Nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lí nền đất yếu áp dụng cho tuyến đê la giang tỉnh hà tĩnh

BẢN CAM KẾT
Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu hình thức và công nghệ xử lý nền đất yếu
áp dụng cho tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh”.

Tôi cam đoan đề tài luận văn của tôi do tôi làm dưới sự hướng dẫn của GS.TS
Vũ Thanh Te. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Nếu vi phạm tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm và nhận hình thức kỷ luật
trước Nhà trường.
Hà Nội, ngày 10 tháng 8 năm 2014
Người cam đoan

Phạm Đình Quang


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ Thanh Te đã tận
tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công trình, Bộ
mơn Cơng nghệ và Quản lý xây dựng tồn thể các thầy cô giảng viên trường
Đại học Thuỷ lợi đã giúp đỡ cũng như tạo điều kiện để tác giả hoàn thành tốt
luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp gần xa và gia đình đã
giúp đỡ, động viên khích lệ để luận văn này hồn thành.
Hà Nội, tháng 8 năm 2014
Học viên

Phạm Đình Quang


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Khi thi cơng cơng trình Thủy lợi nói chung và cơng trình đê điều nói riêng
thường phải đối mặt với vấn đề xử lý nền móng. Do cơng trình kéo dài theo
tuyến lại đi trên nhiều địa hình, địa chất khác nhau nên để cho cơng trình ổn
định, khơng bị lún, sạt, trượt thì cơng tác xử lý nền đặc biệt quan trọng nhất là
đối với những nơi tuyến cơng trình đi qua có nền địa chất như lịng sơng cổ, ao
tù, đầm lầy... thì những khu vực này đất rất mềm yếu và do đó chúng ta phải xử
lý nền.
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho
đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ
số rỗng lớn (e >1), có mơđun biến dạng thấp (E o < 50 daN/cm2), và có sức
kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng cơng trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử
lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng cơng
trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng độ bền của
đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi cơng và giảm chi
phí đầu tư xây dựng.
Vì vậy phải đặc biệt quan tâm đến các hình thức, công nghệ thi công xử lý
nền đất yếu.
Công nghệ thi công cọc cát là một phương pháp xử lý nền tiến tiến được sử
dụng rộng rãi trên thế giới và đang có mặt tại Việt Nam. Tuy nhiên ứng dụng
của công nghệ này trong gia cố nền, nâng cao sức chịu tải của nền đê đến nay
vẫn chưa được phát huy. Luận văn này tiến hành nghiên cứu ứng dụng công
nghệ thi công xử lý nền bằng cọc cát ứng dụng cho một cơng trình cụ thể. Cơng
nghệ này hứa hẹn là một tiến bộ kỹ thuật mới trong xử lý nền đất yếu ở cơng
trình hiện tại và trong khu vực nghiên cứu.
2. Mục đích của đề tài

2

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thi công cọc cát cho việc gia cố nâng cao
sức chịu tải của nền đê, tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún
lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu, nghiên cứu
lựa chọn giải pháp thích hợp xử lý nền đê La Giang.
- Công tác thiết kế xử lý nền đất yếu cơng trình đê bằng cơng nghệ đóng cọc
cát, tính tốn kiểm tra và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật với các phương pháp
sử dụng hiện tại.
- Công tác thi công cọc cát.
- Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế, thi công công nghệ xử lý nền yếu
bằng cọc cát. Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục.
- Từ những nội dung cụ thể đánh giá ưu nhược điểm từ đó đưa ra đề xuất
phương pháp xử lý nền ưu việt nhất, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
4. Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận.
Tiếp cận thực tế: Từ yêu cầu và điều kiện địa chất thực tế (tuyến đê La
Giang, tỉnh Hà Tĩnh) đi đến nghiên cứu hình thức và cơng nghệ xử lý nền
hợp lý vừa khoa học hiện đại vừa phổ biến, phù hợp với điều kiện vật liệu
địa phương sẵn có.
- Phương pháp nghiên cứu.
+ Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập tài liệu
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng các cơng thức tính tốn thơng
thường và mơ hình phần mềm tính tốn ứng dụng
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp đề xuất giải pháp, phương pháp xử lý
nền đất yếu hợp lý

3


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CHUNG VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ......................... 3
VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất
yếu hiện nay ................................................................................................. 3
1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu .................................................... 3
1.1.2. Các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay ...................................... 3
1.2. Cơng trình nghiên cứu ....................................................................... 16
1.2.1. Lịch sử hình thành ......................................................................... 16
1.2.2. Chỉ tiêu kỹ thuật chính .................................................................. 17
1.3. Đặc điểm khí tượng và thủy văn ....................................................... 21
1.3.1. Đặc điểm khí tượng ...................................................................... 21
1.3.2. Đặc điểm Thủy văn ....................................................................... 23
1.4. Đặc điểm địa hình .............................................................................. 24
1.4.1. Đặc điểm địa hình khu vực........................................................... 24
1.4.2. Đặc điểm địa hình tuyến đê La Giang ......................................... 25
1.5. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền............................................................ 27
1.6. Một số sự cố xảy ra đối với đê khi thi công trên nền đất yếu ... 28
1.7. Kết luận chương I............................................................................... 32
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ........................................... 34
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG VẬT LIỆU CÁT ..................................... 34
2.1. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cát 34
2.1.1. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng cọc cát ................... 34
2.1.2. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng đệm cát .................. 41

2.1.3. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền bằng giếng cát................ 44
2.2. Thiết bị thi công xử lý nền bằng vật liệu cát.................................... 51
2.2.1. Thiết bị thi công cọc cát ................................................................ 51
2.2.2. Thiết bị thi công đệm cát ............................................................... 52
2.2.3. Thiết bị thi công giếng cát............................................................. 52
2.3. Công tác kiểm tra chất lượng thi công ............................................. 53
2.3.1. Kiểm tra chất lượng thi công cọc cát ............................................ 53
2.3.2. Kiểm tra chất lượng thi công đệm cát........................................... 53
2.3.3. Kiểm tra chất lượng thi công giếng cát ........................................ 54
2.4. Đề xuất phương pháp xử lý nền phù hợp cho tuyến công trình .... 54
2.5. Kết luận chương 2 .............................................................................. 55
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC
CÁT CHO TUYẾN ĐÊ LA GIANG, TỈNH HÀ TĨNH ............................. 56
3.1. Giới thiệu về dự án nâng cấp tuyến đê La Giang ........................... 56
3.2. Đặc điểm địa chất của đất nền .......................................................... 57
3.3. Đặc điểm cơng trình ........................................................................... 58
3.4. u cầu tính tốn và lựa chọn mặt cắt tính tốn ............................ 59
3.4.1.Yêu cầu về độ lún dư ...................................................................... 59
3.4.2. Lựa chọn mặt cắt ........................................................................... 59
3.4.3. Tính tốn thiết kế hệ thống cọc cát ............................................... 59
3.3.4.Kiểm toán ổn định của nền đất yếu khi chưa xử lý ........................ 62
3.5. Dự toán chi phí ....................................................................................... 74
3.6. Kết luận chương 3 .................................................................................. 76


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Hình 1.1. Thi cơng cọc cát ................................................................................ 5

Hình 1.2. Thi cơng xử lý nền móng trụ đất – xi măng bể xăng dầu (dung tích
12.500m3/bể), Tổng kho xăng dầu miền Tây, Khu cơng nghiệp Trà Nóc – Cần
Thơ .................................................................................................................... 8
Hình 1.3. Xử lý nền đê bằng đệm cát .............................................................. 10
Hình 1.4: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng giếng cát. ............................... 11
Hình 1.5: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng bấcthấm. ................................ 13
Hình 1.6. Cắm bấc thấm vào nền sét yếu ........................................................ 13
Hình 1.7. Gia cố vải địa kỹ thuật nền đê ......................................................... 14
Hình 1.8 Dùng vải địa kỹ thuật làm tường chắn đất ....................................... 16
Hình 2.1: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền. .................................... 36
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí cọc cát.......................................................................... 37
Hình 2.3: Biểu đồ xác định khoảng cách giữa cọc cát .................................... 38
Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn đệm cát. ................................................................... 42
Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số K. ................................................................ 43
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thiết kế giếng cát. ........................................................ 46
Hình 2.7: Sơ đồ bố trí cọc đo chuyển vị ngang............................................... 49
Hình 2.8. Cấu tạo bàn đo lún. ......................................................................... 49
Hình 2.9: Sơ đồ dụng cụ đo áp lực nước lỗ rỗng. ........................................... 51
Hình 2.10: Thiết bị đóng cọc cát khơng dùng ống thép .................................. 52
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nền đắp. ................................................................... 59
Bảng 3.2: Bảng tính tốn chiều sâu vùng chịu lún H a .................................... 60
Hình 3.2: Biểu đồ xác định số sức chịu tải N c của nền đất yếu. ..................... 63
Hình 3.3: Biểu đồ tính hệ số ổn định K min . ..................................................... 64


DANH MỤC HÌNH VẼ
Bảng 1.1. Nhiệt độ biến đổi trong năm. .......................................................... 21
Bảng 1.2. Độ ẩm biến đổi trong năm. ............................................................. 22
Bảng 1.3. Lượng bốc hơi nước trong năm. ..................................................... 22
Bảng 2.1: Hệ số η............................................................................................ 39

Bảng 2.2: Hệ số A, B, D................................................................................. 40
Bảng 2.3. So sánh phương pháp xử lý nền bằng cọc cát và giếng cát ............ 55
Bảng 3.1: Bảng chỉ tiêu cơ lý tính tốn của các lớp đất ................................. 57
Bảng 3.4: Xác định độ cố kết của đất nền theo thời gian khi xử lý bằng cọc cát ........65
Bảng 3.5: Tính tốn giá thành khi xử lý bằng cọc cát ................................... 76


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Khi thi cơng cơng trình Thủy lợi nói chung và cơng trình đê điều nói
riêng thường phải đối mặt với vấn đề xử lý nền móng. Do cơng trình kéo dài
theo tuyến lại đi trên nhiều địa hình, địa chất khác nhau nên để cho cơng trình
ổn định, khơng bị lún, sạt, trượt thì cơng tác xử lý nền đặc biệt quan trọng
nhất là đối với những nơi tuyến cơng trình đi qua có nền địa chất như lịng
sơng cổ, ao tù, đầm lầy... thì những khu vực này đất rất mềm yếu và do đó
chúng ta phải xử lý nền.
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho
đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn,
hệ số rỗng lớn (e >1), có mơđun biến dạng thấp (E o < 50 daN/cm2), và có sức
kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng cơng trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp
xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng
cơng trình. Vì vậy phải đặc biệt quan tâm đến các hình thức, cơng nghệ thi
cơng xử lý nền đất yếu.
Cơng nghệ thi công cọc cát là một phương pháp xử lý nền tiến tiến được
sử dụng rộng rãi trên thế giới và đang có mặt tại Việt Nam. Tuy nhiên ứng
dụng của công nghệ này trong gia cố nền, nâng cao sức chịu tải của nền đê
đến nay vẫn chưa được phát huy. Luận văn này tiến hành nghiên cứu ứng
dụng công nghệ thi công xử lý nền bằng cọc cát ứng dụng cho một cơng trình
cụ thể. Cơng nghệ này hứa hẹn là một tiến bộ kỹ thuật mới trong xử lý nền đất

yếu ở cơng trình hiện tại và trong khu vực nghiên cứu.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thi công cọc cát cho việc gia cố nâng
cao sức chịu tải của nền đê, tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ
lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.


2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu, nghiên cứu
lựa chọn giải pháp thích hợp xử lý nền đê La Giang.
- Công tác thiết kế xử lý nền đất yếu cơng trình đê bằng cơng nghệ đóng
cọc cát, tính tốn kiểm tra và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật với các
phương pháp sử dụng hiện tại.
- Công tác thi công cọc cát.
- Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế, thi công công nghệ xử lý nền yếu
bằng cọc cát. Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục.
- Từ những nội dung cụ thể đánh giá ưu nhược điểm từ đó đưa ra đề xuất
phương pháp xử lý nền ưu việt nhất, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
4. Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận.
Tiếp cận thực tế: Từ yêu cầu và điều kiện địa chất thực tế (tuyến đê La
Giang, tỉnh Hà Tĩnh) đi đến nghiên cứu hình thức và cơng nghệ xử lý nền
hợp lý vừa khoa học hiện đại vừa phổ biến, phù hợp với điều kiện vật liệu
địa phương sẵn có.
- Phương pháp nghiên cứu.
+ Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập tài liệu
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng các cơng thức tính tốn
thơng thường và mơ hình phần mềm tính tốn ứng dụng
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp đề xuất giải pháp, phương pháp xử lý

nền đất yếu hợp lý


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CHUNG VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay
1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều học giả nghiên
cứu và đưa ra các giải pháp về xử lý nền đất yếu khi thi cơng các cơng trình.
Trong các giải pháp này, một số đã được đưa vào sử dụng rất rộng rãi,
còn một số giải pháp khác đang ở trong giai đoạn đưa vào thử nghiệm, nhưng
nói chung chúng đều có tác dụng thoát nước, tăng nhanh tốc độ cố kết và làm
cho đất được nén chặt và tăng độ bền của đất, làm giảm độ lún và lún không
đều, rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành xây dựng
Nền đất yếu ở đây là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và
biến dạng nhiều, do vậy khơng thể làm nền thiên nhiên cho cơng trình xây
dựng. Khi xây dựng cơng trình đê điều, đường giao thơng trên nền đất yếu,
tùy thuộc vào tính chất của nền đất yếu, đặc điểm cấu tạo của cơng trình mà
người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp. Trong thực tế xây
dựng có rất nhiều cơng trình bị lún, sập, hư hỏng khi xây dựng trên nền đất
yếu do khơng có những biện pháp xử lý phù hợp, khơng đánh giá được tính
chất cơ lý của đất nền. Do đó việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính
chất cơ lý của nền đất yếu làm cơ sở và đề ra giải pháp phù hợp là vấn đề hết
sức khó khăn nó 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 và hư hỏng cơng
trình khi xây dựng trên nền đất yếu.
1.1.2. Các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay
Cho đến nay, khái niệm về đất yếu vẫn chưa thật rõ ràng, tuy nhiên đa số

các nhà nghiên cứu đều cho rằng đất yếu là những loại đất có khả năng chịu


4
lực nhỏ (thường <1kG/cm2), có tính nén lún lớn, hầu như bão hịa nước, có hệ
số rỗng lớn (e<1)), mơ đun tổng biến dạng nhỏ (thường thì E 0 <50 kG/cm2), trị
số sức kháng cắt không đáng kể và nếu khơng áp dụng các biện pháp xử lý
thích hợp thì việc xây dựng cơng trình trên nền đất yếu này rất khó khăn hoặc
khơng thể thực hiện được.
Đất yếu có thể là đất sét yếu, đất cát yếu, bùn, than bùn, đất than bùn và đất
hữu cơ, đất đắp…. Đất yếu được thành tạo ở lục địa (đất tàn tích, sườn tích, lũ
tích, phong thành, đất lấp, đất đắp) hoặc ở vùng vịnh hoặc ở biển (cửa sông, tam
giác châu, vịnh biển hoặc biển).
Trong xây dựng, khi gặp nền đất yếu khơng thể sử dụng làm nền cơng
trình vì khơng thoả mãn u cầu nền móng thì phải tiến hành xử lý, tạo thành
nền nhân tạo để thoả mãn yêu cầu kết cấu về mặt an toàn và sử dụng bình
thường. Hiện nay, có nhiều biện pháp xây dựng đường đắp trên nền đất yếu.
Trong đó, có một số nhằm cải thiện sự ổn định của nền đường đắp như giảm
trọng lượng nền đắp, tăng chiều rộng nền đường, làm thoải taluy, làm bệ phản
áp. . ., một số biện pháp nhằm tăng cường độ đất nền (tăng c, ϕ), một số biện
pháp khác nhằm tăng độ cố kết hoặc giảm độ lún cuối cùng như cọc cát, cọc
balat, giếng cát, bấc thấm. . . . Nhưng nhìn chung lại thì một số biện pháp xử
lý nền trình bày dưới đây đã đạt được hiệu quả và được áp dụng rộng rãi.
Trong khuôn khổ luận văn chúng tôi chỉ đưa ra các biện pháp xử lý nền
đất yếu thường gặp khi thi cơng các cơng trình Thủy lợi dạng tuyến như đê,
đập, kênh mương...
1.1.2.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
a. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng:
Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc
tre...) là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải

trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên


5
còn gọi là nền cọc cát. Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây :
Cơng trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày > 3m.
b. Tác dụng của cọc cát:
- Làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền đất giảm đi, trọng lượng thể tích,
modun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên.
- Do nền đất được nén chặt, nên sức chịu tải tăng lên, độ lún và biến dạng
không đều của đất nền dưới đế móng giảm đi đáng kể.
- Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung
quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách
giữa các cọc. Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền được nén chặt bằng cọc
cát có thể được coi như một nền thiên nhiên.
- Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều
so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng. Phần lớn độ lún của
cơng trình diễn ra trong q trình thi cơng, do vậy cơng trình mau chóng đạt
đến giới hạn ổn định.
Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm
50%, so với cọc gỗ giảm 30%), khơng bị ăn mịn, xâm thực. Biện pháp thi
cơng đơn giản khơng địi hỏi những thiết bị thi cơng phức tạp.

Hình 1.1. Thi cơng cọc cát


6

1.1.2.2. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất - xi măng
a. Mô tả công nghệ:

Phương pháp này mới được giới thiệu vào nước ta nhưng điều kiện sử
dụng rộng rãi còn hạn chế. Đây là biện pháp có ý nghĩa kinh tế cao, nên được
thí điểm nhiều nhà hơn nữa để có kết quả nhân rộng diện sử dụng. Dùng máy
đào kiểu gàu xoay, bỏ gàu và lắp lưỡi khuấy đất kiểu lưỡi chém ngang để làm
tơi đất trong hố khoan mà không lấy đất khỏi lỗ khoan. Xoay và ấn cần xoay
đến độ sâu đáy trụ. Ta được một trụ mà bên trong đất được khuấy đều. Khi
mũi khuấy ở đáy trụ thì bắt đầu bơm sữa xi măng được dẫn trong lòng cần
khoan đến mũi khoan. Đất lại được trộn với sữa xi măng thành dạng xền xệt
có xi măng. Vừa rút vừa bơm sữa xi măng và trộn. Cuối cùng khi cần khoan
nâng mũi lên đến mặt đất, ta được cọc đất trộn xi măng. Xi măng sẽ phát triển
cường độ như tính tốn.


7
Những trụ đất xi măng trộn ướt thường bố trí sát nhau dưới chân móng
băng, đường kính trụ nọ sát trụ kia. Lượng xi măng dùng cho 1m3 trụ từ
250kg đến 350 kg. Tỷ lệ Nước/Ximăng là 60% đến 120% với sữa xi măng
bơm xuống cọc. Sau 28 ngày, khoan lấy mẫu trong các trụ này cường độ đạt
17 kG/cm2 với lượng xi măng là 250 kg/m3 và hơn nữa tuỳ thuộc loại đất tại chỗ.
Phương pháp này đã được các nước Hoa kỳ, Anh, Pháp, Đức và nhiều
nước châu Âu khác sử dụng. Nước Nhật cũng xây dựng nhiều nhà với loại trụ
này. Với trụ này có thể xây dựng nhà từ 8 tầng đến 10 tầng và các cơng trình
cầu cảng đường thủy phức tạp.
Nhật bản giới thiệu với thị trường nước ta loại máy làm trụ loại này là
TENOCOLUMN.
Các chỉ tiêu khi sử dụng máy TENOCOLUMN như sau:
Lượng ximăng

Tỷ lệ N/X

Cường độ mẫu

(kg/m3)

%

kG/cm2

Cát

250

120

41,8

Bùn,sét

226

100

30

á cát

250

60

17,1

Đất lẫn hữu cơ

350

60

15,7

Than bùn

325

60

16,4

Loại đất tại chỗ

Với những chỉ tiêu trên đây, phương pháp tỏ ra hữu hiệu khi qui đổi sức
chịu tải dưới nền thành trị số đồng nhất dùng khi tính tốn móng băng dưới
cơng trình. Với sức chịu của trụ khoảng 15 kG/cm2 có thể qui đổi sức chịu đáy
móng băng thành bình qn 5~7 kG/cm2 là điều có ý nghĩa khi thiết kế móng.


8

Hình 1.2. Thi cơng xử lý nền móng trụ đất – xi măng bể xăng dầu (dung tích
12.500m3/bể), Tổng kho xăng dầu miền Tây, Khu cơng nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ

b. Phạm vi ứng dụng
- Gia cố nền móng cơng trình
Tạo thành cọc chịu lực, thay thế cọc đóng, cọc
ép, cọc nhồi trong gia cố nền móng. Đây là một
trong những nhiệm vụ chính trong cơng tác gia cố
đất của công nghệ này.


9
- Gia cố thành hố đào
Kết hợp tính chống thấm và sức kháng cắt của
vật liệu xi măng - đất có thể được dùng để giữ vách
hố đào. Các bức tường cột xi măng - đất được thi
công trước, sau khi đủ cường độ mới đào hố mở
móng. Bản đáy gồm các cọc xi măng - đất ngắn, ken
sít cũng có thể được thi cơng tương tự. Hệ tường vây
và bản đáy xi măng - đất đảm bảo hố đào được khơ
ráo và an tồn khi thi cơng.

- Chống thấm
Do vật liệu ximăng - đất có hệ số thấm nhỏ, nó
được dùng để chống thấm cho các cơng trình đê, đập.
Tường chống thấm xi măng - đất gồm một hoặc
nhiều hàng cọc ken sít, liên kết với nhau.

- ổn định tường chắn
Các tường chắn đất, do nhiều yếu tố, có thể bị
mất ổn định và có nguy cơ sạt lở, ảnh hưởng đến an
tồn của chính cơng trình cũng như các cơng trình lân

cận. Để tránh sự cố xảy ra, có thể gia cố các khối xi
măng - đất sau lưng tường chắn để giảm áp lực đất
lên tường chắn và tăng sức chống cắt của toàn bộ hệ
thống.

- Gia cố đường hầm
Một ứng dụng ưu việt của công nghệ này là tạo
lớp vỏ bọc bảo vệ và chống thấm cho các đường hầm
và cơng trình ngầm. Đối với các tuyến đường hầm
được thiết kế đi qua vùng đất yếu hoặc dưới mực
nước ngầm, trước hết thi công các khối ximăng - đất
đặc chắc, sau đó mới khoan, đào xuyên qua các khối
gia cố.


10
1.1.2.3. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng đệm cát
a. Phạm vi áp dụng: Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng
thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than
bùn có chiều dày lớp đất cần thay thế khơng lớn lắm (nhỏ hơn 3m). Người ta
bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn
hơn.
b. Tác dụng của Đệm cát:
- Lớp đệm cát đóng vai trị như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng cơng
trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên. Làm tăng sức chịu tải của đất nền.
- Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân
bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát.
- Giảm chiều sâu chơn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng.
- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải
của nền và rút ngắn quá trình lún.

Tuy nhiên, khi sử dụng biện pháp đệm cát cần phải chú ý đến trường
hợp sinh ra hiện tượng cát chảy, xói ngầm trong nền do nước ngầm hoặc hiện
tượng hóa lỏng do tác dụng của tải trọng động.

Hình 1.3. Xử lý nền đê bằng đệm cát


11
1.1.2.4. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
Mô tả: Phương pháp này gồm hệ thống các cột cát thấm nước và thoát
nước tự do nằm trong một giếng thẳng đứng được tạo thành trong đất yếu và
một lớp đệm cát rải trên nền thiên nhiên. Khi chất tải trên lớp đất yếu, nước
trong lỗ rỗng chịu một áp lực sinh ra một gradient thủy lực và bị đẩy về phía
giếng cát, nước thốt lên tầng đệm cát mỏng và thốt ra ngồi. Sơ đồ bố trí
giếng cát hình 1.4.

phầ
n đắ
p gia tả
i

đệ
m cá
t

nề
n đắ
p

đấ

t yế
u

giế
ng cá
t

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng giếng cát.

Yêu cầu cát dùng cho giếng cát:
+ Hàm lượng hữu cơ không quá 5%;
+ Tỷ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,25mm chiếm trên 50%;
+ Tỷ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5%:
+ Thỏa hai điều kiện:
D60
>6
D10
1<

D302
<3
D10 * D60

Trong đó:
D10, D30, D60- Kích thước cỡ hạt nhỏ hơn nó chiếm 10%, 30%,
60%.
- Mục đích:
+ Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, nhanh đạt tới độ lún ổn định.

12
+ Làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều.
+ Làm tăng độ chặt của nền và do đó sức chịu tải của nền tăng lên.
- Ưu điểm:
+ Thoát nước tốt;
+ Tận dụng được vật liệu địa phương.
- Nhược điểm:
+ Khi nền đất có trị số độ dốc thuỷ lực ban đầu lớn và độ bền cấu
trúc lớn thì hiệu quả khi sử dụng giếng cát sẽ bị hạn chế;
+ Thi công chậm.
1.1.2.5. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
- Mô tả : Bấc thấm là băng có lõi là polypropylene, có tiết diện hình răng
khía phẳng hoặc hình chữ nhật có nhiều lỗ trịn, bên ngoài được bọc vỏ bọc
bằng vải địa kỹ thuật khơng dệt. Bấc thấm thường có chiều rộng 100mm, dày
từ 4-7mm và cuốn thành cuộn có tổng chiều dài hàng trăm mét. Khi cắm bấc
thấm xuống chiều sâu thiết kế, nước trong lỗ rỗng thoát ra khi đất sét cố kết
với gradient thuỷ lực tạo ra do nén trước, chảy nhanh theo phương ngang về
phía thiết bị tiêu nước, bấc thấm làm chức năng thoát nước lỗ rỗng lên tầng
đệm cát mỏng để thốt nước ra ngồi, như vậy sẽ tăng nhanh quá trình cố kết
của nền đất yếu.


13
Hình 1.5: Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng bấcthấm.

Hình 1.6. Cắm bấc thấm vào nền sét yếu

Bấc thấm dùng làm phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng phải
đạt các yêu cầu sau :
+ Kích thước lỗ vỏ lọc của bấc: ∅95 < 0,75µm ;

+ Hệ số thấm cảu vỏ lọc >1*10-4m/s;
+ Khả năng thoát nước của bấc thấm với cấp áp lực 350kN/m2:
q w ≥60*10-6 m3/s
+ Cường độ chịu kéo ứng với độ dãn dài dưới 10% nhằm chống đứt
khi thi công ≥ 1kN/bấc;
+ Bề rộng của bấc thấm (để phù hợp với thiết bị cắm bấc đã tiêu
chuẩn hóa):
100mm ± 0,05mm.
- Mục đích:
+ Làm tăng nhanh tốc độ cố kết;
+ Tăng nhanh tốc độ lún của nền đất trên đất yếu;


14
+ Tăng nhanh cường độ đất yếu để đảm bảo ổn định nền đắp.
- Ưu điểm:
+ Thi công nhanh bằng máy chun dụng;
+ Giá thành rẻ, thốt nước tốt, khơng bị tắc đường thấm;
+ Chế tạo trong nhà máy nên có thể sản xuất được khối lượng lớn.
- Nhược điểm:
+ Nếu diện tích xây dựng nhỏ thì sử dụng phương pháp bấc thấm
không hợp lý;
+ Dễ bị mục nát dưới ánh nắng mặt trời và gây ô nhiễm môi trường
đất.
1.1.2.6. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật
Phạm vi áp dụng : xử lý cục bộ sự mất ổn định của nền đất đắp, sử dụng
nhiều trong các cơng trình đê, đập, giao thơng hoặc nền gia cố bằng đệm cát,
giếng cát, gia cường cho tường chắn, …
- Gia cố nền đê : Đối với nền đất đắp, việc đặt vào 1 hoặc nhiều lớp vải
địa kỹ thuật sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ ổn định của nền đê

chống lại sự trượt trịn. Mặt khác, vải địa kỹ thuật cịn có tác dụng làm cho độ
lún của nền đất đắp được đồng đều hơn.

Hình 1.7. Gia cố vải địa kỹ thuật nền đê

Một số lưu ý khi gia cố nền đê :
Nên sử dụng các vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới kỹ
thuật) có cường độ cao, biến dạng nhỏ, lâu lão hóa làm lớp thảm tăng cường


15
cho nền đất đắp. Hướng dọc hoặc hướng có cường độ cao của lớp thảm phải
thẳng góc với tim đê.
Việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật không bị hạn chế bới điều kiện địa chất,
nhưng khi nền đất càng yếu thì tác dụng càng rõ. Số lớp thảm tăng cường phải
dựa vào tính tốn để xác định, có thể bố trí 1 hoặc nhiều lớp, cách nhau
khoảng 15 – 30cm.
Phải bố trí đủ chiều dài đoạn neo giữ, trong chiều dài đoạn neo, tỷ số của
lực ma sát với mặt trên và mặt dưới của lớp thảm P f và lực kéo thiết kế của
lớp thảm P j phải thỏa mãn điều kiện :
Pf
≥ 1,5
Pj
j

Góc ma sát giữa lớp thảm và vật liệu đắp φf nên dựa vào kết quả thí
nghiệm để xác định, nếu khơng làm được thí nghiệm, có thể xác định theo
cơng thức sau :
tgφ f = 2 tgφ q
3

Trong đó φq là góc ma sát trong xác định bằng thí nghiệm cắt nhanh của
vật liệu đắp tiếp xúc với lớp thảm.
- Gia cố tường chắn đất.
Hiện nay người ta chọn phương pháp gia cố phần đất đắp sau lưng tường
bằng vải địa kỹ thuật hay các lưới kim loại để tạo ra các tường chắn đất mềm
dẻo nhằm thay thế cc loại tường chắn thông thường bằng tường cứng. Cc lớp
vải địa kỹ thuật ny sẽ chịu p lực ngang từ khối đất sau lưng tường.
Cấu tạo tường chắn như sau :


16

Hình 1.8 Dùng vải địa kỹ thuật làm tường chắn đất

1.2. Cơng trình nghiên cứu
1.2.1. Lịch sử hình thành

Tuyến đê La Giang có chiều dài 19, 2km nối từ chân núi Linh Cảm đến
chân núi Hồng Lĩnh với bề mặt địa hình tự nhiên có xu hướng nghiêng dần về
phía Đơng. Tuyến đê có dạng uốn khúc nhiều lần dựa theo địa hình mặt đất tự
nhiên ban đầu và sự thay đổi của dịng chảy sơng La. Buổi đầu trước khi
tuyến đê được hình thành, đây là một miền trũng ven sông La, địa tầng chứa
đầy bùn cát mềm yếu, lúc bấy giờ dưới nền đê hiện tại có chỗ là lịng sơng, có
chỗ là những bãi bồi ven sơng. Khi đó để phục vụ canh tác, người Pháp đã
huy động nhân dân địa phương đắp thủ cơng, hình thành một tuyến đê chắn
nước nhỏ để vây bao bờ sông, về sau vào những năm 1933 đến 1934 cơng
trình xây dựng đê La Giang mới chính thức được thi cơng. Qua nhiều thế hệ
bồi trúc, tu bổ tuyến đê đắp từ thấp lên cao, mở rộng chủ yếu bằng huy động
sức dân thi cơng bằng thủ cơng; sau ngày hịa bình lập lại được quan tâm của

Đảng và Nhà nước tuyến đê ngày càng được củng cố thi công bằng thủ công
kết hợp cơ giới, nhưng chủ vẫn là thủ công; đặc biệt từ năm 1988 đến 1996
vẫn đang huy động nhân dân huyện Đức Thọ đắp bằng thủ công là chính; từ
năm 1997 đến này chủ yếu thi cơng bằng cơ giới. Để thuận lợi cho công tác
kiểm tra và ứng cứu đê, phần cơ đê phía đồng được gia cố cứng hố bằng bê
tơng từ nguồn vốn tu bổ đê điều thường xuyên của Bộ Nông nghiệp & PTNT