nước cố kết từ phía dưới thốt
nhanh ra hai bên nền đắp. Đây có thể xem là một giải pháp khơng thể thiếu trong các
công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu dựa trên nguyên lý thoát nhanh nước lỗ rỗng
trong đất yếu. Thường chỉ dùng giải pháp này một mình khi chiều sâu lớp đất yếu nhỏ
dưới 6m, đối với các trường hợp khác thường kết hợp sử dụng với giải pháp bố trí các
phương tiện thốt nước thẳng đứng và lúc đó tầng đệm cát phải phủ kín phạm vi có bố
trí giếng cát, bấc thấm...

Hình 1.10. Xử lý nền đất yếu bằng tầng đệm cát
+ Vật liệu tầng đệm cát có thể bằng cát thơ, cát vừa hoặc cuội sỏi, và phải bố trí
rộng hơn đáy nền đắp 1-1,5m và phải có giải pháp chống ứ trong quá trình thấm.
+ Xu thế phát triển của tầng đệm cát là tiết kiệm cát và tiệm vật liệu thay thế cát.
1.2.4.5. Giải pháp sử dụng các phương tiện thoát nước thẳng đứng
+ Ý tưởng của giải pháp này là để tăng nhanh quá trình cố kết của đất yếu dưới
tải trọng nền đắp, do có túi vải địa kỹ thuật bọc kín cát nên duy trì đường thốt nước

thẳng đứng liên tục và tin cậy từ dưới lên đến tầng đệm cát bất chấp sự xô đẩy của bùn
hoặc đất yếu trong quá trình cố kết dưới tác dụng của tải trọng nền đắp.

Hình 1.11. Đường kính tương đương của bấc thấm dùng cho giải pháp thoát nước
thẳng đứng theo Indraratna và nnk- 2005


11
+ Việc thi cơng vẫn sử dụng cách đóng ống thép có mũi ống mở khi rút ống lên
sau khi nhồi đầy cát vào trong túi được thả trước trong ống thép, việc sử dụng giải
pháp này vẫn còn nhiều tồn tại.
+ Phương pháp dự báo cố kết tổng hợp U=f(𝑈𝑣 , 𝑈ℎ ) trong trường hợp chiều sâu
đóng giếng cát hoặc cắm bấc thấm không đồng nhất với vùng gây lún.
1.2.4.6. Giải pháp giảm nhẹ tải trọng nền đắp cao và giảm nhẹ tác động lên mố
Cầu lân cận [4]
+ Phương pháp này là nhằm mục đích là thay tải trọng nền đắp cao bằng vật liệu
nhẹ hơn để giảm tải trọng xuống nền đất yếu.
+ Ở Việt Nam hiện nay dùng vật liệu nhẹ (Geo Foam) là Bê Tơng Nhẹ có tỷ
trọng khơ từ (0,7-1,1T/m3), và ở các nước giải pháp thường được dùng là:
Dùng tro bay của nhà máy nhiệt điện để đắp nền trên đất yếu. Để dễ đầm nén nên
dùng loại tro bay có cỡ hạt từ 0,001-2mm, trong đó lượng hạt <0,074mm nên chiếm
dưới 45% và phải có lượng tổn thất khi nung là dưới 12%, loại này thường có dung
trọng khơ là (0,9-1,2T/m3 và tỉ trọng 2,1-2,2T/m3), lực dính và góc nội ma sát theo kết
quả cắt phẳng tương ứng độ chặt 95% ở trạng thái bảo hòa là C=6-20KPa và φ=14330. Trị số mơ đuyn đàn hồi có thể lấy từ 25-30MPa.
Dùng các miếng Polistiren có kích thước 0,6x1,25x0,5m xếp thành nền đường,
trên đỉnh nền nên rải một lớp Bê tông cốt thép dày 10cm để làm tầng bảo vệ và phân
bố đều áp lực. Các lớp móng áo đường đặt lên lớp BTCT này.
Ở nhiều nước đã dùng cách xếp ống cống (vng hoặc trịn) để giảm tải trọng
nền đắp cao, nhất là tại khu vực đầu Cầu và có thể b trớ nhiu tng cng.

nền đ-ờng đắp

cống vuông

mố cầu

nền đ-ờng đắp

mố cầu

cống tròn

Hỡnh 1.12. Xp ng cng sau m Cu để giảm tải trọng nền đắp sau mố
Để tăng ổn định và giảm lực đẩy của nền đắp vào móng mố Cầu có thể dùng giải
pháp làm bệ phản áp trước mố phía sơng hoặc đóng thêm cọc phía sau mố.
Về nguyên tắc, mỗi phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi sử dụng thích
hợp, đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng. Do đó, căn cứ vào điều kiện
cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi cơng và kinh
nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháp hợp lý nhất.


12

h1

1/1

,5

1-2m

1/1

h2

1/1

,75

,75

1-2m

1/1

,5

1.3. Đặc điểm của nền đường đắp cao và và lún khu vực miền núi
+ Đặc điểm của nền đường đắp cao là dễ mất ổn định tính tồn khối, tức là dễ bị
phá hoại hay biến dạng. Khi chiều cao đắp H≥6m thì độ dốc ta luy tùy thuộc loại vật
liệu đắp, phần dưới độ dốc cấu tạo thoải hơn với độ dốc mái ta luy 1/1,75 và phần trên
(h=6-8m) đắp thông thường với độ dốc ta luy 1/1,5, giữa phần dưới và phần trên phải
có bậc rộng 1-2m.

Bn

Hình 1.13. Cấu tạo và đặc điểm của nền đường đắp cao
+ Nền đường đắp cao thường khơng đảm bảo có đủ cường độ, tức là không đủ độ
bền khi chịu cắt trượt và bị biến dạng dưới dạng tích lũy khi chịu tác dụng của tải
trọng xe chạy và kết cấu áo đường dễ bị phá hoại.

+ Nền đường đắp cao thường không đảm bảo ổn định về cường độ, cường độ dễ
thay đổi theo thời gian, khí hậu, thời tiết bất lợi.
+ Không đủ độ bền khi chịu cắt trượt và dễ bị biến dạng dưới tác dụng của tải
trọng xe chạy hoặc trọng lượng của bản thân nền đắp.
1.4. Giải pháp công nghệ vật liệu nhẹ Geo Foam
1.4.1. Định nghĩa
Vật liệu Geo Foam là thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các sản phẩm
trong địa kỹ thuật được làm bằng vật liệu nhẹ, bọt xốp, nó được sử dụng ít nhất từ
những năm 1960, thuật ngữ này tương đối mới, là loại vật liệu nhẹ có tỷ trọng nhỏ,
trọng lượng thể tích khơng lớn, bao gồm tổng hợp nhiều cốt liệu, trong đó chất tạo bọt
là thành phần cốt liệu chính. Đặc tính chủ yếu là nhẹ, giảm trọng lượng lớn hơn nhiều
nhưng vẫn đảm bảo cường độ so với các loại vật liệu thông thường khác. Vật liệu này
mật độ có khi thấp tới 10Kg/m3 ít hơn 1% so với vật liệu đất đá thông thường, tuy vậy
độ cứng và cường độ của nó vẫn đam bảo chịu tải cho các phương tiện giao thông.
Đối với nền đường đắp cao nhằm giảm độ lún của nền đường và cũng như giảm
tải trọng nền đắp, tác giả dùng giải pháp vật liệu nhẹ Geo Foam đó là Bê Tông Bọt là
dạng Bê Tông Nhẹ. Theo tiêu chuẩn TCVN 9029:2017 thì Bê Tơng Bọt (FCB) là loại


13
Bê Tơng (BT) có khối lượng thể tích khơ nhỏ hơn 1800Kg/m3, bao gồm Bê Tông cốt
liệu nhẹ, các loại Bê Tơng tổ ong như Bê Tơng Bọt, BT khí khơng chưng áp, BT khí
chưng áp (AAC). Có cấu trúc rỗng được hình thành từ một số lượng lớn các lỗ rỗng
nhân tạo, phân bố một cách đồng đều trong khối sản phẩm, được hình thành bằng
phương pháp tạo bọt.
Geo Foam có thể được chế tạo để có khả năng chịu nén cao, do đó để sử dụng
hiệu quả tính năng trên thường người ta đặt Geo Foam sau các cấu kiện cứng như sau
mố Cầu. Từ đó làm giảm tải được cấu trúc.
1.4.2. Giới thiệu về Bê Tông Bọt (FCB) sản phẩm của Geo Foam và sơ lược về
sự hình thành và phát triển

- FCB được dùng trong nhiều hạng mục trong cơng trình xây dựng dân dụng từ
móng nhà, sàn nhà, cơng trình Giao Thơng, Cầu đường, thủy lợi, có thể dùng dưới
dạng khối viên đúc sẵn hay đổ tại chỗ trực tiếp.
- Năm 1937, tại Mỹ đã sử dụng FCB trong xây dựng Cầu San-Francio-Oaklan,
khách sạn Lost-Angiolet đã sử dụng tới 38000m3 BT keramzit, nhờ đó mà khối lượng
kết cấu giảm đi 33500 tấn, giảm được 15% tổng chi phí xây dựng [9].
- Những năm 20 của thế kỷ trước, tại Pháp, Bê Tông Nhẹ đã được sử dụng xây
dựng khách sạn Park-Plaza trên phố Lours. Tại Sidney cũng đã xây dựng ngôi nhà 50
tầng cao 184m bằng Bê Tơng Nhẹ. Ngồi ra cơng nghệ sử dụng BTN còn phải kể tới
những nước phát triển về lĩnh vực này như Đức, Nhật và các nước khác.
- Từ năm 1930 đến năm 1945 Bê Tông Nhẹ được sử dụng rộng rãi ở các nước
cộng hịa thuộc Liên Xơ, ở Nga. Năm 1949 -1950 được bắt đầu sử dụng cho các cơng
trình thủy lợi.

Hình 1.14. Hình ảnh cho khối Geo Foam EPS
Trong những năm 1950-1973 tại nước cộng hòa Acmênia đã sử dụng tới 2 triệu
m3 Bê Tông Nhẹ trong các cơng trình thủy lợi.
- Năm 1958, ở Liên Xô cũ đã nghiên cứu và sử dụng Bê Tông Nhẹ Keramzit để
xây dựng Cầu. Trong 10 năm tiếp theo đã xây dựng 33 cây Cầu với 10.000m3 BT. Từ
năm 1961, đã sản xuất Bê Tơng Nhẹ Keramzit có cường độ chịu nén đạt từ 50-


14
75daN/cm2 với khối lượng thể tích từ 900-1200Kg/m3 cho các cơng trình. Vào những
năm của thập kỷ 60, thế kỷ XX người ta đã sản xuất cốt liệu rỗng trên cơ sở tro xỉ
nhiệt điện như sỏi tro vê viên, cốt liệu Agloporit [9].
- Ở trong nước việc nghiên cứu Bê Tông Bọt đã được nhiều nhà khoa học quan
tâm. Viện vật liệu xây dựng có nghiên cứu của Nguyễn Văn Chiến, Nguyễn Thanh
Tuấn, Nguyễn Văn Chánh, Nguyễn Hoàng Đạt, Nguyễn Tuấn Nam, Nguyễn Như
Quý....Các nghiên cứu ở Việt Nam về Bê Tông Bọt chủ yếu tập trung giải quyết mối

quan hệ giữa cường độ nén và khối lượng thể tích, có một vài nghiên cứu có đề cập
đến việc sử dụng phụ gia trong chế tạo FCB, nhưng chưa có tài liệu nào cơng bố
nghiên cứu về FCB tính năng cao [1].
- Năm 1996 Miki đã tóm tắt cơng trình ban đầu của mình về liên quan đến bọt
xốp EPSblock được sản xuất bởi Hashimoto năm 1994. Để sử dụng xây dựng công
viên Kiba ở Tokyo, Nhật Bản.
- Geo Foam đã được sử dụng thành cơng trên tồn thế giới và phải kể đến các
nước Na Uy, Hà Lan, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức và Malaysia. Ở Na Uy được sử dụng
đầu tiên vào năm 1965 vào các dự án đường bộ và kè năm 1972 (Frydenlund and
Aaboe 2001). Ở Hà Lan được bắt đầu vào năm 1970 (Van Dorp 1988). Ở Malaysia
được dùng đầu tiên năm 1992 (Mohamad 1996) [34,37,38].
- Chất tạo bọt: Trước kia sử dụng chủ yếu chất tạo bọt từ keo nhựa thơng, gần
đây có thêm lựa chọn sử dụng chất tạo bọt do nhập khẩu từ nước ngồi.
1.5. Các phương pháp tính tốn ổn định cường độ của nền đường đắp trên
đất yếu
1.5.1. Giới thiệu và khái niệm về đất yếu
- Về chỉ tiêu cơ lý, đất yếu là các loại đất có hệ số rỗng ɛ0 lớn, độ ẩm tự nhiên
lớn (thường bão hòa nước) sức chống cắt τ (c, φ) nhỏ, sức chịu tải nhỏ, tải trọng giới
hạn chịu được nhỏ, đất dễ bị phá hoại làm cho nền đắp ở trên mất ổn định (do lún, lún
không đều do trượt trồi).
- Các loại đất yếu như: Đất sét trầm tích ɛ0 >1,5 (nếu là sét), ɛ0 >1 (nếu là á sét),
độ ẩm thiên nhiên xấp xỉ 𝑊𝑛ℎ : C<0,1-0,2 (kG/cm2), φ=0-100 . Với than bùn còn yếu
hơn ɛ0 =3-15, C=0,01-0,04 (kG/cm2), tgφ=0,03-0,07.
- Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng
nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên để xây dựng cơng trình. Đất yếu là một
loại đất khơng có khả năng chống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó lún tùy thuộc vào quy
mô tải trọng. Khi thi công các cơng trình xây dựng gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc
vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của cơng trình mà người ta dùng
phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ
lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình.

- Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều cơng trình bị lún, sau khi xây dựng trên
nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, khơng đánh giá chính xác


15
được các tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền
móng phù hợp. Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, địi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa
kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố,
hư hỏng của cơng trình khi xây dựng trên nền đất yếu.
- Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu
(chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phịng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các
giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn.
Một số đặc điểm của đất yếu:
+ Đa số các nhà nghiên cứu gọi đất yếu là những đất có sức chịu tải bé và có khả
năng chịu lực vào khoảng (0,5-1,0) Kg/cm2, ít khi lớn hơn và có tính lún (a>0,1
daN/cm2), nếu khơng áp dụng các biện pháp xử lý thì việc xây dựng gặp nhiều khó
khăn hoặc khơng thể thực hiện được.
+ Đất yếu hầu như hồn tồn bão hịa nước, và thường có hệ số rỗng lớn (e>1) và
độ sệt lớn (B>1).
+ Trong thực tế xây dựng ở nước ta thường gặp nhiều nhất là đất sét yếu bão hịa
nước và có Mơ đuyn tổng biến dạng bé (E<50 kG/cm2) và trị số sức chống cắt bé và
không đáng kể (thường < 100 , c<0,1 daN/cm2).
+ Hàm lượng nước trong đất cao, đất bão hòa nước. Thường bao gồm các loại đất
sét mềm có nguồn gốc ở nước, thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét.
Các loại cát hạ nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn
hóa...chúng rất đa dạng về thành phần khống vật, nhưng thường giống nhau về tính
chất cơ lý và chất lượng xây dựng.
1.5.2. Các phương pháp tính tốn ổn định của nền đường đắp trên đất yếu
Có thể dùng một trong hai phương pháp sau đây để kiểm tra ổn định nền đắp trên
đất yếu.

a. Phương pháp cân bằng giới hạn
Để đánh giá ổn định của nền đường đắp trên đất yếu, về mặt lý thuyết hiện nay
tồn tại nhiều phương pháp tính. Đặc điểm của phương pháp cân bằng giới hạn là
khơng căn cứ trực tiếp vào tình hỉnh cụ thể của tải trọng và tính chất cơ lý của đất đắp
để quy định mặt trượt cho mái dốc. Mà xuất phát từ kết quả quan trắc lâu dài các mặt
trượt của nền đắp trong thực tế để đưa ra giả thuyết đơn giản hóa về hình dạng mặt
trượt rồi từ đó nêu lên phương pháp tính tốn, đồng thời xem khối trượt như là một vật
thể rắn ở trạng thái cân bằng giới hạn.
+ Các giả thuyết tính tốn:
Để lập phương trình cân bằng giới hạn của khối đất trượt các tác giả như: K.E.
Peteecxơn, W.Fellenius, Bishop, Sokolovski, K.Terzaghi đều dựa vào công thức của
A.C.Coulomb (Định luật Mohr-Coulomb) để xác định ứng suất cắt [20]
S=C+𝜎𝑛 .tgφ (1.1)
hoặc
S=C+(𝜎𝑛 -u).tgφ (1.2)


16
Trong đó:
S: Ứng suất cát giới hạn tại điểm bất kỳ trên mặt trượt ở TTCB giới hạn.
𝜎𝑛 : Ứng suất pháp giới hạn (vng góc với mặt trượt) ở TTCB giới hạn.
C: Lực dính đơn vị của đất ở TTGH ứng với hệ số ổn định của mái dốc đắp.
φ: Góc ma sát trong của đất ứng với TTGH của đất.
u: Áp lực nước lỗ rỗng
Phương trình CBGH được xác định dựa trên các giả thuyết:
+ Đất được xem như vật liệu tuân theo định luật Mohr-Coulomb.
+ Hệ số ổn định (hệ số an toàn) như nhau cho tất cả các điểm
trên mặt trượt
+ Trạng thái CBGH chỉ xảy ra trên mặt trượt.
a.1: Phương pháp phân mảnh cổ điển

Phương pháp phân mảnh cổ điển được tính theo sơ đồ ở bên dưới và hệ số ổn định
𝐾𝑖 (Bỏ qua động đất) ứng với một mặt trượt có tâm 𝑂𝑖 được xác định theo cơng thức:

O

r
5

1

f

2
q

3

4

Hình 1.15. Sơ đồ phân mảnh với mặt trượt tròn
Chú dẫn:
1. Nền đắp
2. Lớp 1
3. Lớp 2 (đất yếu)
4. Cung trượt
5. Mảnh i

𝐾𝑖 =

∑𝑛

𝑖=1(𝑐𝑖 𝑙𝑖 +𝑄𝑖.cos 𝛼𝑖 .tan 𝜑𝑖 +𝐹(𝑌/𝑅𝑖 ) )
∑𝑛
𝑖=1(𝑄𝑖 .sin 𝛼𝑖 )

(1.3)

Trong đó:
+ Lớp 1: Là nền đắp và có thể bao gồm tầng đệm cát mỏng, trên đó có lớp vải
địa kỹ thuật hoặc có thể gặp một tầng đất mỏng khơng yếu lắm.
+ Lớp 2: Là lớp đất yếu có chiều dày lớn.