Nghiên cứu gia cố nền đất yếu dưới đường vào cầu khu vực cần thơ bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN ĐỨC TOÀN

NGHIÊN CỨU GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI
ĐƯỜNG VÀO CẦU KHU VỰC CẦN THƠ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP CỌC ĐẤT TRỘN XIMĂNG

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2012.


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Châu Ngọc Ẩn

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Văn Chánh

Cán bộ chấm nhận xét 1: .....................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: .....................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 24 tháng 01 năm 2013.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. GS.TS. TRẦN THỊ THANH
2. TS. LÊ BÁ VINH
3. TS. NGUYỄN MINH TÂM
4. TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC
5. PGS.TS. CHÂU NGỌC ẨN
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên
ngành sau khi Luận văn đã được sữa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


Đại Học Quốc Gia TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
---X-›-W---

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHAN ĐỨC TOÀN
MSHV: 10090374
Năm sinh: 02/02/1985
Nơi sinh: Cần Thơ
Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 60.58.60
I – TÊN ĐỀ TÀI:

“Nghiên cứu gia cố nền đất yếu dưới đường vào cầu khu vực Cần Thơ bằng
phương pháp cọc đất trộn ximăng”
II – NHIỆM VỤ & NỘI DUNG:
Chương 1: Tổng quan về đặc điểm địa chất ĐBSCL và các giải pháp xử lý,
gia cố nền đất yếu.
Chương 2: Nghiên cứu cấu tạo và phương pháp tính tốn của giải pháp xử
lý nền đắp cao vào cầu bằng hệ thống cọc đất trộn ximăng.
Chương 3: Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng để xác định cường độ chịu
nén đơn của cột đất – ximăng
Chương 4: Ứng dụng tính tốn cọc đất trộn ximăng gia cố nền đất yếu dưới
đường vào cầu ở khu vực Cần Thơ.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 2/7/2012
IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012
V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
1/. Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Châu Ngọc Ẩn
2/. Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Văn Chánh
Tp. HCM, ngày 29 tháng 11 năm 2012
Cán bộ HD 1

Cán bộ HD 2

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS Châu Ngọc Ẩn

PGS.TS Nguyễn Văn Chánh

PGS.TS Võ Phán

TRƯỞNG KHOA


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt hai năm học tập, nghiên cứu chương trình cao học
chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng tại trường Đại học Bách Khoa TP Hồ
Chí Minh, với sự chỉ bảo tận tình của tất cả thầy cơ tơi đã hồn tất chương
trình cao học với đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu gia cố nền đất yếu dưới
đường vào cầu khu vực Cần Thơ bằng phương pháp cọc đất trộn
ximăng”
Lời đầu tiên, xin cho tôi được gửi lời tri ân đến các thầy Châu Ngọc
Ẩn, thầy Nguyễn Văn Chánh, với lịng nhiệt tình và tâm huyết với nghề,
các thầy đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập,
nghiên cứu để tơi hồn thành Luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến các q thầy cơ trong Bộ mơn
Địa cơ nền móng và các thầy cơ phịng Đạo Tạo Sau Đại Học đã nhiệt tình
giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn tất khố học này.
Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, ba mẹ và
các bạn cùng niên khóa 2010-2012 đã ln động viên tinh thần, quan tâm
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Trân trọng kính chào!
Tp. HCM, ngày 29 tháng 11 năm 2012
Học viên

Phan Đức Toàn


TÓM TẮT
Tên đề tài
“Nghiên cứu gia cố nền đất yếu dưới đường vào cầu khu vực Cần

Thơ bằng phương pháp cọc đất trộn ximăng”
Tóm tắt
Nghiên cứu tổng quan đặc điểm địa chất khu vực ĐBSCL và các giải
pháp xử lý, gia cố nền đất yếu.
Nghiên cứu một số dạng cấu tạo và phương pháp tính tốn gia cố nền
đất yếu dưới đường vào cầu bằng cọc đất ximăng.
Nghiên cứu các đặc trưng cơ lý của cọc đất ximăng thông qua các thí
nghiệm. Học viên tập trung vào thí nghiệm nén một trục trong phòng để xác
định cường độ chịu nén đơn của mẫu đất trộn ximăng ứng với các hàm lượng
khác nhau. Từ đó sẽ nhận xét sự ảnh hưởng của hàm lượng ximăng đến sự phát
triển cường độ, so sánh cường độ của cọc đất ximăng với cường độ mẫu đất
nguyên dạng chưa gia cố, cũng như nhận xét mối quan hệ giữa module nén nở
hông của đất gia cố bằng ximăng và độ bền kháng cắt khơng thốt nước.
Nghiên cứu tính tốn cho một cơng trình cụ thể về gia cố nền đường vào
cầu bằng cọc ximăng đất tại khu vực TP Cần Thơ.


ABSTRACT
Title name
"The study reinforced soft soil under the road bridge in Can Tho area by
the method of soil-cement column"
Abstract
Research general geological characteristics in the Mekong Delta and the
solutions, reinforced soft ground.
Research some form of structure and methodology reinforced soft soil
under the road to the bridge by soil cement pile.
Research the physical and mechanical characteristics of soil-cement
column through testing. Author focus on Unconfined compression test in the lab
to determine the compressive strength of cement mixed soil sample application
with different concentrations. That will review the effects of cement content on

the development intensity, comparing the intensity of soil cement piles with soil
strength raw form not reinforced, as well as review the relationship between the
unconfined compression module hatch of soil reinforced with cement and
durability undrained shear resistance.
The study calculated for a specific project on the road to the bridge
reinforcement soil cement pile in Can Tho City area.


MỤC LỤC
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn
Tóm tắt nội dung Luận văn
Mục lục
Mở đầu
--- Chương 1 --TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL & CÁC GIẢI
PHÁP XỬ LÝ, GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
[A] TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL
1.1. TỔNG QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG ..................................................................1
1.1.1. Đất yếu nói chung
1) Khái niệm đất yếu..........................................................................1
2) Các dạng đất yếu đồng bằng sông Cửu Long................................1
1.1.2. Đặc điểm và tính chất của đất sét yếu
1) Đặc điểm chung của đất sét yếu ....................................................2
2) Đặc điểm của đất sét mềm yếu ven sông ......................................2
3) Đặc điểm biến dạng của đất sét yếu ..............................................3
1.2. KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL.................................3
1.2.1. Về mặt địa chất thủy văn ..............................................................4
1.2.2. Về mặt địa chất cơng trình............................................................4
1.2.3. Về cấu tạo và phân loại các lớp đất ..............................................4

1.3. MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT YẾU TẠI TP.
CẦN THƠ VÀ KHU VỰC LÂN CẬN .............................................................7
1.4. PHÂN TÍCH TỔNG QUÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ TÍNH
TỐN.................................................................................................................8
1.4.1. Sơ lược về vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế và
xã hội khu vực TP Cần Thơ .......................................................8
1.4.2. Các đặc điểm địa chất thủy văn cơng trình...................................9
1.4.3. Nhận xét chung ...........................................................................10
[B] CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ, GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN......................................................11
1.5.1. Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát ...............................................11
1.5.2. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ...............................................12


1.5.3. Xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không .............................14
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG.....................................................15
1.6.1. Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất trộn - xi măng (vôi) ................15
1.6.2. Gia cố nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật - lưới địa kỹ thuật kết
hợp gia tải trước ........................................................................19
1.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN BỐ LẠI ỨNG SUẤT.............................20
1.7.1. Xử lý nền đất yếu bằng đệm cát .................................................20
1.7.2. Xử lý nền bằng bệ phản áp .........................................................21
1.8. NHẬN XÉT & PHƯƠNG HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI ................................21
--- Chương 2 --NGHIÊN CỨU CẤU TẠO & PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CỦA GIẢI
PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẮP CAO VÀO CẦU BẰNG HỆ THỐNG CỌC ĐẤT
TRỘN XIMĂNG
[A] NGHIÊN CỨU CẤU TẠO, ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA CỌC ĐẤT TRỘN
XIMĂNG
2.1. TỔNG QUAN ĐẤT GIA CỐ XIMĂNG..................................................22
2.1.1. Cơ chế tương tác giữa ximăng với đất yếu ..................................22

2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật của đất gia cố
ximăng .........................................................................................23
2.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỌC ĐẤT GIA CỐ XIMĂNG ..................25
2.2.1. Loại đất, phân bố cỡ hạt và chất kết dính ....................................25
2.2.2. Trọng lượng đơn vị ......................................................................25
2.2.3. Giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo.......................................25
2.2.4. Độ ẩm...........................................................................................25
2.2.5. Thay đổi thể tích ..........................................................................25
2.2.6. Các đặc trưng cơ học ...................................................................25
2.2.7. Độ bền chống cắt của đất gia cố ximăng .....................................27
2.2.8. Module nén của cọc đất trộn ximăng...........................................28
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC XIMĂNG ĐẤT .....................29
2.3.1. Phương pháp trộn phun ướt .........................................................29
2.3.2. Phương pháp trộn phun khô.........................................................29
2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG
DSMC .......................................................................................................31
2.5. NHẬN XÉT VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG VÀO
CẦU Ở KHU VỰC CẦN THƠ................................................................33
[B] NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CỌC ĐẤT TRỘN
XIMĂNG CHO CƠNG TRÌNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO VÀO CẦU


2.6. CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TỐN & NGUN LÝ THIẾT KẾ................34
2.6.1. Các giả thiết tính tốn ..................................................................34
2.6.2. Các ngun lý thiết kế hệ nền cọc đất – ximăng .........................35
2.7. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CỌC ĐẤT – XIMĂNG.........................35
2.7.1. Bố trí cấu tạo cọc đất – ximăng ...................................................35
2.7.2. Cách xác định các kích thước cơ bản ..........................................37
2.7.3. Chuẩn bị số liệu ...........................................................................38
2.7.4. Xác định tải trọng tính tốn, ứng suất trong nền .........................38

2.7.5. Tính tốn sức chịu tải cọc và của nền được gia cố ......................38
n Sức chịu tải theo vật liệu cọc ..................................................38
o Sức chịu tải theo đất nền .........................................................41
p Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc...............................43
q Tính tốn độ lún ......................................................................43
--- Chương 3 --NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ
CHỊU NÉN ĐƠN CỦA HỖN HỢP ĐẤT TRỘN XIMĂNG
3.1.

3.2.

3.3.

3.4.

3.5.

ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................................48
3.1.1. Giới thiệu một số ưu điểm của phương pháp cọc đất trộn
ximăng .........................................................................................48
3.1.2. Mục tiêu đề ra ..............................................................................48
VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...................................................................48
3.2.1. Phụ gia siêu dẻo ...........................................................................48
3.2.2. Chất kết dính................................................................................49
3.2.3. Đất thí nghiệm .............................................................................49
3.2.4. Hàm lượng ximăng được pha trộn...............................................50
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG ...................................50
3.3.1. Tiến hành lấy mẫu đất, ximăng ...................................................50
3.3.2. Chuẩn bị vật liệu..........................................................................50
3.3.3. Tiến hành trộn đất và ximăng......................................................51

3.3.4. Đúc mẫu.......................................................................................52
3.3.5. Thí nghiệm nén mẫu ....................................................................52
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .....................................................................52
3.4.1. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong việc gia cố nền
bằng cọc đất – ximăng trên thế giới ............................................52
3.4.2. Kết quả thí nghiệm đất trộn ximăng khu vực Cần Thơ...............54
KẾT LUẬN CHƯƠNG .........................................................................62


--- Chương 4 --ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CỌC ĐẤT TRỘN XIMĂNG GIA CỐ NỀN ĐẤT
YẾU DƯỚI ĐƯỜNG VÀO CẦU KHU VỰC CẦN THƠ
4.1. SỐ LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH ............................................63
4.2. TRƯỜNG HỢP NỀN ĐẤT YẾU CHƯA ÁP DỤNG GIẢI PHÁP
XỬ LÝ ......................................................................................................64
4.2.1. Tính tốn ổn định tổng thể cơng trình (bài tốn chưa gia cố) .....64
4.2.2. Tính tốn độ lún tổng cộng (bài toán chưa gia cố nền) ...............66
4.3. TRƯỜNG HỢP NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG HỆ
CỌC ĐẤT XIMĂNG ...............................................................................69
4.3.1. u cầu về vật liệu.......................................................................69
4.3.2. Tính tốn thiết kế phương án cọc đất ximăng .............................70
4.3.2.1. Thiết kế cọc đất ximăng ....................................................70
4.3.2.2. Xác định phạm vi bố trí nhóm cọc....................................71
4.3.2.3. Xác định module biến dạng và cường độ kháng cắt
khơng thốt nước tương đương của khối gia cố................72
4.3.2.4. Xác định tải trọng tác dụng ...............................................73
4.3.2.5. Tính tốn sức chịu tải........................................................74
4.4. PHÂN TÍCH SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG XUỐNG
HỆ NỀN CỌC XIMĂNG ĐẤT GIA CƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM
PLAXIS 2D ..............................................................................................77
4.4.1. Mơ hình bài tốn tiêu biểu ứng với trường hợp 5.......................79

4.4.2. Kết quả tính tốn các trường hợp cụ thể......................................90
4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG.............................................................................97
--- Chương 5 --KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN...................................................................98
5.2. KIẾN NGHỊ ..............................................................................................99
5.3. CÁC PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..........................99
Tài liệu tham khảo
Lý lịch trích ngang
Phụ lục


Luận văn cao học

MỞ ĐẦU
1. Bối cảnh nghiên cứu
Đồng bằng sơng Cửu Long nói chung và Thành phố Cần Thơ nói riêng
được xem là trung tâm địa chính trị trọng điểm của cả vùng Tây Nam Bộ. Để
đảm bảo chiến lược phát triển tồn diện các mặt kinh tế, chính trị, văn hóa, xã
hội… địi hỏi ngành giao thơng vận tải phải đáp ứng nhu cầu đi lại nhanh chóng,
vận chuyển hàng hóa thơng thương thuận lợi trong và ngồi khu vực. Vì vậy,
các cơng trình giao thơng được chú trọng đầu tư xây dựng với số lượng, chất
lượng và quy mô ngày càng gia tăng. Mặt khác, đồng bằng sơng Cửu Long có
địa hình đặc trưng bị chia cắt bởi mạng lưới sơng ngịi dày đặc và nằm trên vùng
đất yếu khá dày do quá trình thành tạo địa chất lịch sử. Do đó, các cơng trình
xây dựng cần phải được nghiên cứu các giải pháp nền móng hợp lý nhằm mang
lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng cao trên
vùng đất này.
2. Đặt vấn đề
Đồng bằng Sông Cửu Long là vùng đất có hệ thống sơng ngịi và kênh
rạch được hình thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trẻ có nguồn

gốc sơng biển, đầm lầy. Đây là vùng không thuận lợi về mặt địa chất công trình,
đất nền phổ biến nhất là các lớp đất yếu dày từ 10 – 30m. Đặc điểm chung dễ
nhận thấy là sức chịu tải nhỏ và biến dạng lớn dưới tác dụng của tải trọng cơng
trình. Vì vậy, việc xây dựng các cơng trình trên nền đất yếu là một vấn đề khó
khăn và phức tạp cho các nhà kỹ thuật. Vấn đề là ở chỗ phải so sánh, lựa chọn
các giải pháp nền móng cho khả thi. Khi thiết kế những cơng trình trên nền đất
yếu, các nhà tư vấn thường phải chọn giữa các phương án xử lý móng và
phương pháp gia cố nền. Phương án xử lý bằng móng cọc thường được lựa chọn
cho những cơng trình có qui mơ lớn, phức tạp. Tuy nhiên, việc lựa chọn đó
mang tính chủ quan, chưa có sự so sánh hợp lý về các phương án khả dĩ.
Nhiều giải pháp xử lý - gia cố nền đất yếu đã được áp dụng, song chưa
đánh giá đúng bản chất của đất yếu trong công tác khảo sát – thiết kế cũng như
thi công nên tổng độ lún và tốc độ lún xác định được cịn có sự khác biệt rõ rệt
giữa tính tốn theo lý thuyết và thực tế, dẫn đến hiện tượng một số cơng trình
cơng nghiệp - dân dụng, cầu - đường giao thông,… bị hư hỏng trong quá trình
thi cơng hoặc sử dụng. Mặt khác, việc phân tích và đánh giá hiệu quả của các
giải pháp xử lý - gia cố này cũng chưa được quan tâm đúng mức. Các vấn đề
trên đã được một số tác giả đề cập đến nhưng chưa có nhiều cơng trình nghiên
cứu và đánh giá tồn diện. Do đó, việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kỹ thuật
hợp lý cho nền đất yếu ở khu vực này là một trong những nhiệm vụ quan trọng
và cấp bách góp phần nâng cao hiệu quả chiến lược đầu tư xây dựng chung toàn
vùng.

Học viên: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374


Luận văn cao học

3. Mục tiêu nghiên cứu
Các cơng trình đường dẫn đắp cao vào cầu khi xây dựng trên những

vùng đất yếu này cần phải có giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý – gia cố nền
nhằm đảm bảo ổn định – biến dạng cho cơng trình, đồng thời sử dụng có hiệu
quả nguồn tài nguyên đất xây dựng và các vật liệu địa phương khu vực nghiên
cứu. Hiện nay có rất nhiều phương pháp gia cố nền, trong đó phương pháp gia
cố bằng cọc đất trộn ximăng là một trong những phương pháp gia cố hiệu quả và
đạt tiến độ thi công nhanh.
Nghiên cứu các đặc điểm tổng quan của đất nền tại khu vực này kết hợp
với nghiên cứu các đặc trưng tính chất cơ lý của cọc đất - ximăng sẽ góp phần
xác định hàm lượng ximăng tối ưu cũng như ứng dụng tính tốn giải pháp cọc
đất trộn ximăng gia cố nền đường dẫn vào cầu.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu thí nghiệm trong phịng để xác định các tính chất cơ lý
cũng như cường độ chịu nén đơn của hỗn hợp đất trộn ximăng. Từ đó, nhận xét
hàm lượng ximăng tối ưu đối với loại đất khu vực Cần Thơ.
- Thông qua phương pháp giải tích và phần tử hữu hạn, tác giả nghiên
cứu tính tốn ổn định cơng trình đường dẫn vào cầu được gia cố bằng cọc đất
trộn ximăng.
5. Giới hạn của đề tài
- Chỉ tập trung phân tích sự làm việc giữa cọc đất – ximăng kết hợp đệm
đất – ximăng, chưa mở rộng phân tích sự làm việc giữa cọc đất – ximăng với vải
địa kỹ thuật, bệ giảm tải…
- Chỉ tập trung phân tích ổn định – biến dạng cho cơng trình đường dẫn
đắp cao vào cầu ở khu vực Cần Thơ mà chưa mở rộng cho các khu vực khác.

Học viên: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374


Luận văn cao học

--- CHƯƠNG 1 ---

TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL &
CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ, GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
[A] TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL
1. TỔNG QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT YẾU Ở KHU
VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG
1.1. Đất yếu nói chung:
1) Khái niệm về đất yếu:
› Về định tính: Đất yếu là loại đất khơng có khả năng tiếp nhận tải trọng
cơng trình nếu khơng có các biện pháp gia cố xử lý thích hợp.
› Về định lượng:
Đất có các đặc trưng vật lý :
− Trọng lượng riêng tự nhiên γw ≤ 1,7 g/cm3
− Hệ số rỗng e ≥ 1,0
− Độ ẩm W ≥ 40%
− Độ bảo hòa nước G (Sr) ≥ 0,8
Các đặc trưng cơ học:
− Module biến dạng tổng quát Eo ≤ 5000 kN/cm2
− Góc ma sát trong ϕ ≤ 100
− Lực dính c ≤ 10 kN/cm2.
Ngồi ra có thể dựa vào cường độ nén đơn qu từ thí nghiệm nén đơn:
− Đất rất yếu: qu ≤ 25 kN/cm2
− Đất yếu: qu ≤ 50 kN/cm2
2) Các dạng đất yếu đồng bằng sông Cửu Long:
› Đất yếu có thể được phân làm ba nhóm chủ yếu như sau:
- Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các
giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét.
- Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước
- Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn
Các loại đất yếu trên rất đa dạng về thành phần khống vật, nhưng

thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng.
› Đất yếu ĐBSCL có các chỉ tiêu sau :
™ Dung trọng tự nhiên : γw ≈ 14,5 ÷ 15,5 KN/m3

HVTH: Phan Đức Tồn – MSHV: 10090374

Trang 1


Luận văn cao học

™ Độ ẩm tự nhiên :
w ≈ 65 ÷ 75 %
™ Hệ số rỗng :
e ≈ 1,5 ÷ 2,0
™ Lực dính tiêu chuẩn : c ≈ 5 ÷ 6 KN/m2
™ Góc nội ma sát :
ϕ ≈ 4 ÷ 50
™ Module biến dạng:
E0 ≈ 500 ÷ 600 KN/m2
™ Hệ số thấm :
k ≤ 10-7 ÷ 10-9 cm/s
1.2. Đặc điểm và tính chất của đất sét yếu:
1) Đặc điểm chung của đất sét yếu:
- Đất yếu gây biến dạng rất lớn
- Cấu trúc của các hạt đất có liên kết rất yếu nên khả năng chịu tải rất nhỏ;
- Dễ xảy ra hiện tượng co nở khi có nước thấm đối với các loại sét có hàm
lượng Montmorillonit lớn (ven biển, ven sông).
2) Đặc điểm của đất sét mềm yếu ven sơng:
Đất sét mềm yếu có tính chất chung của các loại đất đá thuộc loại sét vì

nó là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất đá loại sét, nhưng
nó cũng có các đặc điểm riêng biệt.
a) Bản chất, thành phần và cấu trúc khống vật sét: Có hai phần
- Hạt thơ (hạt > 0,002mm) : là các hạt nhỏ như thạch anh, fenspat… là các
khống chất có nguồn gốc đá.
- Hạt mịn: gồm cỏc ht rt bộ (2ữ0,1àm) v keo (0,1ữ0,001àm). Chỳng
l cỏc alumino-silicat phức tạp chứa các ion Mg, Al, K, Ca, Na và Fe… được
gọi là khoáng vật sét. Các khoáng vật sét chia thành 3 loại chính: illite, kaolinite,
montmorillonite. Các khoáng vật sét này là dấu hiệu các điều kiện mơi trường
mà nó thành tạo và làm cho đất sét có đặc tính riêng.
b) Độ bền cấu trúc và lực dính kết cấu trúc:
Nếu tải trọng ngồi tác dụng lên đất sét yếu nhỏ hơn trị số độ bền cấu trúc
thì biến dạng của đất bé đến mức có thể bỏ qua, cịn khi vượt q độ bền cấu
trúc thì đường cong liên hệ giữa hệ số rỗng và áp lực đất có độ dốc lớn. Độ bền
cấu trúc của đất sét yếu: 0,2÷0,3kg/cm2.
Sức chống cắt của đất loại sét là lực dính kết, gồm hai loại: Lực dính kết
nguyên sinh và lực dính kết củng cố. Maslov chia làm lực dính kết có nguồn gốc
keo nước ∑w (dẻo mềm) và lực dính kết cấu trúc Cc : CW = ∑w + Cc.
c) Tính nén chưa đến chặt:
Thơng thường nền đất sét yếu ở trạng thái nén chưa đến chặt hoặc được
nén chặt bình thường. Tính nén chưa đến chặt của đất là sự không phù hợp giữa
độ chặt thiên nhiên với áp lực thiên nhiên mà đất đang chịu tác dụng.
HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 2


Luận văn cao học

Nguyên nhân là do ảnh hưởng sự phát sinh lực dính của các mối liên kết

cấu trúc kìm hãm sự nén chặt, cũng như do tác dụng của nước lỗ rỗng, điều kiện
thoát nước lỗ rỗng và trị số, tốc độ, thời gian lực tác dụng.
Áp lực cố kết trước σ p ’: các lớp đất yếu trên mặt thường là dạng cố kết
trước nhẹ do ảnh hưởng của nhiệt độ, mực nước ngầm; các lớp đất sâu hơn 5m
là dạng cố kết thường.
d) Tính chất lưu biến:
Đất sét yếu là một môi trường dẻo nhớt. Chúng có tính từ biến và có khả
năng thay đổi độ bền khi cho tải trọng tác dụng lâu dài. Khả năng này gọi là tính
chất lưu biến, tức là tính chảy như chất nước. Hiện tượng từ biến trong đất sét
yếu liên quan đến sự ép thoát nước bất động và biến dạng chậm của các màng
nước liên kết khi nén chặt và sự thay đổi mật độ kết cấu của đất do kết quả
chuyển dịch các hạt và các khối lên nhau. Ngồi sự từ biến, trong tính lưu biến
của đất sét cịn có biểu hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng khơng
đổi, đó là sự chùng ứng suất. Chu kỳ chùng ứng suất ở đất sét yếu thường rất
ngắn.
3) Đặc điểm biến dạng của đất sét yếu:
Tính chất biến dạng của đất sét yếu do bản chất mối liên kết giữa các hạt
quyết định. Đất sét yếu có khả năng nén chặt và củng cố dưới tác dụng của ứng
suất. Quá trình biến dạng ở đất sét yếu xảy ra trong thời gian dài với tốc độ bé
do hệ số thấm bé. Biến dạng của đất sét yếu là do sự phá hoại các mối liên kết
cấu trúc và biến dạng của các màng nước liên kết gây nên. Quá trình biến dạng
lún xảy ra khi các hạt đất được xếp chặt hơn do các hạt trượt cục bộ, sự chèn lấp
của các hạt bé vào khoảng trống của các hạt lớn hơn, do sự giảm chiều dày
màng keo nước hoặc màng nước liên kết vật lý bao quanh hạt đất và bên trong
những khoáng chất riêng biệt. Q trình biến dạng lún cịn do thấm thoát nước
lỗ rỗng, hiện tượng thấm do nén ép, tính từ biến của cốt đất làm biến hình mạng
tinh thể hạt khống và cịn do sự chảy nhớt chậm chạp của các lớp phân tử nước
liên kết chắc, ảnh hưởng đến sự sắp xếp chặt lại của các hạt đất.
2. KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐBSCL:
Đồng Bằng Sơng Cửu Long được tạo thành nhờ q trình bồi tụ và lắng

đọng trầm tích trong điều kiện biển nơng, cùng với dịng chảy mang phù sa của
các sơng ra biển (sơng Cửu Long, sơng Vàm Cỏ, sơng Sài Gịn).
Địa hình có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0,5÷1,5m, hơi nghiêng
ra biển với độ dốc khơng đáng kể. Trầm tích Đồng Bằng Sơng Cửu Long thuộc
HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 3


Luận văn cao học

loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen bao phủ hầu như khắp bề mặt đồng
bằng với chiều dày tầng đất sét yếu từ vài mét đến vài chục mét. Dựa theo chiều
dày tầng đất sét yếu có thể chia Đồng Bằng Sơng Cửu Long thành 3 khu vực:
™ Khu vực 1: Có lớp đất yếu dày từ 1÷30m, bao gồm các vùng đơ thị Sài
Gịn và các vùng ven đô, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đơng,
phía Tây Đồng Tháp Mười, quanh vùng Thất Sơn cho tới vùng ven Hà Tiên,
Rạch Giá, biên vùng Đông Bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hịa .
™ Khu vực 2: Có lớp đất yếu dày từ 5÷30m, phân bố kế cận khu vực 1 và
chiếm đại bộ phận đồng bằng và trung tâm Đồng Tháp Mười .
™ Khu vực 3: Có lớp đất yếu dày từ 15÷30m chủ yếu thuộc lãnh thổ các
tỉnh Cửu Long, Bến Tre, tới vùng duyên hải các tỉnh Minh Hải, Hậu Giang, Tiền
Giang.
2.1. Về mặt địa chất thủy văn:
Mực nước ngầm dưới đất trong trầm tích Holoxen rất nơng (thường cách
mặt đất từ 0,5÷2,0m) và có quan hệ với nước mặt. Vùng gần biển và trũng
thường là nước lợ, chịu ảnh hưởng lớn của nước thủy triều. Nước trong trầm tích
cổ là nước có áp, tương ứng với 3÷5 nhịp hạt thơ có 3÷5 tầng chứa nước có áp.
Do nước biển xâm thực từng thời kỳ tạo ra vùng nước lợ ở những khu vực
trũng, hòa vào những phù du thực vật do phù sa của sông Cửu Long mang lại,

trầm tích tại chỗ trong điều kiện khí hậu nóng ẩm bị phá hủy để hình thành FeS2
và do đất trên mặt khơng thốt nước được, khơng bị ơxyt sét hóa cho nên thường
có độ pH từ 5÷7,5. Khi nước biển rút đi, đất chứa các hữu cơ thực vật bị phơi ra,
bị bốc hơi nên FeS2 bị ôxyt hóa tạo thành H2SO4. Axít này tác dụng rất mạnh
với Aluminat có trong đất sét và giải phóng nhơm. Kết quả đất thường ngã sang
màu vàng nâu chứa nhiều Sulfat sắt, Sulfat nhôm và bị chua, thường gọi là đất
phèn có độ pH từ 1÷4 .
2.2. Về mặt địa chất cơng trình:
Hiện nay hầu hết các cơng trình xây dựng ở đồng bằng sông Cửu Long
đều thuộc loại vừa và nhỏ, do đó tải trọng của các cơng trình truyền xuống đất
nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen. Theo các kết quả khảo sát địa chất
cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như: đất sét
dẻo, đất sét dẻo chảy, đất bùn sét hữu cơ, đất bùn á sét, đất bùn á cát và đất than
bùn. Do đó việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở
khoa học để tìm ra những biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý.
2.3. Về cấu tạo và phân loại các lớp đất:
a) Các lớp đất tiêu biểu ở đồng bằng sông Cửu Long:
HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 4


Luận văn cao học

Theo kết quả thí nghiệm của GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, trong tồn
vùng sơng Cửu Long được phân chia thành 7 lớp đất trong đó có 3 lớp dạng đất
bùn mềm yếu.
™ Lớp 1 : Đất sét màu xám nâu, có chỗ xám vàng CL, CH
™ Lớp 2 : Đất bùn sét (hoặc bùn sét chứa hữu cơ) có màu xám đen, xám nhạt
hoặc vàng nhạt MH (OH)

™ Lớp 3 : Đất bùn á sét (hoặc bùn á sét chứa hữu cơ) màu đen, xám nhạt có
khi màu vàng nhạt ML (OL)
™ Lớp 4 : Đất bùn á cát (bùn á cát hữu cơ) màu đen, xám nhạt CL-ML (ML)
™ Lớp 5 : Pleistoxen – đất sét chặt màu loang lổ đỏ vàng, vàng trắng CL
™ Lớp 6 : Á cát màu xám sẫm SC
™ Lớp 7 : Cát hạt bụi màu xám sẫm, xám tối, có khi vàng nhạt SC
b) Sự phân bố đất yếu theo mặt bằng ở ĐBSCL
Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất cơng trình, địa
chất thủy văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành năm khu vực đất
yếu sau:
™ 1 - Khu vực I: Khu vực đất sét yếu màu xám nâu và xám vàng kí hiệu (I).
Đất sét, á sét màu xám nâu, chiều dày không quá 5m.
™ 2 - Khu vực II: Khu vực đất bùn sét xen kẹp với các lớp á cát kí hiệu (II).
Bao gồm các phân khu sau:
Phân khu IIa: Bùn sét, bùn á sét, phân bổ không đều hoặc xen kẹp gối trên
nền sét chặt chiều dày không quá 20m. Phân bố ở khu vực có độ cao từ 1÷1,5m.
mực nước ngầm cách mặt đất 0,5÷1m. Phân khu IIb: Bùn sét, bùn á sét, phân bố
không đều hoặc xen kẹp chiều dày khơng qúa 80m. các đặc tính khác giống
phân khu IIa.
Phân khu IIc: Dạng đất bùn như IIa, IIb, có chiều dày khơng q 25m.
Phân khu IId: Đất bùn như IIa, IIb, IIc, có chiều dày khơng quá 30m.
™ 3 - Khu vực III: Khu vực cát hạt mịn, á cát xem kẹp ít bùn á cát kí hiệu
(III). Bao gồm các phân khu sau:
Phân khu IIIa: Chủ yếu là á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á cát
Holoxen, chiều dày không quá 60m. Diện tích tập trung ở đồng bằng tích tụ gợn
sóng biển với độ cao 1÷2m nước ngầm cách mặt đất 0,5÷2m.
Phân khu IIIb: Các đặc tính giống phân khu IIIa nhưng chiều dày tầng đất
Holoxen không quá 100m.
Phân khu IIIc: Các đặc tính giống IIIa, IIIb nhưng chiều dày tầng đất
Holoxen khơng q 25m.

HVTH: Phan Đức Tồn – MSHV: 10090374

Trang 5


Luận văn cao học

™ 4 - Phân khu IV: Khu vực đất than bùn, sét, bùn á sét, cát bụi, á cát kí hiệu
(IV). Bao gồm các phân khu sau:
Phân khu IVa: Đất than bùn, sét, bùn á sét, thuộc tầng đất yếu Holoxen
chiều dày không qúa 25m. Phân bố ở diện tích đồng bằng tích tụ biển sinh vật
với cao độ từ 1÷1,5m. nước ngần xuất hiện ngay trên mặt đất.
Phân khu IVb: đất yếu gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét thuộc tầng Holoxen
chiều dày không quá 50m. phân bố ở các đầm trũng, cửa sông bị các luồng lạch
phân cách mãnh liệt. Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất.
™ 5 - Khu vực V: Khu vực bùn á sét và bùn cát ngập nước kí hiệu (V). Đất
yếu gồm bùn, than bùn dày từ 5÷10m đến 40÷50m. Phân bố ở vùng trũng, cửa
vịnh, cửa sơng. Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất.

Hình 1.1. Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 6


Luận văn cao học

› NHẬN XÉT CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH KHU VỰC ĐBSCL:
- Các loại đất ở Đồng bằng Sơng Cửu Long có tính chất phức tạp do sự thay

đổi thành phần và tính chất của đất theo cả bề mặt lẫn bề sâu.
- Đồng bằng Nam Bộ thuộc miền võng dạng địa hào Nam Bộ, là đồng bằng
phù sa bằng phẳng. Vùng đồng bằng sông Cửu Long có địa hình đồng bằng thấp
tích tụ với độ cao mặt đất từ 0,5÷1m đến 5÷8m phát triển ở miền Tây.
- Đồng bằng sơng Cửu Long có địa hình bằng phẳng, trầm tích đệ tứ rất dày.
Các thành tạo Holoxen hầu như phủ kín bề mặt. Nước trong đất thường cách mặt
đất 0÷2m, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, ở các vùng biển nước có tính
chất ăn mịn. Lớp đất yếu có chiều dày lớn, có nơi đến 40m và phân bố rộng rãi.
- Theo tài liệu nghiên cứu về động đất, khu vực đồng bằng sông Cửu Long có
động đất cấp 6, một số vùng ven biển động đất cấp 7.
3. MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT YẾU TẠI TP.
CẦN THƠ VÀ KHU VỰC LÂN CẬN
3.1. Đất bùn: Khảo sát ở một số khu vực như Tp. Cần Thơ, Long An, Bến
Tre, An Giang, Đồng Tháp. Một số đặc trưng tiêu biểu về cơ lý (theo tài liệu
của Nguyễn Văn Thơ và Trần Thị Thanh)

HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 7


Luận văn cao học

3.2. Đất sét yếu bão hòa nước:
Khảo sát ở những hố khoan có độ sâu đến 30m, ở một số tỉnh, các lớp đất
nền có những đặc điểm :
™ Lớp đất trên mặt : gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, màu xám
đến vàng. Có chiều dày từ 0,5÷1,5m
™ Lớp sét hữu cơ : Nằm dưới lớp mặt, có những đặc điểm chung :
+ Độ ẩm:

w = 50 ÷ 100%
wL = 50 ÷ 100%
+ Giới hạn chảy :
+ Giới hạn dẻo:
wP = 20 ÷ 70%
+ Chỉ số dẻo:
wn = 20 ÷ 65%
+ Hệ số rổng :
e = 1,2 ÷ 3,0
+ Dung trọng tự nhiên: γn = 1,35 ÷ 1,65 g/cm3
+ Dung trọng khơ:
γk = 0,64 ÷ 0,95 g/cm3
™ Lớp đất có chiều dày từ 3÷4m (Long An); 9÷10m (vùng Thạnh An,
Vĩnh Thạnh, Cần Thơ), 18÷20m (Long Phú, Sóc Trăng)
™ Lớp sét cát lẫn ít sạn, mảnh vụn laterit. Lớp cát có độ ẩm tự nhiên w =
32 ÷ 35%, dung trọng thiên nhiên γn = 1,69 ÷ 1,75 g/cm3, góc ma sát trong ϕ =
290 ÷ 300 (khảo sát ở khu vực Sài Gịn và Hậu Giang. Lớp đất có chiều dày
khoảng 3 ÷ 5m
™ Lớp đất sét khơng lẫn hữu cơ: Có các đặc trưng như sau:
+ Độ ẩm:
w = 25 ÷ 55%
+ Giới hạn chảy :
wL = 40 ÷ 65%
+ Giới hạn dẻo:
wP = 20 ÷ 30%
+ Chỉ số dẻo:
wn = 17 ÷ 45%
+ Tỉ số rổng :
e = 0,7 ÷ 1,5
+ Dung trọng tự nhiên: γn = 1,65 ÷ 1,95 g/cm3

+ Dung trọng khơ:
γk = 1,05 ÷ 1,55 g/cm3
Với những đặc trưng về cơ lý vừa nêu, chứng tỏ vùng Đồng Bằng Sơng
Cửu Long có phần lớn là khu vực đất yếu (về tính chất cơ đất). Do đó khi xây
dựng cơng trình cần có những giải pháp xử lý (có những phương án hợp lý) nền
móng, để cơng trình bảo đảm hoạt động trong điều kiện bình thường.
4. PHÂN TÍCH TỔNG QT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ
TÍNH TỐN:
4.1. Sơ lược về vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội:

HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 8


Luận văn cao học

1. Vị trí địa lý: Tỉnh Cần Thơ nằm ở vị trí 10 độ 26 phút vĩ Bắc, 105 độ 47
phút kinh Đông.
2. Đặc điểm địa lý tự nhiên:
- Nhiệt độ khơng khí trung bình năm là: 26.30C.
- Độ ẩm tương đối trung bình tháng 75 ÷ 85%, trung bình năm 80%
- Gió : hướng gió chủ yếu hướng Đông - Đông Nam, hướng Tây – Tây
Nam, tốc độ gió trung bình 6÷7m/s
- Áp lực gió thuộc phân vùng IIA Wo = 83 daN/m2
- Tốc độ gió trung bình năm : 1,353m/s
- Sương mù, sương muối: số ngày xuất hiện của tháng trong năm không
đáng kể.
- Lượng mưa trung bình năm 1500 ÷ 1600mm/năm chủ yếu tập trung 3
tháng 10, 11 và 12. Ảnh hưởng bão và áp thấp nhiệt đới từ tháng 10 đến tháng

12.
- Giông: Số ngày giơng trung bình năm từ 70 ÷ 90 ngày.
4.2. Các đặc điểm địa chất thủy văn cơng trình:
1. Sơ lược về địa hình, địa mạo và cấu tạo địa chất
Khu vực khảo sát nằm trong khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long, nên địa
hình tương đối bằng phẳng độ cao trung bình so với mực nước biển từ 2 ÷ 3m.
Địa hình bị chia cắt bởi các kênh, rạch, mương.
Khu vực cơng trình là đồng bằng khá bằng phẳng, tích tụ lắng đọng, trầm
tích từ các sơng lớn. Cấu tạo địa chất ở đây là trầm tích đệ tứ rất dày. Đất yếu
có chiều dày lớn, phân bố rộng. Những điều kiện trên gây khó khăn cho việc
xây dựng cơng trình và khai thác kinh tế vùng.
2. Địa chất cơng trình
Qua tài liệu khảo sát địa chất khoan thăm dị và thí nghiệm trong phịng
cho thấy khu vực nghiên cứu có địa tầng khá yếu, địa tầng phân bố khá đồng
đều, có thể chia thành 06 lớp từ trên xuống dưới như sau:
™ Lớp 1: Sét, màu nâu xám trạng thái dẻo cứng đến dẻo mềm (CL), dày
từ 1,5÷4,0m, đơi chỗ có lẫn hữu cơ.
™ Lớp 2: Sét, xám nâu trạng thái chảy, đơi chỗ có kẹp cát, lẫn hữu cơ
(ML-MH), bề dày từ 10,0 ÷ 17,0m, bề dày lớp này càng lớn đối với các hố
khoan gần sơng, lớp này có sức chịu tải rất yếu.
™ Lớp 3: Sét xám xanh, vàng nâu trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng (CL),
đơi chỗ có lẫn sét pha (CL), hay cát pha (SC), bề dày từ 15,0 ÷ 30m, lớp này có
sức chịu tải tương đối tốt
HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 9


Luận văn cao học

™ Lớp 4: Lớp sét xám nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, đơi chổ có
kẹp cát, hay sét pha (CL), cát pha (SC), bề dày từ 30,0 ÷ 38,0m, lớp này có sức
chịu tải tương đối tốt.
™ Lớp 5: Lớp cát pha, hạt vừa, xám vàng, trạng thái chặt (SM), có bề dày
lớn hơn 27,3m, vì kết thúc hố khoan ở độ sâu 100,0m nhưng lớp này vẫn chưa
kết thúc. Lớp này chịu tải rất tốt, chỉ số SPT > 50.
4.3 Nhận xét chung:
- Cấu tạo địa chất khu vực dự án là trầm tích đệ tứ rất dày. Đất yếu có
chiều dày khá lớn từ 12 ÷ 30m, độ ẩm cao từ 65% ÷ 75%, phân bố rộng rãi. Khi
thiết kế cần chú ý đến lớp đất này, lớp này thường gây lún lệch, mất ổn định
cơng trình. Cần phải các giải pháp nền móng hợp lý.
- Khu vực dự án nằm cạnh bờ Nam sơng Hậu, khu vực này có khai thác
cát từ lịng sơng để sang lấp. Do vậy, cần chú ý đến hiện tượng sạt lở xảy ra.
Cần phải có các biện pháp phòng chống như tường cọc bản, tường chắn, bờ kè…
- Khu vực xung quanh dự án khơng có mỏ vật liệu xây dựng như cát,
đá…, theo khảo sát thì các vật liệu này phải được vận chuyển từ tỉnh An Giang
bằng xà lan. Đây là một trong những khó khăn của dự án.

[B] CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ, GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
Do đất yếu có khả năng chịu tải thấp, biến dạng lớn nên cần thiết phải có
các biện pháp cải tạo trước khi xây dựng cơng trình bên trên. Đối với cơng trình
đường ở Việt Nam hiện nay, các giải pháp cải tạo được phân chia làm 2 nhóm
chính:
‘ Các phương pháp xử lý nền thường được áp dụng như gia tải trước
kết hợp với giếng cát, bấc thấm hoặc bơm hút chân không. Trường hợp này, thời
gian cố kết được rút ngắn, đất nền nhanh đạt độ lún ổn định để có thể đưa vào sử
dụng cơng trình. Ngồi ra, việc chọn lựa chiều cao đắp hay bố trí kích thước
cơng trình hợp lý cũng có tác dụng làm thay đổi trạng thái ứng suất của đất nền,
đảm bảo điều kiện làm việc ổn định. Ngồi ra, cịn có các biện pháp hạn chế
trượt được sử dụng là: đệm cát, làm xoải mái taluy, bệ phản áp (trong trường

hợp cơng trình đắp khơng q cao).
‘ Các phương pháp gia cường thường được áp dụng như: Vải địa kỹ
thuật, lưới địa kỹ thuật, đất trộn vôi, trộn ximăng, cột cát có bao vải địa kỹ
thuật... Trong trường hợp này, đất nền và đất trong khối đắp sau khi được gia
cường có khả năng chịu tải cao hơn, giảm biến dạng, từ đó độ ổn định của cơng
trình được gia tăng và đảm bảo điều kiện làm việc của cơng trình. Trong điều
HVTH: Phan Đức Tồn – MSHV: 10090374

Trang 10


Luận văn cao học

kiện thực tế ở Việt Nam, các biện pháp sử dụng vải địa kỹ thuật, đất trộn
ximăng bắt đầu được sử dụng khá phổ biến.

Tải trọng tạm

1:n

Đệm cát thoát nước

1:n

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN
5.1. Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
Để rút ngắn thời gian cố kết, người ta thường dùng thiết bị tiêu nước
thẳng đứng, giếng cát hoặc bấc thấm là một trong những dạng đó.
Với hệ số thấm lớn hơn nhiều so với nền đất sét, khi bố trí giếng cát
trong nền đất và kết hợp gia tải, dưới tác dụng của tải trọng ngoài làm nước lỗ

rỗng trong đất nền thấm về hướng giếng cát rồi sau đó thốt nhanh theo phương
đứng ra khỏi nền đất.
Cấu tạo hệ thống xử lý nền đất yếu bằng giếng cát kết hợp gia tải trước
thường có ba bộ phận chính: lớp đệm cát, giếng cát, tải trọng tạm như hình 1.1
- Lớp đệm cát: Ngoài chức năng phân bố lại ứng suất trong đất nền do
ứng suất tập trung vào lớp cát thay thế, lớp đệm cát đóng vai trị như lớp đệm
thốt nước. Nước lỗ rỗng trong đất bị nén ép bởi tải trọng khối đắp gia tải bên
trên sẽ thoát hướng về giếng, từ các giếng cát nước lỗ rỗng này theo mơi trường
cát trong giếng (có tính thấm tốt) thốt về phía đệm cát, đệm cát dẫn nước thốt
ngang và tiêu tán ra ngồi.

Hđắp

Nền
đất
yếu
dưới
nền
đường

Giếng cát

Hình 1.2. Nền được xử lý bằng giếng cát
- Các giếng cát
+ Thường dùng cát hạt thô, hạt trung (có hệ số thấm lớn).
+ Đường kính giếng cát thường sử dụng: 0,2~0,6 m.
+ Chiều sâu giếng cát bố trí hết vùng hoạt động chịu nén của nền.
+ Sơ đồ bố trí giếng cát thường có 2 dạng: lưới tam giác và ơ vng
HVTH: Phan Đức Tồn – MSHV: 10090374

Trang 11


Luận văn cao học

Giếng cát

d

Vùng ảnh hưởng về thoát
nước xung quanh Giếng cát

Giếng cát

d

Vùng ảnh hưởng về thoát
nước xung quanh Giếng cát

1.1
S
3*
1.05*S

S

S

Khoảng cách lưới Giếng cát

Hình 1.3a. Sơ đồ bố trí lưới giếng cát
hình tam giác đều

Khoảng cách lưới Giếng cát

Hình 1.3b. Sơ đồ bố trí lưới giếng cát
hình vng

- Tải trọng tạm:
+ Thường dùng cát hoặc đất, nhằm tạo quá trình nén trước nền đất
trước khi đặt tải trọng cơng trình.
+ Chiều cao đắp (hay tải trong cơng trình) được chọn sao cho đảm
bảo điều kiện ổn định của nền đất yếu và khối đắp, phải tạo ra được ứng suất lớn
hơn áp lực tiền cố kết của nền đất, để nền đất có thể cố kết.
‘ Có khá nhiều phương pháp tính tốn khác nhau cho bài tốn dự báo
độ lún của nền đất yếu xử lý giếng cát kết hợp gia tải trước. Tổng quát lại, các
giá trị cần tính tốn là:
- Độ lún cố kết cuối cùng (Sf ): giá trị độ lún khi mà áp lực nước lỗ rỗng
thặng dư trong đất nền bị tiêu tán hoàn toàn.
- Độ lún theo thời gian (St ): St = Ut * Sf
Với: Ut – Mức độ cố kết theo thời gian, thường được tính theo cơng thức:
Ut = 1-(1-Uv)*(1- Uh); Trong đó:
Uv: Độ cố kết trung bình do thoát nước theo phương đứng
Uh: Độ cố kết trung bình do thốt nước theo phương ngang
5.2. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Tương tự như giếng cát, với hệ số thấm lớn hơn nhiều so với nền đất sét,
khi bố trí bấc thấm trong nền đất và kết hợp gia tải, nhờ tải trọng ngoài làm nước
lỗ rỗng trong đất nền thấm về hướng bấc thấm rồi sau đó thốt nhanh theo
phương đứng ra khỏi đất nền.
‘ Cấu tạo hệ thống xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải

trước cũng gồm ba phần chính như hình 1.3:
- Lớp đệm cát và tải trọng tạm tương tự như hệ thống xử lý bằng giếng
cát kết hợp gia tải trước.
HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 12


1:n

Đệm cát thoát nước

1:n

Luận văn cao học

Tải trọng tạm

Hđắp

Nền
đất
yếu
dưới
nền
đường

Bấc thấm

Hình 1.4. Xử lý nền bằng bấc thấm

- Bấc thấm:
+ Quá trình thi cơng bấc thấm nhanh nếu có máy thi công chuyên dụng.
+ Cũng như giếng cát, bấc thấm chỉ nên sử dụng khi có mặt bằng rộng.
+ Khi cắm bấc thấm xuống độ sâu lớn thì khả năng thốt nước của bấc
thấm sẽ giảm đi do giảm tiết diện ngang của bấc thấm, do các hạt nhỏ tích vào
lịng bấc thấm khi qua được màng lọc. Trong cơng trình đường, thường thì vùng
hoạt động chịu nén sẽ khơng q lớn nên bấc thấm kết hợp gia tải trước vẫn
được sử dụng khá nhiều.
+ Để tiện cho việc tính tốn, xem mặt cắt ngang của bấc thấm tương
đương có dạng hình trịn đường kính dw. Theo Rixner và Hansbo, dw được tính
như sau:
( a + b)
; Với: a ≈ 100mm ; b ≈ (3÷7)mm
2
dw

dw =

Mặt cắt ngang tương đương

b

Bấc thấm

a

Hình 1.5. Mặt cắt ngang tương đương của bấc thấm

HVTH: Phan Đức Toàn – MSHV: 10090374

Trang 13