Luận văn thạc sĩ đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật grps xử lý nền đất yếu đường đầu cầu trần thị lý thành phố đà nẵng

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN THỊNH

C
C

ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI

R
L
.
T

ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU
CẦU TRẦN THỊ LÝ - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

U
D

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

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN THỊNH

ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI
ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU

C
C

CẦU TRẦN THỊ LÝ - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

R
L
.
T

U
D

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 60.58.02.05

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

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GVC.TS. ĐỖ HỮU ĐẠO

Đà Nẵng – Năm 2019

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu, tác giả đã hoàn thành Luận văn Thạc sỹ kỹ
thuật với đề tài: “Đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS)
xử lý nền đất yếu đường đầu cầu Trần Thị Lý- Thành phố Đà Nẵng”.
Lời đầu tiên tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đỗ Hữu Đạo đã giúp đỡ và
hướng dẫn tơi thực hiện hồn thành Luận văn này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các Cô, các Thầy trong Khoa Xây dựng Cầu đường,
Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tác giả trong
suốt quá trình học tập tại trường.
Tác giả cũng muốn bày tỏ sự biết ơn của mình tới tập thể cán bộ tại cơ quan nơi tác
giả đang công tác đã tạo điều kiện giúp đỡ cho tác giả hồn thành khóa học và Luận
văn này.
Và tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn, sự kính trọng sâu sắc tới những người thân
trong gia đình và bạn bè, những người đã ln động viên, hỗ trợ tác giả trong suốt
những tháng ngày học tập và thực hiện Luận văn.
Tác giả Luận văn

C
C

U
D

R
L
.
T

Nguyễn Văn Thịnh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan Luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tơi. Những nội dung, số
liệu được tham khảo từ các nghiên cứu được trích dẫn nguồn rất rõ ràng. 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.
Tác giả Luận văn

Nguyễn Văn Thịnh

C
C

U
D

R
L
.
T


ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TRẦN THỊ LÝ –
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Học viên: NGUYỄN VĂN THỊNH
Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.02.05
Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắc: Lún nền đường đắp sau mố là một vấn đề khá phổ biến đối với các cơng

trình cầu khơng những ở nước ta mà cả ở những nước phát triển. Vấn đề này đã gây ra
những hậu quả nghiêm trọng trong quá trình thi công cũng như khai thác sau này. Hiện
tượng lún nền đường đắp cao, khơng những xuất hiện trong q trình thi cơng mà xuất
hiện trong q trình khai thác, gây khó chịu cho người tham gia giao thơng thậm chí
gây mất an tồn giao thơng và làm gián đoạn trong quá trình khai thác sử dụng, để giải

C
C

quyết lún nền đường đầu cầu, một số cơng trình áp dụng các biện pháp để xử lý nền

R
L
.
T

đất yếu đường đầu cầu.

Từ khóa: Cọc xi măng đất, cọc xi măng đất kết hợp vải địa kỹ thuật.

U
D

Summary: Subsidence of embankment embankment is a common problem for
bridges not only in our country but also in developed countries. This problem has
caused serious consequences during the construction process as well as later
exploitation. Subsidence of embankment embankment not only appears in the
construction process but also appears during the exploitation process, causing
annoyance to road users and causing unsafe traffic and disruptions during the process.
exploitation and use, to settle the settlement of the bridgehead embankment, some

works apply measures to deal with the soft ground of the bridgehead.
Keyword: Soil cement piles, soil cement piles combined with geotextile.


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do lựa chọn đề tài ................................................................................................ 1
2. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 2
3. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................2
4. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2
6. Bố cục của đề tài .......................................................................................................3
Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI
ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU................4

C
C

1.1. Tổng quan các giải pháp xử lý nền đất yếu đường đầu cầu. ....................................4

R
L
.
T

1.1.1.

Giải pháp thay đất (dùng khi bề dày lớp đất yếu mỏng) ....................................6

1.1.2.

Giải pháp bệ phản áp..........................................................................................7

1.1.3.

Giải pháp vải địa kỹ thuật ..................................................................................8

1.1.4.

Giải pháp bấc thấm ............................................................................................ 9

1.1.5.

Giải pháp cọc đất xi măng .................................................................................9

U
D

1.2. Tổng quan giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) ................11
1.2.1. Cọc đất xi măng ..................................................................................................11
1.2.2. Vải địa kỹ thuật ..................................................................................................14
1.2.3. Hệ cọc kết hợp vải địa kỹ thuật (GPRS) ............................................................ 15
1.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS).....17
1.3.1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................................17
1.3.2. Nội dung tính tốn ............................................................................................... 18
1.3.2.1. Xác định khoảng cách giữa các cọc .................................................................18
1.3.2.2. Phạm vi bố trí cọc ............................................................................................. 18
1.3.2.3. Tải trọng thẳng đứng phân bố trên mũ cọc.......................................................19
1.3.2.4. Lực kéo trong cốt .............................................................................................. 21

1.3.2.5. Ổn định tổng thể của nền đắp đặt trên cọc .......................................................23
1.3.2.6. Các trạng thái giới hạn sử dụng ........................................................................24


1.4. Công nghệ thi công hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) ............25
1.4.1. Đặc điểm công nghệ ............................................................................................ 25
1.4.2. Phương pháp trộn khô .........................................................................................26
1.4.3. Phương pháp trộn ướt .......................................................................................... 26
1.4.5. Thi công và nghiệm thu vải địa kỹ thuật ............................................................ 27
1.4.5.1. Thi Công ...........................................................................................................27
1.4.5.2. Nối vải ..............................................................................................................28
1.4.5.3. Kiểm tra và nghiệm thu ....................................................................................28
1.5. Kết luận chương 1. .................................................................................................29
Chƣơng 2. ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
HIỆN TRƢỜNG, KẾT QUẢ QUAN TRẮC VỚI GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI
MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

C
C

ĐƢỜNG ĐẦU CẦU .....................................................................................................31

R
L
.
T

2.1. Lựa chọn vật liệu cọc đất xi măng..........................................................................31
2.1.1. Vật liệu đất...........................................................................................................31
2.1.2. Vật liệu cọc đất xi măng ......................................................................................31

U
D

2.1.3. Nước ....................................................................................................................31
2.1.4. Cường độ yêu cầu của vật liệu cọc đất xi măng ..................................................32
2.1.5. Điều kiện cấp phối ............................................................................................... 32
2.2. Thiết kế cọc đất xi măng ........................................................................................33
2.2.1. Nguyên lý thiết kế ............................................................................................... 33
2.2.2. Phương pháp thiết kế ........................................................................................... 34
2.2.3. Kiểm toán sức chịu tải cọc vữa ..........................................................................40
2.3. Đánh giá giải pháp cọc xi măng đất, phân tích kết quả thí nghiệm cọc xi măng đất
GRPS (cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng) ............................................................ 45
2.3.1 Giới thiệu chung ..................................................................................................45
2.3.2. Giải pháp thiết kế nền móng đường đầu cầu .......................................................45
2.3.3. Thí nghiệm cọc đất xi măng ................................................................................47
2.4. Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng ........................................49
2.4.1. Số lượng cọc ........................................................................................................49
2.4.2. Đặc điểm cọc thí nghiệm .....................................................................................49


2.5. Quan trắc lún nền đường đầu cầu xử lý nền đất yếu giải pháp cọc đất xi măng kết
hợp vải địa kỹ thuật GRPS (cầu Trần Thị Lý trong giai đoạn 2013-2019) ...................55
2.5.1. Mục đích quan trắc lún ........................................................................................55
2.5.2. Các nội dung chính cần quan trắc........................................................................55
2.5.3. Kết quả quan trắc lún đường đầu cầu phía Tây trong giai đoạn 2013-2019 .......56
2.6. Kết luận chương 2 ..................................................................................................66
Chƣơng 3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ
THUẬT GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
VỚI MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁC ............................................................................67

3.1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................67
3.2. Ứng dụng phần mềm Plaxis tính tốn đơ lún nền đường giữa các giải pháp .........67
3.2.1. Thông số kỹ thuật thiết kế ...................................................................................69

C
C

3.2.2. Giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật ............................................71

R
L
.
T

3.2.3. Giải pháp cọc đất xi măng kết hợp sàn giảm tải..................................................75
3.2.4. Giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước ............................................................ 77
3.3. Phân tích, đánh giá và so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của các giải pháp .........81

U
D

3.3.1. So sánh hiệu quả kỹ thuật giữa các giải pháp ......................................................81
3.3.2. So sánh hiệu quả kinh tế giữa các giải pháp ........................................................82
3.4. Kết luận chương 3 ..................................................................................................85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 87


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Lún chỗ tiếp giáp giữa cầu và đường tại Cầu Mỹ Thủy (quận 2TP.HCM) .......1

Hình 2. Tình trạng sụp lún ở hai đầu cầu Kh Đơng .....................................................1
Hình 3. Đường dẫn lên hai đầu cầu

Cẩm Lệ bị lún ......................................................1

Hình 1.1. Sụt lún tại cầu Tân Phong – Báo giao thơng ...................................................4
Hình 1.2. Lún trên đường dẫn hầm chui ở Sài Gịn ........................................................4
Hình 1.3. Tình trạng sụp lún ở hai đầu cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật .........................5
Hình 1.4. Bù lún nền đường đầu cầu đường Cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi ...............5
Hình 1.5. Tình trạng sụp lún ở hai đầu cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật .........................5
Hình 1.6. Đường dẫn lên hai đầu cầu vượt bắc qua vịng xoay Mỹ Thủy ......................5
Hình 1.7. Tình trạng sụp lún ở hai đầu cầu Kh Đơng ..................................................6
Hình 1.8. Đường dẫn lên hai đầu cầu

C
C

Cẩm Lệ bị lún ...................................................6

Hình 1.9. Sơ đồ điển hình mặt cắt ngang khi thiết kế thay đất .......................................6

R
L
.
T

Hình 1.10a. Bệ phản áp 1 cấp ..........................................................................................7
Hình 1.10b. Bệ phản áp 2 cấp..........................................................................................7

U

D

Hình 1.11. Rải vải địa kỹ thuật trong thi cơng nền đường ..............................................8
Hình 1.12. Giải pháp sử dụng bấc thấm cầu vượt qua đường QL 14B (thuộc Dự án
Tuyến vành đai phía Tây) ................................................................................................ 9
Hình 1.13. Giải pháp gia cố đất yếu bằng cọc đất xi măng ...........................................10
Hình 1.14. Giải pháp cọc đất xi măng tại hiện trường ..................................................11
Hình 1.15. Thi cơng cọc xi măng đất tại Khu công nghệ cao Láng - Hồ Lạc .............13
Hình 1.16. Thi cơng cọc xi măng đất sân bay Cát Bi - Hải Phòng bằng phương pháp
trộn ướt tại Khu cơng nghệ ............................................................................................ 13
Hình 1.17. Thi cơng cọc xi măng đất cơng trình cầu Trần Thị Lý (Đà Nẵng) ..............13
Hình 1.18. Nhà máy Nhiệt Điện

....................................................................14

Hình 1.19. Dự án 04 tuyến đường chính………………………………………….......13
Hình 1.20. Vải địa kỹ thuật ........................................................................................... 15
Hình 1.21. Giải pháp cọc kết hợp cốt địa kỹ thuật ........................................................16
Hình 1.22. Sự truyền tải lên đầu cọc và đất nền ............................................................ 16
Hình 1.23. Trạng thái giới hạn về cường độ..................................................................17
Hình 1.24. Trạng thái giới hạn sử dụng .........................................................................18
Hình 1.25. Giới hạn ngồi của mũ cọc ..........................................................................18
Hình 1.26. Giải pháp cọc chống hoặc cọc treo .............................................................. 19


Hình 1.27. Giả thiết vịm đất trong tiêu chuẩn BS 8006 – 1995 ...................................19
Hình 1.28. Phân bố tải trọng theo lý thuyết vịm đất của Marston ................................ 20
Hình 1.29. Sơ đồ tính Tds do trượt ngang khối đắp trên cốt ĐKT................................ 22
Hình 1.30. Mơ tả phương pháp thi cơng cọc đất xi măng .............................................26
Hình 1.31. Mơ tả phương pháp trộn ướt (WJM) ........................................................... 26

Hình 1.32. Hình ảnh phương pháp trộn ướt (WJM) ......................................................27
Hình 2.1. Biểu đồ hàm lượng xi măng trong cọc xi măng đất ......................................33
Hình 2.2. Các thành phần liên quan đến tải trọng thiết kế ............................................35
Hình 2.3. Mơ hình phân tích khả năng chịu áp lực thẳng đứng ....................................37
Hình 2.4. Cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng (ảnh: Google) .................................45
Hình 2.5. Mặt chính gia cố cọc xi măng đất phía Đơng ................................................46
Hình 2.6. 1/2 Mặt bằng gia cố cọc xi măng đất phía Đơng ...........................................46
Hình 2.7. Mặt chính gia cố cọc xi măng đất phía Tây ..................................................47

C
C

Hình 2.8. 1/2 Mặt bằng gia cố cọc xi măng đất phía Tây .............................................47

R
L
.
T

Hình 2.9. Kết quả nén mẫu cọc thử xi măng – đất ở bờ đông và bờ Tây ......................48
Hình 2.10. Kết quả nén mẫu cọc đại trà xi măng – đất ở bờ đông và bờ Tây ...............49

U
D

Hình 2.11. Sơ đồ vị trí cọc D606; D618 ........................................................................50
Hình 2.12. Sơ đồ vị trí TN3 ........................................................................................... 50
Hình 2.13. Sơ đồ vị trí cọc T1007, T1618 .....................................................................50
Hình 2.14. Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN1 - Bờ đơng ....................................................52
Hình 2.15. Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN2 - Bờ đông ....................................................52

Hình 2.16. Biểu đồ quan hệ P-S cọc Nhóm 7 cọc - Bờ đơng ........................................53
Hình 2.17.Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN4 - Bờ Tây .......................................................53
Hình 2.18. Biểu đồ quan hệ P-S cọc TN5 - Bờ Tây ......................................................54
Hình 2.19. Sơ đồ vị trí cọc T1007, T1618 .....................................................................55
Hình 2.20. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 13/03/2013
so với cao độ thiết kế .....................................................................................................57
Hình 2.21. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 20/03/2013
so với cao độ thiết kế .....................................................................................................59
Hình 2.22. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 27/03/2013
so với cao độ thiết kế .....................................................................................................60
Hình 2.23. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 14/5/2013 so
với cao độ thiết kế..........................................................................................................62
Hình 2.24. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 15/5/2014 so
với cao độ thiết kế..........................................................................................................63


Hình 2.25. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 25/5/2015 so
với cao độ thiết kế..........................................................................................................65
Hình 2.26. Hình ảnh quan trắc đường đầu cầu phía Tây ...............................................65
Hình 2.27. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây ngày 05/6/2019 so
với cao độ thiết kế..........................................................................................................66
Hình 2.28. Kết quả quan trắc lún bên phải đường đầu cầu phía Tây giai đoạn 20132019 ............................................................................................................................... 67
Hình 3.1. Kết quả độ lún tổng tính tốn bằng phần mềm Plaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) 72
Hình 3.2. Kết quả chuyển vị theo 2 phương bằng phần mềm Plaxis 8.2 (phía Tây:Mố
A ) ..................................................................................................................................73
Hình 3.3. Biểu đồ lún theo thời gian bằng phần mềm Plaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) .....74
Hình 3.4. Mơ hình nền đường trên Geo-Slope v2007 mố A sau khi gia cố cọc xi măng
đất. .................................................................................................................................74
Hình 3.5. Kết quả độ lún tổng tính tốn bằng phần mềmPlaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) .75

C
C

Hình 3.6. Kết quả chuyển vị theo 2 phương bằng phần mềm .......................................76
Hình 3.7. Biểu đồ lún theo thời gian bằng phần mềm Plaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) .....77

R
L
.
T

Hình 3.8. Mơ hình nền đường trên Geo-Slope v2007 mố A sau khi gia cố cọc xi măng
đất kết hợp sàn giảm tải. ............................................................................................... 77

U
D

Hình 3.9. Kết quả độ lún tổng tính tốn bằng phần mềm Plaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) 78
Hình 3.10. Kết quả chuyển vị theo 2 phương bằng phần mềm .....................................79
Hình 3.11. Biểu đồ lún theo thời gian bằng phần mềm Plaxis 8.2 (Phía Tây:Mố A) ...80
Hình 3.12. Mơ hình nền đường trên Geo-Slope v2007 mố A sau khi gia cố bằng bấc
thấm. .............................................................................................................................. 80


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đặc trưng vải ĐKT .......................................................................................15
1.3.2.1. Xác định khoảng cách giữa các cọc .................................................................18
Bảng 1.2. Hệ số vòm cho nền đắp .................................................................................20
Bảng 2.1. Yêu cầu nước trộn bê tơng (mg/lít) ............................................................... 31
Bảng 2.2. Cường độ u cầu phần mũi cọc ...................................................................32

Bảng 2.3. Tính hàm lượng vữa phun trong cọc đất ximăng (cầu Trần Thị Lý) ............33
Bảng 2.4. Bảng tra hệ số σ1 và  1 .................................................................................38
Bảng 2.5. Bảng tra hệ số sức chịu tải ............................................................................38
Bảng 3.1. Lựa chọn mặt cắt tính tốn ............................................................................68
Bảng 3.2. Các thơng số vật liệu cọc xi măng đất Mố A ................................................69

C
C

Bảng 3.3. Thông số đầu vào các lớp đất trong phần mềm Plaxis 8.2 ........................... 69

R
L
.
T

Bảng 3.4. Thông số đầu vào các lớp đất trong phần mềm Plaxis 8.2 ........................... 70
Bảng 3.5. Kết quả tính tốn xử lý bằng cọc đất xi măng kết hợp VĐKT .....................75
Bảng 3.6. Kết quả tính toán xử lý bằng cọc đất xi măng kết hợp sàn giảm tải .............78

U
D

Bảng 3.7. Kết quả tính tốn xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước ........................81
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả độ lún tính toán bằng giải pháp cọc đất xi măng kết hợp VĐKT
Phụ lục 2: Kết quả độ lún tính tốn bằng giải pháp cọc đất xi măng kết hợp sàn giảm
Phụ lục 3: Kết quả độ lún tính tốn bằng giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước
Phụ lục 4: Cao độ thiết kế từ hồ sơ
Phụ lục 5: Kết quả quan trắc lún năm 2014

Phụ lục 6: Kết quả quan trắc lún năm 2015


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Hiện tượng lún nền đường đắp đầu cầu do thi công trên nền đất yếu là một vấn
đề rất nghiêm trọng, hiện nay đã có nhiều giải pháp đưa ra để xử lý, cải tạo nền đất yếu
nhằm giải quyết tình trạng lún nền đường đầu cầu như: Đệm cát; Cọc cát; Trụ đất xi
măng; Nén trước bằng tải trọng tĩnh; Giếng cát; Gia cố nền bằng Bấc thấm; Gia cố nền
bằng vải địa kỹ thuật...Tuy nhiên để lựa chọn phương án cho vừa phù hợp với địa chất
tại khu vực, vừa đảm bảo giá thành hợp lý, tiến độ rút ngắn, khả năng triệt tiêu lún nền
đường, đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư, chủ dự án là một vấn đề còn phải nghiên cứu
rất nhiều. Thực trạng ở nước ta hiện nay giải pháp sử dụng cọc đất xi măng kết hợp vải
địa kỹ thuật (GRPS) đã được ứng dụng trong việc xử lý nền đất yếu đường đầu cầu ở
một số cơng trình cầu, nhưng mức độ ở đây vẫn còn hạn chế và chưa được áp dụng
rộng rãi do chưa có kết quả nghiên cứu, số liệu đánh giá cụ thể về hiệu quả kinh tế kỹ
thuật của các dự án.

C
C

U
D

Hiện tượng lún
nền đường đầu
cầu

R
L
.
T

Hiện tượng lún
nền đường đầu
cầu

Hình 1: Lún chỗ tiếp giáp giữa cầu và đường tại Cầu Mỹ Thủy (quận 2TP.HCM)
Bù lún nền
đường đầu
cầu

Hình 2. Tình trạng sụp lún ở hai đầu cầu
Kh Đơng

Bù lún nền
đường đầu
cầu

Hình 3. Đường dẫn lên hai đầu cầu
Cẩm Lệ bị lún


2

Hạng mục đường đầu cầu Nguyễn Văn Trỗi và Trần Thị Lý được xây dựng về
hai phía bờ sơng Hàn, chiều dài thuộc phạm vi cầu về phía Tây là 64.42m, về phía
Đơng là 43,47m. Nền đường đầu cầu có chiều cao đắp lớn, về phía Tây là 3.5 đến

4.4m, về phía Đơng là 3.5 đến 7.2m. Căn cứ vào kết quả tính tốn thiết kế, chiều dài
gia cố về mỗi phía đầu cầu là 44.0m, với đặc điểm địa chất là nền đất á cát, á sét dẻo
nhão. Giải pháp xử lý được lựa chọn là cọc đất gia cố xi măng, đường kính D800,
chiều dài thay đổi 8m-14m. Đường đầu cầu hoàn thành đưa vào sử dụng năm 2013.
[19]
Có một số nghiên cứu về đường đầu cầu Trần Thị Lý của TS. Đỗ Hữu Đạo và
KS. Phạm Anh Tuấn, tuy nhiên các kết quả tập trung vào mô phỏng số tính tốn ổn
định, độ lún cho các trường hợp khác nhau về khoảng cách và chiều dài cọc trong các
trường hợp giả định. Việc hệ thống lại phương pháp thiết kế, thi cơng, thí nghiệm và
quan trắc lún cho dự án này rất quan trọng, để đánh giá thực tiễn hiệu quả kinh tế kỹ
thuật của giải pháp xử lý dùng cọc đất xi măng kết hợp vải Địa kỹ thuật. Trên cơ sở đó
có một đánh giá toàn diện để đề nghị áp dụng xử lý nền đất yếu đường đầu cầu, đặc
biệt trong các đô thị để triệt tiêu lún và giảm thời gian chờ lún. Đó cũng là lý do học
viên lựa chọn đề tài “Đánh giá giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
(GRPS) xử lý nền đất yếu đƣờng đầu cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng”.

C
C

R
L
.
T

U
D

2. Đối tƣợng nghiên cứu
Cọc đất xi măng theo phương pháp trộn sâu, kết hợp vải địa kỹ thuật xử lý nền
đường đầu cầu trên đất yếu.

3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu cho đường đầu cầu trên đất yếu của Cầu Trần Thị Lý, thành phố Đà
Nẵng.
4. Mục tiêu nghiên cứu
- Hệ thống lại cơ sở tính tốn thiết kế xử lý đường đầu cầu Trần Thị Lý, tập hợp
kết quả thí nghiệm cho cọc đất gia cố xi măng theo phương pháp trộn sâu tại dự án để
đánh giá chất lượng và hiệu quả sử dụng.
- Đánh giá khả năng ổn định, độ lún từ tính tốn, mơ phỏng số và quan trắc thực
tế của dự án từ năm đưa vào khai thác đến năm 2019.
- Phân tích, so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật giải pháp sử dụng cọc đất xi măng
kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) xử lý nền đất yếu đường đầu cầu trong đô thị với các
giải pháp khác.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực địa đường đầu cầu, quan sát, đánh giá thực tế của dự án.
- Thu thập dữ liệu về khảo sát địa chất, phương pháp lựa chọn vật liệu sử dụng


3

cọc đất gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật từ hồ sơ thiết kế kỹ thuật, hồ sơ hồn
cơng cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng từ đơn vị quản lý.
- Thu thập và phân tích số liệu kết quả thí nghiệm cọc đất xi măng và vải địa kỹ
thuật; Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng; Kết quả quan trắc lún
nền đường đầu cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng.
- Nghiên cứu sử dụng phần mềm chuyên dụng Plaxis, GeoSlope v2007 để mô
phỏng số đánh giá ổn định và độ lún cho nền đường.
6. Bố cục của đề tài
Ngoài phần Mở đầu; Kết luận, kiến nghị, luận văn gồm 3 chương:
Chƣơng 1: Tổng quan về giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
(GRPS) xử lý nền đất yếu đường đầu cầu.

Chƣơng 2: Đánh giá giải pháp thiết kế, kết quả thí nghiệm hiện trường, kết quả
quan trắc với giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS) xử lý nền đất
yếu đường đầu cầu.
Chƣơng 3: Phân tích, đánh giá và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật giải pháp
cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật với một số giải pháp khác.
Kết luận và Kiến nghị
Tài liệu tham khảo

C
C

U
D

R
L
.
T


4

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT (GRPS) XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG ĐẦU CẦU
1.1. Tổng quan các giải pháp xử lý nền đất yếu đƣờng đầu cầu.
- Nền đắp của đường vào đầu cầu khác với các đoạn thông thường do tác động
tương hỗ của nền đường với các nền móng cơng trình và do độ lún khác nhau. Mặt
khác chiều dài của nền đắp khơng lớn nên có thể sử dụng các kỹ thuật phức tạp hơn và
giá thành cao hơn.

- Có thể hạn chế tác dụng tương hổ của nền đường vào cầu với các móng sâu
bằng cách xây dựng nền đắp trước các móng cầu (có hoặc không dùng các biện pháp
bổ sung để tăng nhanh sự cố kết của đất yếu) hoặc bằng cách tăng độ ổn định của nền
đắp (sử dụng bệ phản áp, thay đất xấu, làm nhẹ nền đắp, cột balát, cột vữa đất –
ximăng, cột đất gia cố…).
- Với các độ lún khác nhau, phải tìm cách làm cho bộ phận lớn nhất của độ lún
tổng cộng dự báo đạt được trước khi kết thúc thi cơng. Có thể sử dụng tất cả các kỹ
thuật để giảm biến độ lún tổng cộng hoặc tăng nhanh độ lún riêng rẽ hoặc kết hợp.
Việc lựa chọn giữa các kỹthuật này thực tế phụ thuộc vào chiều dày của đất yếu:
+ Với đất yếu chiều dày khơng lớn, việc khống chế độ lún có thể tiến hành bằng
cách thay đất xấu, bằng cách làm các cột balát, cột đất gia cố tựa trên lớp nền cứng
hơn.
+ Với đất yếu chiều dày lớn hơn, nói chung không áp dụng được các kỹ thuật
xử lý cho đến lớp nền cứng. Việc hạn chế độ lún sau khi đưa đường vào sử dụng có
thể được tiến hành bằng cách tăng nhanh cố kết bằng các giải pháp làm đường thấm
thẳng đứng, xây dựng theo giai đoạn, cố kết chân khơng, gia tải tạm thời… có xét đến
các điều kiện ổn định của nền đắp, hoặc bằng cách giảm nhẹ nền đắp.

C
C

R
L
.
T

U
D

Bù lún nền

đường đầu cầu

Hình 1.1. Sụt lún tại cầu Tân Phong –
Báo giao thông

Hiện tượng sụt
lún nền đường
đầu cầu

Hình 1.2. Lún trên đường dẫn hầm chui
ở Sài Gòn


5

- Hiện tượng thường xảy ra khi nền đường đầu cầu đắp cao qua vùng đất yếu,
xuất hiện hiện tượng lún trong quá trình khai thác. Sau khi xác định được nguyên nhân,
đơn vị quản lý đã tiến hành sửa chữa bằng việc cắt bỏ phạm vi hư hỏng, thay thế bằng
vật liệu mới đảm bảo kỹ thuật để phương tiện và người dân đi lại an toàn (cầu Tân
Phong)

Bù lún nền
đường đầu cầu
bù lún nền
đường đầu cầu

Hình 1.3. Tình trạng sụp lún ở hai đầu
cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật

C

C

Hình 1.4. Bù lún nền đường đầu cầu
đường Cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi

R
L
.
T

- Hai bên đầu cầu Bình Phú, đặc biệt là lề bộ hành trên cầu có vết nứt khá to,
một phía bị sụp lún gần 10 cm; nham nhở vết lấp vá bằng xi măng đã cũ. Trên mặt

U
D

đường cũng có dấu hiệu vá nhựa kéo dài khoảng 4 m
Hiện tượng lún
mặt đường
đầu cầu

Hình 1.5. Tình trạng sụp lún ở hai đầu
cầu Bình Phú – Báo Pháp Luật

Hiện tượng
lún, võng mặt
đường đầu cầu

Hình 1.6. Đường dẫn lên hai đầu cầu
vượt bắc qua vòng xoay Mỹ Thủy

- Hiện tượng lún bất thường đường dẫn lên hai đầu cầu vượt bắc qua vòng
xoay Mỹ Thủy, nhiều phương tiện lưu thông qua đây cảm thấy lo lắng về độ an tồn,
phải di chuyển tốc độ chậm hơn bình thường nên gây uồn tắc giao thông (Theo nguồn
báo thanh niên)


6

Thảm bù lún
mặt đường

Thảm bù lún
mặt đường

Hình 1.7. Tình trạng sụp lún ở hai đầu
cầu Kh Đơng

Hình 1.8. Đường dẫn lên hai đầu cầu
Cẩm Lệ bị lún

* Lún nền đường đắp sau mố là một vấn đề khá phổ biến đối với các cơng
trình cầu khơng những ở nước ta mà cả ở những nước phát triển. Vấn đề này đã gây ra
những hậu quả nghiêm trọng trong quá trình thi công cũng như khai thác sau này. Hiện
tượng lún nền đường đắp cao, không những xuất hiện trong quá trình thi cơng mà xuất
hiện trong q trình khai thác, gây khó chịu cho người tham gia giao thơng thậm chí
gây mất an tồn giao thơng và làm gián đoạn trong quá trình khai thác sử dụng, để giải
quyết lún nền đường đầu cầu, một số cơng trình áp dụng các biện pháp để xử lý nền

C

C

R
L
.
T

U
D

đất yếu đường đầu cầu, chẳng hạn như:

1.1.1. Giải pháp thay đất (dùng khi bề dày lớp đất yếu mỏng)
Giải pháp thay đất là thay thế một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu dưới nền
đường bằng lớp đất khác (đệm cát, đệm đất) có khả năng chịu tải tốt hơn. Có thể sử
dụng vật liệu địa phương tại chỗ để cải thiện tính chất của nền đất yếu.

Hình 1.9. Sơ đồ điển hình mặt cắt ngang khi thiết kế thay đất
Căn cứ vào thời gian cố kết dự kiến, yêu cầu về độ ổn định nền đắp cần đạt được
để tính tốn chiều dày lớp đất cần thay thế. Khi kiểm toán thiết kế nền đất yếu bằng giải
pháp thay đất, cần kiểm tra hai điều kiện: Biến dạng lún và ổn định trượt để xác định
chiều dày thay đất, độ lún còn lại và độ ổn định trượt trước và sau khi thay đất.


7

Giải pháp thay đất thi công đơn giản, tăng khả năng ổn định của nền đất đắp,
thường áp dụng trong các trường hợp khi thời hạn thi công ngắn; chiều cao đất đắp là
không lớn; đặc trưng cơ lý, đặc biệt là sức chịu tải của đất yếu là rất nhỏ mà việc cải
thiện nó bằng cố kết là khơng có hiệu quả để đạt được chiều cao thiết kế của nền đắp;

đất yếu là than bùn loại I hoặc loại á sét dẻo mềm, dẻo chảy. Chiều dày lớp đất yếu dưới
2m nên đào bỏ toàn bộ lớp đất yếu để đáy nền đường tiếp xúc với tầng đất không yếu.
Giải pháp thay đất áp đã được áp dụng trong xây dựng giao thông ở nước ta như
Cầu số 1, Cầu số 2 bắc qua sơng Cổ Cị, quận Ngũ Hành Sơn.
1.1.2. Giải pháp bệ phản áp
Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bệ phản áp là giải pháp cổ điển thường được
áp dụng nhằm mục đích chính là tăng cường sự ổn định trượt của nền đường trong quá
trình đắp cũng như trong quá trình đưa tuyến đường vào khai thác.

C
C

R
L
.
T

Hình 1.10a. Bệ phản áp 1 cấp

U
D

Hình 1.10b. Bệ phản áp 2 cấp
Khi dùng giải pháp bệ phản áp, khơng cần khống chế tiến trình đắp, vì vậy thi
cơng đắp thân đường nhanh, tuy nhiên địi hỏi diện tích chiếm dụng đất lớn. Bệ phản
áp thường được áp dụng khi cường độ chống cắt của nền đất yếu nhỏ, không đảm bảo
để xây dựng nền đắp theo giai đoạn, có khả năng xảy ra trượt trồi ở hai bên; thời hạn
thi công ngắn, không đủ thời gian cố kết; chiều cao đất đắp tương đối lớn, độ ổn định
không đạt yêu cầu và chiều sâu đất yếu tương đối lớn. Giải pháp này thường được áp
dụng cho các đoạn đường đầu cầu, có chiều dài ngắn và diện tích đất xung quanh

khơng được sử dụng.
Giải pháp bệ phản áp đã được áp dụng trong xây dựng giao thông ở nước ta như
tuyến QL1A (các đoạn đường đầu cầu), đường đầu cầu Hàm Rồng, đường cao tốc TP
Hồ Chí Minh - Trung Lương…


8

1.1.3. Giải pháp vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật là loại vật liệu Polyme có tính thấm tốt, được sản xuất theo
công nghệ dệt thoi, dệt kim hoặc không dệt và sử dụng trong các cơng trình xây dựng.
Khi bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp, ma sát giữa đất đắp và vải
địa kỹ thuật sẽ tạo ra một lực giữ khối đất đắp, nhờ đó mức độ ổn định của nền đất đắp
được tăng lên đáng kể.

C
C

R
L
.
T

Hình 1.11. Rải vải địa kỹ thuật trong thi cơng nền đường
Việc lựa chọn loại và tính chất của vải địa kỹ thuật cũng như xác định số lớp vải
dựa trên kết quả tính tốn ổn định trượt trên cơ sở độ ổn định trượt nền đất cần đạt
được và cường độ kéo đứt cho phép của vải địa kỹ thuật cũng như chỉ tiêu cơ lý của

U
D

đất đắp và đất yếu. Khi bố trí nhiều lớp vải địa kỹ thuật, mỗi lớp vải được xen kẽ bằng
các lớp vật liệu đắp (cát, đất cấp phối) có bề dày 15 - 30cm phụ thuộc vào khả năng lu
lèn của thiết bị và loại vật liệu đắp.
Có thể dùng vải địa kỹ thuật loại dệt, cường độ kéo đứt tối thiểu là 25kN/m để
đảm bảo hiệu quả đầm nén đất trên vải, tạo ra hệ số ma sát cao giữa đất đắp và vải địa
kỹ thuật.
Vải địa kỹ thuật có ưu điểm nhẹ, cấu tạo hồn chỉnh liên tục, cường độ chịu kéo
cao, thi công thuận tiện, giá thành rẻ; phân bố đều ứng suất dưới nền đắp, giảm thiểu
khả năng phát sinh lún không đều, lún lệch; tăng q trình thốt nước từ đất yếu ra
ngồi, đẩy nhanh quá trình cố kết thấm, tăng độ bền của đất yếu.
Giải pháp sử dụng vải địa kỹ thuật thường được áp dụng dưới nền đất đắp trên
đất yếu để tăng cường ổn định nền đất yếu; làm lớp phân cách đất yếu với các lớp đất
nền đường; sử dụng cho thốt nước bề mặt, chống xói bề mặt.
Vải địa kỹ thuật được kết hợp với một số giải pháp thoát nước thẳng đứng
(giếng cát, bấc thấm) hoặc cọc xi măng đất trong xử lý nền đắp trên đất yếu. Ở Việt
Nam, giải pháp này được áp dụng trong xây dựng giao thơng tại các cơng trình như
đường đầu cầu Trần Thị Lý – Đà Nẵng, đường cao tốc TP Hồ Chí Minh - Trung


9

Lương, QL1A đoạn Pháp Vân - Cầu Giẽ, QL18, tuyến N2, đường Bắc Thăng Long Nội Bài, tuyến Quản Lộ - Phụng Hiệp, QL91 Cần Thơ- An giang, QL61B Hậu Giang Cần Thơ...
1.1.4. Giải pháp bấc thấm
Bấc thấm là băng có lõi chất dẻo có tiết diện hình bánh răng hoặc hình dẫn ống
kim, được bao bên ngồi bằng vật liệu tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật
Polypropylen không dệt). Bấc thấm có bề rộng 100mm, dày 3 - 5mm, được cuốn lại
trong các rulo, dài khoảng 200 - 300m. Độ sâu cắm bấc có hiệu thường từ 10 - 20m.
Lớp bọc ngồi vải địa kỹ thuật có chức năng ngăn cách lõi và đất xung quanh,
ngăn cát hay hạt đất chui vào lõi làm tắc lõi. Lõi chất dẻo có chức năng đỡ lớp vỏ bao

bọc, tạo đường cho nước thấm dọc ngay cả khi áp lực xung quanh lớn.
Bấc thấm có tác dụng dẫn nước từ dưới tầng đất yếu lên tầng đệm cát phía trên
và thốt ra ngồi, nhờ đó tăng tốc độ cố kết, tăng nhanh sức chịu tải do thay đổi các
chỉ tiêu cơ bản (C, υ) của đất yếu, do đó làm tăng nhanh tốc độ lún của nền đất; tuy
nhiên khó kiểm sốt chất lượng trong q trình thi cơng, giá thành cao, thời gian gia
tải dài…
Giải pháp bấc thấm chỉ được dùng khi áp suất nền đắp cộng với phần gia tải
phải lớn hơn 1,2 lần áp suất tiền cố kết của đất yếu, có vậy mới đẩy được nước ra khỏi
đất yếu. Nước thốt ra trong q trình cố kết phải được đẩy ra khỏi phạm vi nền đường.

C
C

R
L
.
T

U
D

PVD thường được sử dụng để xử lý nền đường cấp cao và đường cao tốc với đất yếu
là bùn có độ sệt B>0,75, khối lượng thể tích 1450 – 1700 kg/m3 và chiều cao đắp H >
3 - 3,5m.
Giải pháp bấc thấm đã được sử dụng tương đối phổ biến ở các đoạn nền đường
đầu cầu trên địa bàn Đà Nẵng như: cầu Kh Đơng, cầu Hịa Phước, cầu vượt qua
đường QL 14B (thuộc Dự án Tuyến vành đai phía Tây).

Hình 1.12. Giải pháp sử dụng bấc thấm cầu vượt qua đường QL 14B (thuộc Dự án
Tuyến vành đai phía Tây)

1.1.5. Giải pháp cọc đất xi măng
Nguyên lý của phương pháp là đưa xi măng vào đất, các quá trình phản ứng hóa


10

học sẽ tạo nên các mối liên kết kiến trúc mới trong đất, các mối liên hệ này khá bền
vững, đồng thời độ chặt của đất cũng tăng lên. Các phản ứng hóa lý chủ yếu gồm có:
phản ứng thủy hóa xi măng với nước, phản ứng puzzolan giữa các thành phần khoáng
vật puzzolan trong đất với Ca(OH)2, phản ứng trao đổi ion … Kết quả cuối cùng làm
giảm hàm lượng nước trong đất, tăng độ bền, độ ổn định, làm giảm hệ số thấm và độ
lún của đất đồng thời chống lại sự trương nở, co ngót và tan rã của đất sau khi xử lý.
Giải pháp cọc xi măng đất được áp dụng để xử lý các đoạn đất yếu ở những
đoạn đường có chiều cao đất đắp lớn hoặc ở các vị trí đường đầu cầu hoặc qua cống do
yêu cầu độ lún còn lại nhỏ nhằm mục đích: Tăng độ cố kết của đất nền, giảm độ lún,
rút ngắn được thời gian thi công và tăng cường sự ổn định trượt của nền đất, đảm bảo
độ ổn định của nền đường đắp trên các đoạn đất yếu có bề dày rất lớn (thường là 3050m) mà các giải pháp thốt nước thẳng đứng khơng hoặc khó có thể thực hiện được.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.13. Giải pháp gia cố đất yếu bằng cọc đất xi măng

Giải pháp cọc đất xi măng làm tăng cường độ, giảm tính nén lún do đó tăng
cường ổn định nền đất, từ đó kiểm soát sự biến dạng của đất nền. So với một số giải
pháp xử lý nền hiện có, cơng nghệ này có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m),
thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thơ cho đến bùn yếu), thi công được cả trong
điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều
trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác.
Tuy nhiên việc nghiên cứu để lựa chọn mô hình tính tốn hợp lý, từ đó xác định
các thơng số chính hợp lý khi áp dụng cơng nghệ là những vấn đề chưa được giải
quyết triệt để.
Giải pháp cọc xi măng đất đã được áp dụng có hiệu quả ở Nhật Bản, Hoa kỳ,
Thụy Điển, Trung Quốc, Thái Lan, Philippin … Ở nước ta, giải pháp này được sử
dụng để gia cố nền nhà, cơng trình xây dựng dân dụng. Trong vài năm gần đây công
nghệ này đã được áp dụng tại đường đầu cầu Trần Thị Lý (Đà Nẵng), cảng Ba Ngịi
(Khánh Hịa), bệ bình chứa dầu của Tổng kho xăng dầu Cần Thơ, đại lộ Đông Tây TP Hồ Chí Minh, sân bay Trà Nóc, Cao tốc Bến Lức– Long Thành , Dự án đường


11

Liên cảng Cái Mép – Thị Vải và gần nhất là thử nghiệm tại đường Láng - Hịa Lạc.
Ngồi việc gia cố nền đất yếu, cọc xi măng đất còn được ứng dụng trong các lĩnh vực
như: xây dựng tường chống thấm, chống đỡ thành hố móng, giảm nhẹ và ngăn chặn sự
hóa lỏng… Khi áp dụng giải pháp này cần có những điều tra, nghiên cứu về hàm
lượng hữu cơ, thành phần khống hóa của đất yếu vì nếu đất có hàm lượng hữu cơ lớn
hoặc có độ pH nhỏ thì cường độ của cọc xi măng đất sẽ tăng không nhiều. Với ưu
điểm là thời gian thi công nhanh, sử dụng được vật liệu địa phương, giá thành tương
đối thấp, công nghệ này đang dần được các nhà quản lý, thiết kế và thi công quan tâm
khi gặp đất yếu.
1.2. Tổng quan giải pháp cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật (GRPS)
1.2.1. Cọc đất xi măng [14]
1.2.1.1. Khái niệm cọc đất xi măng

Cọc xi măng đất (Deep Mixing Method : DMM) là hỗn hợp giữa đất nguyên
dạng nơi cần gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi
khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt đến độ sâu lớp đất cần gia cố thì
quay ngược và dịch chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun
xuống nền đất bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô (dry mixing) hoặc bằng bơm
vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt (wet mixing). Thực chất của phương pháp này là
quá trình gia cố sâu nhằm cải thiện các đặc trưng cơ học của đất (tăng cường độ kháng
cắt, giảm tính nén lún…) bằng cách trộn đất nền với xi măng để chúng tương tác với
nhau, tạo ra sự trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp đầy các lỗ
rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học đất - xi măng.
Cùng với xi măng thì có nhiều loại chất gia cố khác như vơi, thạch cao, tro
bay… tuy nhiên theo kinh nghiệm đúc kết từ rất nhiều cơng trình đã thi cơng trên thế
giới thì xi măng thể hiện được nhiều ưu điểm vượt trội mà các chất gia cố khác khơng
có được và rất thích hợp để xử lý nền đất yếu tại Việt Nam.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.14. Giải pháp cọc đất xi măng tại hiện trường
1.2.1.2. Phân loại
Có rất nhiều cách phân loại cọc xi măng đất như:

12

- Theo chủng loại chất gia cố, cách thức trộn: Phương pháp trộn khô, trộn ướt;
phương pháp xoay phun và khoan xoay…
- Theo bố trí mặt bằng cọc: Dạng cọc đơn, dạng hàng cọc liên tục gối chồng lên
nhau, dạng khung, dạng khối các cọc…
- Theo phạm vi ứng dụng trong thực tế: xây dựng các tường chống thấm, ổn định
và chống đỡ thành hố móng, gia cố nền đất yếu, giảm nhẹ và ngăn cản sự hóa lỏng (cát
chảy), làm tường chắn, cô lập và ngăn chặn vùng bị ô nhiễm…
- Theo công nghệ thi công: Chia thành khoan phụt truyền thống, khoan phụt
kiểu ép, khoan phụt thẩm thấu, khoan phụt cao áp… Trong đó khoan phụt truyền
thống là sử dụng áp lực phụt để ép vữa xi măng lấp đầy các lỗ rỗng khe nứt, thường áp
dụng trong khoan phụt đá, đất nứt nẻ thân đê, đập. Khoan phụt kiểu ép là sử dụng vữa
phụt có áp lực để ép và chiếm chỗ đất. Khoan phụt thẩm thấu là biện pháp ép vữa với
áp lực nhỏ để vữa tự đi vào các lỗ rỗng. Khoan phụt cao áp là sử dụng áp lực cao để ép
vữa chiếm chỗ đất.
- Theo phương pháp trộn: Chia thành công nghệ trộn khô (dry mixing) và công
nghệ trộn ướt (jet grouting hay wet mixing).

C
C

R
L
.
T

1.2.1.3. Các ứng dụng cọc đất xi măng
- Xây dựng các tƣờng chống thấm: Do tính thấm của cọc xi măng đất rất nhỏ

(10-8-10-9m/s tương ứng với cấp áp lực 100-2000 kPa) nên để ngăn cản sự rò rỉ của

U
D

nước ra bề mặt bên ngồi các cơng trình như hồ thủy lợi, đập chắn nước… người ta
xây dựng tường chống thấm bằng các hàng cọc hay panen gối chồng lên nhau qua các
lớp đất có tính thấm lớn (xun qua lõi móng đập), ngăn cản nước thấm qua. Giải pháp
này được áp dụng cho các lớp đất rời như cát, sỏi sạn… có hệ số thấm lớn và cọc
thường được đặt tựa trên tầng đá gốc.
- Ổn định và chống đỡ thành hố móng: Phương pháp này tạo thành dạng
tường chắn giữ ổn định thành vách và kiểm soát mực nước ngầm hố đào.Nó có cấu tạo
tương tự như tường chống thấm, ngoại trừ việc gia tăng độ bền, cường độ của đất sau
gia cố.
- Gia cố nền đất yếu: Sử dụng cọc xi măng đất làm tăng cường độ, giảm tính
nén lún do đó làm tăng cường độ ổn định của nền đất yếu, kiểm soát sự biến dạng của
nền đất yếu và các cơng trình xây dựng. Trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều cơng
trình xây dựng có sử dụng cọc xi măng đất để xử lý nền móng.
- Giảm nhẹ và ngăn chặn sự hóa lỏng (cát chảy): Cọc xi măng đất được áp
dụng để ngăn cản sự hóa lỏng, gia cường nền đất và làm giảm áp lực nước lỗ rỗng. Cọc
được xây dựng theo dạng tường, khối, lưới..để cô lập lớp đất yếu dưới móng cơng trình,
hạ thấp mực nước ngầm, làm đất khơ, ngăn cản sự hóa lỏng. Dạng ơ lưới được coi là có
hiệu quả cao do có sự phân phối ứng suất trên cọc tốt hơn so với cọc đơn hay nhóm cọc


13

có thể gây tập trung ứng suất làm phát sinh các mô men uốn gây phá hoại cọc.
- Làm các tƣờng trọng lực, gia cố cọc
Ở nhiều nước trên thế giới cọc xi măng đất được ứng dụng rộng rãi như một hình

thức gia cố nền móng với mục đích giảm độ lún nền đắp, tăng cường độ ổn định nền
đắp, làm móng nhà, cầu đường…
Ở Việt Nam cọc xi măng đất được sử dụng để cải tạo nền móng bồn chứa dầu
Tổng kho xăng dầu Nhà Bè, kho xăng dầu Cần Thơ…
- Cô lập và ngăn chặn vùng đất bị ô nhiễm: Tương tự như các tường chống
thấm, ở một số khu vực bãi rác của các nhà máy có sự rị rỉ chất độc hại ảnh hưởng
đến mơi trường xung quanh, người ta xây dựng cọc xi măng đất thành một tường ngăn
cách bao quanh khu vực bị ô nhiễm.
Một số hình ảnh ứng dụng giải pháp cọc đất xi măng

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.15. Thi cơng cọc xi măng đất tại Hình 1.16. Thi cơng cọc xi măng đất sân
Khu cơng nghệ cao Láng - Hồ Lạc
bay Cát Bi - Hải Phịng bằng phương
pháp trộn ướt tại Khu cơng nghệ

Hình 1.17. Thi cơng cọc xi măng đất cơng trình cầu Trần Thị Lý (Đà Nẵng)