Phân tích ổn định hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT sau mố cầu trung tâm lấn biển rạch giá tỉnh kiên giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI QUANG VINH

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ TƯỜNG CHẮN KẾT HỢP SÀN
GIẢM TẢI VÀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP SAU MỐ CẦU
TRUNG TÂM LẤN BIỂN RẠCH GIÁ- TỈNH KIÊN GIANG

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh - Tháng 6 năm 2013


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: GV.TS ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS TRẦN XUÂN THỌ

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 . . . . . tháng . . . . năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1. ............................................................
2. ............................................................
3. ............................................................
4. ............................................................
5. ............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 21 tháng 6 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: BÙI QUANG VINH

Phái: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 14-11-1984

Nơi sinh: Rạch Giá-Kiên Giang

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã ngành: 60.58.60

MSHV: 11860351
1. TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ TƯỜNG CHẮN KẾT HỢP SÀN
GIẢM TẢI VÀ CỌC BTCT SAU MỐ CẦU TRUNG TÂM LẤN BIỂN RẠCH
GIÁ- TỈNH KIÊN GIANG
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN:
MỞ ĐẦU
Chương 1: Tổng quan về các giải pháp xử lý nền đường đắp cao sau mố cầu trên đất
yếu
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định và biến dạng nền đường đắp cao được
xử lý bằng hệ sàn giảm tải và cọc BTCT
Chương 3: Phân tích ổn định hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT sau
mố cầu trung tâm lấn biển Rạch Giá-Kiên Giang
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/1/2013
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 21/6/2013
5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1. GV.TS. Đỗ Thanh Hải
2. PGS.TS. Trần Xuân Thọ
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

GV.TS. Đỗ Thanh Hải

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

PGS.TS. Trần Xuân Thọ

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS. Võ Phán

KHOA
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH


Lời cảm ơn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những người đã gíup đỡ tơi trong
thời gian 2 năm học vừa qua, những người đã giúp tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ
chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng. Đó là những tình cảm q báu mà tôi đã nhận
được mà suốt đời tôi không bao giờ quên.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Đỗ Thanh Hải đã hướng dẫn tơi hồn
thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS. Trần Xuân Thọ,
người thầy đã tận tâm chỉ bảo tôi hết lịng, hướng dẫn tơi hồn thành luận văn này,
mặc dù trong thời gian này thầy phải luôn chống chọi với bệnh tật.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cơ trong bộ mơn Địa cơ- nền móng,
trường đại học Bách khoa, Đại học quốc gia TPHCM đã luôn quan tâm, truyền đạt
những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong thời gian học cũng như làm luận văn
tốt nghiệp.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, anh em trong gia đình và những người thân
yêu nhất đã luôn ủng hộ, động viên tôi trong thời gian qua, giúp tơi vượt qua những
khó khăn gặp phải trong q trình học tập.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị, bạn bè lớp cao học Địa kỹ thuật xây
dựng khố 2011 đã ln giúp đỡ, chỉ dẫn tơi trong suốt thời gian qua.
TPHCM, ngày 21 tháng 6 năm 2013
Học viên

Bùi Quang Vinh

Tóm tắt
Hiện tượng lún nền đường dẫn đầu cầu ở những cơng trình gần đây đã gây ra
những hậu quả nghiêm trọng, làm thiệt hại về con người và kinh tế. Đa số những cơng
trình này được xây dựng trên nền đất yếu mà công tác thiết kế, khảo sát đã không
được coi trọng. Giải pháp dùng hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc bê tông cốt
thép là một phương pháp được áp dụng và đã đạt đượt những kết quả rất khả quan.
Nội dung luận văn được áp dụng tính tốn bằng phần tử hữu hạn cho cơng trình thực
tế là hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT sau mố cầu trung tâm lấn biển
Rạch giá, Kiên Giang.
Qua kết quả phân tích bằng mơ hình Plaxis 2D, độ lún cịn lại của mặt đường
sau khi hoàn thành 15 năm là 1,14 cm, thoả mãn giới hạn cho phép. Độ lún mặt
đường theo từng giai đoạn ở mơ hình Plaxis 3D tunnel lớn hơn mơ hình Plaxis 2D,
1,31-1,35 lần.
Ở mơ hình Plaxis 2D chuyển vị ngang lớn nhất của tường chắn theo từng giai
đoạn là 0,82 mm. Ở mơ hình Plaxis 3D tunnel chuyển vị ngang lớn nhất của tường
chắn là 0,66 mm. Cả 2 mơ hình đều có chuyển vị ngang trong giới hạn cho phép.
Qua việc thay đổi các thông số bề dày của sàn giảm tải, ta thấy bề dày của sàn
giảm tải ít ảnh hưởng đến chuyển vị đứng của sàn, độ lún của mặt đường nhưng có
ảnh hưởng đến độ lún lệch của mặt đường, độ lún lệch của sàn giảm tải và chuyển vị
ngang của tường chắn.
Bằng cách thay đổi tiết diện cọc, ta thấy tiết diện cọc giảm làm tăng độ lún
tổng thể của mặt đường, chuyển vị đứng của sàn giảm tải và không làm tăng độ lún
lệch.
Việc sử dụng giải pháp dùng hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT
phù hợp đối với những cơng trình địi hỏi sự ổn định cao, thời gian thi công nhanh mà
không phụ thuộc quá nhiều vào nguồn kinh phí xây dựng.
Giải pháp sàn giảm tải kết hợp với cọc BTCT ngoài việc được sử dụng ở
đường dẫn vào cầu cịn có thể sử dụng ở các cơng trình khác như các cơng trình kho

bãi nhà cơng nghiệp, nhà kho ở các siêu thị, xí nghiệp ...


Abstract
Settlement problem of approached road behind bridge’s abutment in recent
constructions causes serious results and heavy losses in economy and human. Most of
those constructions were built in soft soil foundation which design and investigation
were not be strongly cared. The concrete wall- slab piles solution was applied and
achieved satisfactory results. This thesis uses the finite element method in real
construction concrete wall- slab- piles behind bridge’s abutment of central encroached
area in Rạch giá city, Kiên giang province, mentioned problems are clear.
By analyzing Plaxis 2D model, remain settlement of approached road afer 15
years is 1,14 cm, agree with the allowed limit. In Plaxis 3D tunnel model, settlements
of approach road are larger than Plaxis 2D model 1,31-1,35 times
In Plaxis 2D model, the largest honrizontal displacement is 0,82mm. In Plaxis
3D tunnel model the largest honrizontal displacement is 0,66mm. Both have the
largest honrizontal displacement agree with the allowed limit.
When changing slab’s depth, vertical displacement of slab, settlement of road
are effected not much but unequal displacements of slab and honrizontal displacement
of wall increase.
When decreasing section of pile, displacements of road and vertical
displacement of slab increase but unequal displacements are not effected.
Concrete wall- slab piles solution is accorded with constructions which request
high stability, rapid time and not depend on economy.
Concrete wall- slab piles solution is not only used in approached road but also
used in other construction such as store of supermarkets, factories, mills…


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy
TS. Đỗ Thanh Hải và PGS.TS. Trần Xuân Thọ.
Các kết quả tính tốn trên cơ sở lý thuyết và mơ phỏng là do tôi thực hiện và
dựa vào các kết quả thí nghiệm, các số liệu tham khảo có trong danh mục tài liệu
tham khảo.
Tôi xin cam đoan luận văn này không trùng lặp với những công bố nào trước
đây.


-1-

MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của đất nước, khu vực đồng bằng sông Cửu Long là
một trong những khu vực có tốc độ phát triển nhanh nhất ở thời điểm hiện nay. Do
hệ thống sơng ngịi và kênh rạch dày đặc, và nhằm đáp ứng được nhu cầu lưu thơng
hàng hố và đi lại, sự xuất hiện các cây cầu ngày càng nhiều, góp phần đẩy nhanh
vào q trình phát triển chung của toàn vùng. Hàng ngàn cây cầu đã được xây dựng,
tuy nhiên do địa chất của khu vực, chủ yếu là các tầng đất yếu, đã xảy ra nhiều vấn
đề hết sức phức tạp gây ra nhiều sự cố nghiêm trọng. Ngồi các cơng trình đã đưa
vào sử dụng thành cơng, vẫn cịn rất nhiều các cơng trình tồn tại những sự cố không
lường trước, gây ra những thiệt hại nặng nề về kinh tế, về mỹ quan, mà phải mất rất
nhiều thời gian và cơng sức mới có thể khắc phục được. Một trong những sự cố
thường gặp nhất đó là hiện thượng lún lệch đường dẫn đầu cầu. Hiện tượng này xảy
ra rất nhiều vào những năm gần đây, khi số lượng những cây cầu ngày càng tăng và
gây ra những ảnh hưởng rất lớn đến việc đưa vào sử dụng, khai thác.
TP Rạch Giá là một trong những đô thị phát triển nhanh của cả nước với
hàng loạt cơng trình được xây dựng mới, đặc biệt là ở khu vực lấn biển rộng hàng
trăm hecta. Trong điều kiện đó, dự án cầu Trung tâm lấn biển thành phố Rạch
giá đã được đưa vào thi cơng, với mục đích nối liền khu vực lấn biển và khu dân cư

cũ, thuận lợi cho giao thơng, giải quyết tình trạng lưu lượng xe ngày càng nhiều ở
thành phố Rạch Giá.
Từ những hư hỏng của các cơng trình cầu đường hiện nay như cầu Trà NiềnTP Cần Thơ, cầu Phú Mỹ- TP HCM,…chúng ta nhận thấy việc tính tốn xử lý nền
đường đắp cao sau mố cầu trên đất yếu một cách kỹ lưỡng là vô cùng cần thiết.
Công việc này vô cùng phức tạp đòi hỏi nhiều bộ phận liên quan, nhiều cơ quan có
chức năng có thẩm quyền phải đặc biệt chú ý.


-2-

1.2 Nội dung
Cơng trình thực tế: Cầu trung tâm lấn biển thành phố Rạch Giá
Đề tài xét đến biến dạng và chuyển vị của nền đất dưới cọc, tìm hiểu sự làm
việc ổn định của mặt đường tại vị trí đường dẫn đầu cầu qua các giai đoạn thi công,
phân tích sự làm việc của hệ tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT vào việc
giải quyết độ lún của đường dẫn sau mố cầu.
Đề tài cũng phân tích ảnh hưởng của bề dày sàn, chiều dày của tường chắn,
tiết diện của cọc đến chuyển vị của sàn giảm tải, tường chắn và độ lún mặt đường
Phân tích sự làm việc của mặt đường đoạn có sàn giảm tải và đoạn khơng có
sàn giảm tải, xem xét độ lún lệch của các phần đường này.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sẽ sử dụng các tư liệu trong hồ sơ thiết kế, hồ sơ khảo sát địa chất, và
các hồ sơ có liên quan của cơng trình để có được những số liệu đưa vào phần mềm
mô phỏng theo phần tử hữu hạn. Ngoài ra việc tham khảo các tài liệu chun ngành,
các lý thuyết tính tốn, các nghiên cứu của các thầy cô, anh chị di trước là rất cần
thiết cho việc thực hiện đề tài.
Luận văn sử dụng phần mềm Plaxis 2D 8.5 và Plaxis 3D Tunnel 1.2 để mơ
phỏng, từ đó đưa ra nhận xét và các kết quả tính tốn.
1.4 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
Phương pháp xử lý nền đường đắp cao sau mố cầu trên đất yếu bằng hệ

tường chắn kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT giúp cho tải trọng bên trên có thể
truyền xuống các lớp đất sâu hơn, làm giảm thiểu độ lún lệch giữa mố cầu và đường
dẫn vào cầu, độ lún của bản thân đường dẫn sau mố.


-3Hiệu quả của phương pháp này có thể ứng dụng vào các cơng trình trong
vùng mà chủ yếu được đặt trên nền đất yếu, phương pháp này khơng địi hỏi kỹ
thuật quá cao, biện pháp thi công không quá phức tạp, vì vậy nên được ứng dụng
rộng rãi.
1.5 Hạn chế của đề tài
Do cơng trình chỉ mới ở giai đoạn thi công phần ngầm, cho nên việc thu thập
các số liệu quan trắc thực tế không thực hiện được.
Đề tài chỉ mơ phỏng bài tốn trên Phần tử hữu hạn, chưa có được những số
liệu quan trắc tại hiện trường nhằm so sánh, đối chiếu với phần mềm mô phỏng mà
dựa vào những số liệu này có thể đề xuất các biện pháp thi công cũng như các giải
pháp xử lý kỹ thuật.
Chưa xét đến các điều kiện bất lợi như cơng trình chịu tải trọng động đất,
bão,…
Chưa xét đến mức độ cố kết của nền đất đắp khu vực lấn biển là đất mới,
chưa cố kết hoàn toàn
Chưa xét đến sự thay đổi của mực nước ngầm theo thời gian
Chưa xét đến sự thay đổi các chỉ tiêu cơ-lý của đất theo độ sâu trong mỗi lớp
đất và theo thời gian


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1.1Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1
1.2 Nội dung ............................................................................................................. 2
1.3 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 2

1.4 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................................. 2
1.5 Hạn chế của đề tài ................................................................................................ 3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP
CAO SAU MỐ CẦU TRÊN ĐẤT YẾU
1.1 Giới thiệu ............................................................................................................. 4
1.2 Một số giải pháp xử lý nền đường dẫn đầu cầu ................................................... 4
1.2.1 Đắp trực tiếp trên đất yếu .............................................................................. 4
1.2.2 Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu ........................................................ 5
1.2.3 Đắp bệ phản áp .............................................................................................. 7
1.2.4 Tầng cát đệm .................................................................................................. 7
1.2.5 Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng .....................................................8
1.2.6 Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định của nền đắp trên
đất yếu...................................................................................................................... 10
1.2.7 Hệ sàn giảm tải và cọc BTCT ...................................................................... 11
1.3 Các cơng trình tồn tại những sự cố .................................................................... 12
1.4 Các cơng trình đã đi vào hoạt động ổn định ...................................................... 15

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG
NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HỆ SÀN GIẢM TẢI VÀ
CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1 Các u cầu tính tốn......................................................................................... 16
2.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu ........................................................ 17


2.3 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền ........................................................ 19
2.3.1 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền ................................. 20
2.3.1.1 Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Qp ........................................................ 20
2.3.1.2 Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs ................................ 28
2.3.2 Tính sức chịu tải của cọc theo cơng thức đóng cọc ..................................... 37
2.3.3 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả nén tĩnh ........................................... 41

2.3.4 Tính tốn sức chịu tải của cọc theo TCVN 205-1998 ................................. 51
2.3.4.1 Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền............................. 51
2.3.4.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền ........ 56
2.3.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên ............... 60
2.3.5 Ma sát âm ..................................................................................................... 62
2.4 Sức chịu tải thiết kế ........................................................................................... 67
2.5 Tính tốn độ lún của nhóm cọc ......................................................................... 67
2.6 Kiểm tra ổn định đất nền dưới đáy móng khối quy ước .................................... 70
2.7 Kiểm tra độ lún .................................................................................................. 71
2.8 Độ lún của móng bè cọc .................................................................................... 74
2.9 Tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Plaxis ...... 75
Chương 3: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ TƯỜNG CHẮN KẾT HỢP SÀN
GIẢM TẢI VÀ CỌC BTCT SAU MỐ CẦU TRUNG TÂM KHU LẤN BIỂN
RẠCH GIÁ-KIÊN GIANG
3.1 Mơ tả cơng trình ................................................................................................ 78
3.1.1 Giới thiệu chung .......................................................................................... 78
3.1.2 Đặc điểm thiết kế ......................................................................................... 82
3.2 Phân tích bài tốn bằng các mơ hình ................................................................. 87
3.2.1 Mơ hình Plaxis 2D ...................................................................................... 87
3.3.1.1 Các thơng số đầu vào ............................................................................. 87
3.2.1.2 Kết quả tính tốn bằng mơ hình 2D ....................................................... 91
3.2.1.3 Xét ảnh hưởng của các thơng số đầu vào............................................... 98
3.2.2Mơ hình Plaxis 3D Tunnel ......................................................................... 104
3.2.2.1 Thông số đầu vào ................................................................................. 104


3.2.2.2 Kết quả tính tốn bằng mơ hình 3D ..................................................... 107
3.2.3Xét sự làm việc của phần đường sử sụng vải địa kỹ thuật sau hệ tường chắn kết
hợp sàn giảm tải .................................................................................................... 114
Chương 4: KẾT LUẬN ....................................................................................... 117

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 120
TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN ......................................................................... 121


-4Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO SAU
MỐ CẦU TRÊN ĐẤT YẾU
1.1 Giới thiệu
Giải pháp nền đất đắp cao được sử dụng ở khu vực đường dẫn vào cầu, phải
đáp ứng những yêu cầu về kỹ thuật lẫn mỹ quan, kiến trúc. Tuy nhiên cùng với đó
là những vấn đề xảy ra khi bên dưới nền đắp là nền đất yếu mà địa chất vơ cùng
phức tạp, mức độ biến dạng rất lớn. Vì nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan
mà vấn đề này xảy ra ở nhiều khu vực có những cơng trình xây dựng trên nền đất
yếu
Đất yếu được định nghĩa là các loại đất có sức chống cắt nhỏ và tính biến
dạng (ép lún lớn), do vậy nền đắp trên đất yếu, nếu khơng có các biện pháp xử lý
thích hợp thường dễ bị mất ổn định toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng
đến mặt đường, công trình trên đường và cả mố cầu lân cận
Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực tiếp
giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc tuyến đường, thậm chí
tạo thành những hố(rãnh) lún sâu sát mố cầu. Hiện tượng này làm giảm năng lực
thông hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích phụ
thêm lên mố cầu hoặc cống, tốn kém cho cơng tác duy tu bảo dưỡng, gây cảm giác
khó chịu cho người tham gia giao thông và làm mất an tồn giao thơng.
Ngun nhân gây ra hiện tượng lún có rất nhiều. Cụ thể là do lún nền đất tự
nhiên, lún do chính bản thân nền đắp, lún do sự khó khăn trong đầm nén đất đắp sát
mố và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một vài năm khai thác đã xuất hiện lún gây
ra sự chênh cao giữa mặt đường và bản q độ của cơng trình cầu.
1.2 Một số giải pháp xử lý nền đường dẫn đầu cầu [1]
1.2.1 Đắp trực tiếp trên đất yếu

-5Có thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp (khơng dùng một biện pháp xử lý nào
khác) khi tính tốn ổn định và lún của nền đắp trực tiếp trên nền thiên nhiên (bao
gồm cả đất yếu ở dưới). Trong mọi trường hợp đắp trực tiếp trên đất yếu đều nên có
tầng đệm cát dầy tối thiểu 50cm và rộng thêm so với chân ta luy nền đắp mỗi bên
0,5-1,0m.
Các trường hợp sau đây có thể xét tới việc áp dụng giải pháp đắp trực tiếp:
Trên vùng đất yếu có lớp vỏ dày 1-2m thì chiều cao nền đắp trực tiếp có thể
tới 2-3m, nếu lớp vỏ dầy trên 2m thì chiều cao đắp trực tiếp có thể tới 3-4m;
Trên vùng than bùn loại I hoặc đất yếu dẻo mềm có bề dày than bùn dưới 1 2m;
Trên vùng bùn cát, bùn cát mịn (loại này có hệ số cố kết thường lớn nên lún
nhanh).
Ngoài ra, đối với các trường hợp nền đắp được dự báo lún ít và lún nhanh
nhưng nếu đắp ngay đến đủ cao độ thiết kế sẽ khơng bảo đảm ổn định theo tiêu
chuẩn thì vẫn có thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp kèm với biện pháp khống chế
tốc độ đắp (đắp từng đợt; giữa các đợt đắp có thời gian chờ cố kết) để bảo đảm yêu
cầu ổn chỉ trừ khi việc khống chế tốc độ đắp dẫn tới quá kéo dài thời gian, không
bảo đảm được yêu cầu về tiến độ thi cơng đối với tồn bộ cơng trình đường thì mới
cần nghĩ đến các giải pháp xử lý khác.
1.2.2 Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu
Giải pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ổn định, giảm độ lún và thời gian
lún; do vậy trừ trường hợp trên đất yếu có tồn tại lớp vỏ khơng yếu ra, trong mọi
trường hợp khác người thiết kế đều nên ưu tiên xem xét áp dụng hoặc kết hợp việc
đào một phần đất yếu với các giải pháp khác. Đặc biệt thích hợp là trường hợp lớp
đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của tải trọng đắp. Dùng sơ đồ công nghệ
đào đất yếu bằng máy xúc gầu dây, đào đến đâu đắp lấn đến đó thì chiều sâu đào có
thể thực hiện được là 2-3m. Điều chủ yếu là phải thiết kế bố trí mặt bằng thi công
hợp lý, thuận lợi cho việc đẩy đất đắp lấn nhanh chóng sau khi luống đào hình

-6thành; đất yếu đào ra có thể đổ về phía 2 bên đoạn đã đắp lấn xong để tạo nên bệ
phản áp

Hình 1.1 Các phương án thay đất
a) Thay tồn bộ b) Thay một phần kết hợp vải địa kỹ thuật
Các trường hợp dưới đây đặc biệt thích hợp đối với giải pháp đào một phần
hoặc đào toàn bộ đất yếu:
Bề dày lớp đất yếu từ 2m trở xuống (trường hợp này thường đào toàn bộ đất
yếu để đáy nền đường tiếp xúc hẳn với tầng đất không yếu);
Đất yếu là than bùn loại I hoặc loại sét, á sét dẻo mềm, dẻo chảy; trường hợp
này, nếu chiều dày đất yếu vượt q 4-5m thì có thể đào một phần sao cho đất yếu
cịn lại có bề dày nhiều nhất chỉ bằng 1/2 - 1/3 chiều cao đắp (kể cả phần đắp chìm
trong đất yếu).
Trường hợp đất yếu có bề dày dưới 3m và có cường độ quá thấp đào ra
không kịp đắp như than bùn loại II, loại III, bùn sét (độ sệt B>1) hoặc bùn cát mịn
thì có thể áp dụng giải pháp bỏ đá chìm đến đáy lớp đất yếu hoặc bỏ đá kết hợp với
đắp quá tải để nền tự lún đến đáy lớp đất yếu. Giải pháp này đặc biệt thích hợp đối
với trường hợp thiết kế mở rộng nền đắp cũ khi cải tạo, nâng cấp đường trên vùng
đất yếu.
Dùng cọc tre đóng 25 cọc/m2 cũng là một biện pháp cho phép thay thế việc
đào bớt đất yếu trong phạm vi bằng chiều sâu cọc đóng (thường có thể đóng sâu 2-


-72,5m). Cọc tre nên dùng loại có đường kính đầu lớn trên 7cm, đường kính đầu nhỏ
trên 4cm bằng loại tre khi đóng khơng bị dập, gẫy. Khi tính tốn được phép xem
vùng đóng cọc tre như trên là nền đương đã đắp. Trên đỉnh cọc tre sau khi đã đắp
một lớp 30cm nên rải vải địa kỹ thuật (hoặc các loại geogrids có chức năng tương
tự) để tạo điều kiện phân bố đều tải trọng nền đắp trên các cọc tre.
Tương tự, có thể dùng các cọc tràm loại có đường kính đầu lớn trên 12cm,

đầu nhỏ trên 5cm, đóng sâu 3-5cm với mật độ 16 cọc/m2.
1.2.3 Đắp bệ phản áp
Giải pháp này chỉ dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tác
dụng tăng mức ổn định chống trượt trồi cho nền đường, cả trong quá trình đắp và
quá trình đưa vào khai thác lâu dài. Nếu đắp nền và đắp bệ phản áp hai bên đồng
thời thì khơng cần khống chế tốc độ đắp, vì vậy có thể thi cơng nhanh. Tuy nhiên
giải pháp này không giảm được thời gian lún cố kết và không những khơng giảm
được độ lún mà cịn tăng thêm độ lún (do thêm tải trọng của bệ phản áp ở hai bên).
Ngồi ra, nó cịn có nhược điểm là khối lượng đắp lớn và diện tích chiếm ruộng đất
lớn. Giải pháp này cũng khơng thích hợp với các loại đất yếu là than bùn loại III và
bùn sét.
1.2.4 Tầng cát đệm
Tầng cát đệm được bố trí giữa đất yếu và nền đắp để tăng nhanh khả năng
thoát nước cố kết từ phía dưới đất yếu lên mặt đất tự nhiên dưới tác dụng của tải
trọng nền đắp.
Tầng cát đệm nên được sử dụng trong các trường hợp đắp trực tiếp trên đất
yếu và bắt buộc phải có khi áp dụng các giải pháp thoát nước cố kết theo phương
thẳng đứng
Cát dùng làm tầng cát đệm cần phải bảo đảm được các yêu cầu sau:
Cát phải là loại cát có tỷ lệ hữu cơ < 5% cỡ hạt lớn hơn 0,25mm chiếm trên
50% cỡ hạt nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5% và phải thoả mãn một trong hai điều
kiện sau:


-8-

D60
6
D10

(1.1)

(D30 )2
 1 vµ  3
D10  D60

(1.2)

Trong đó:
D30 - Kích cỡ hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 30%.
D10 - Kích thước đường kính hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm
10%.
Chiều dày tầng cát đệm ít nhất phải bằng độ lún tổng cộng S nhưng không
được nhỏ hơn 50cm. Độ chặt đầm nén của tầng cát đệm chỉ yêu cầu đạt 0,9 độ chặt
đầm nén tiêu chuẩn (phục vụ xe máy thi công các lớp trên).
1.2.5 Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng giếng cát hoặc bấc thấm)
Nhờ có bố trí các phương tiện thốt nước theo phương thẳng đứng (giếng
cát hoặc bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụng tải
trọng đắp sẽ có điều kiện để thốt nhanh (thốt theo phương nằm ngang ra giếng cát
hoặc bấc thấm rồi theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên). Tuy nhiên, để đảm bảo
phát huy được hiệu quả thốt nước này thì chiều cao nền đắp tối thiểu nên là 4m và
khi thiết kế cần thoả mãn các điều kiện theo quy định
vz +z  (1,2  1,5)pz


lg (  vz   z )  lg  pz
lg (  vz   z )  lg  vz

 0,6

(1.3)
(1.4)

Trong đó:
vz- Ứng suất (áp lực) thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất yếu
gây ra ở độ sâu z (MPa)
 vz 

  i .h i

(1.5)

i và hi - Trọng lượng thể tích và bề dày lớp đất i nằm trong phạm vi từ mặt tiếp
xúc của đất yếu với đáy nền đắp (z=0) đến độ sâu z trong đất yếu; chú ý rằng đối


-9với các lớp đất yếu nằm dưới mức nước ngầm thì trị số i phải dùng trọng lượng thể
tích đẩy nổi (trừ đi 1).
z - Ứng suất (áp lực) thẳng đứng do tải trọng đắp (phần nền đắp và phần
đắp

gia

tải trước nếu có, nhưng khơng kể phần chiều cao đắp hx quy đổi từ tải trọng
xe cộ) gây ra ở độ sâu z trong đất yếu kể từ đáy nền đắp (MPa); z được tính
theo tốn đồ Osterberg ở Phụ lục II.
pz - Áp lực tiền cố kết ở độ sâu z trong đất yếu (MPa); pz được xác định từ
thí nghiệm cố kết.
Điều kiện (IV-4a) và (IV-4b) phải được thoả mãn đối với mọi độ sâu z trong
phạm vi từ đáy nền đắp đến hết chiều sâu đóng giếng cát hoặc cắm bấc thấm.

Nếu không thoả mãn các điều kiện nói trên thì có thể kết hợp với biện pháp
gia tải trước để tăng z.
Các giải pháp dùng phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng thường chỉ áp
dụng khi tầng đất yếu dày (bề dày tầng đất yếu vượt quá bề rộng đáy nền đắp) và
nền đắp cao. Vì giá thành xây dựng cao nên thường chỉ áp dụng khi dùng các giải
pháp khác không thể bảo đảm được tiêu chuẩn về phần độ lún cố kết còn lại S
trong thời hạn thi công quy định.
Việc quyết định chiều sâu giếng cát hoặc bấc thấm là một vấn đề kinh tế - kỹ
thuật đòi hỏi người thiết kế cần phải cân nhắc dựa vào sự phân bố độ lún của các
lớp đất yếu theo chiều sâu dưới tác dụng của tải trọng đắp đối với mỗi trường hợp
thiết kế cụ thể. Khơng nhất thiết phải bố trí đến hết phạm vi chịu ảnh hưởng của tải
trọng đắp (phạm vi chịu lún) mà chỉ cần bố trí đến một độ sâu có trị số lún cố kết
của các lớp đất yếu, từ đó trở lên chiếm một tỷ lệ đủ lớn so với trị số lún cố kết Sc
dự báo được sao cho nếu tăng nhanh tốc độ cố kết trong phạm vi bố trí giếng hoặc
bấc này là đủ đạt được tiêu chuẩn về độ lún cố kết cho phép cịn lại trong thời hạn
thi cơng quy định. Do vậy người thiết kế phải đưa ra các phương án bố trí giếng
hoặc bấc thấm khác nhau (về độ sâu và về khoảng cách).


-10-

Hình 1.2 Gia tải trước kết hợp với giếng cát
Khi sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nên kết hợp với biện
pháp gia tải trước (Hình)và trong mọi trường hợp thời gian duy trì tải trọng đắp
khơng nên dưới 6 tháng. Có thể dùng bất kỳ loại đất nào (kể cả đất lẫn hữu cơ) để
đắp gia tải trước. Ta luy đắp gia tải trước được phép đắp dốc tới 1:0,75 và độ chặt
đầm nén chỉ cần đạt K = 0,9 (đầm nén tiêu chuẩn).
1.2.6 Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định của nền đắp trên
đất yếu
Khi bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp như ở Hình 1.1, ma sát

giữa đất đắp và mặt trên của vải địa kỹ thuật sẽ tạo được một lực giữ khối trượt F
(bỏ qua ma sát giữa đất yếu và mặt dưới của vải) và nhờ đó mức độ ổn định của nền
đắp trên đất yếu sẽ tăng lên.

Hình 1.3 Bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp.


-11I - Vùng hoạt động (khối trượt)
II - Vùng bị động (vùng vải địa kỹ thuật đóng vai trị neo giữ)
F - Lực kéo mà vải phải chịu (T/m)
Y - Cánh tay đòn của lực F đối với tâm trượt nguy hiểm nhất
Sử dụng giải pháp này, khi tính tốn thiết kế phải bảo đảm điều kiện sau:
F  Fcp

(1.6)

trong đó:
F - Lực kéo mà vải phải chịu (T/m)
Fcp - Lực kéo cho phép của vải rộng 1m (T/m)
1.2.7 Hệ sàn giảm tải và cọc BTCT
Người ta thi công hệ kết hợp sàn giảm tải và cọc BTCT tạ vị trí đường dẫn
đầu cầu, sau đó thi cơng lớp đất đắp bên trên và lớp kết cấu mặt đường
Mục đích của phương pháp là giảm bớt tải trọng mà nền đất yếu phải thu
nhận, truyền tải trọng xuống tầng đất tốt hơn bên dưới thông qua hệ cọc BTCT.

a) Cọc độc lập

b) Cọc liên kết với sàn giảm tải
Hình 1.4 Nền đắp trên cọc

Ưu điểm của phương pháp này có thể giải quyết triệt để vấn đề lún của nền
đường bên trên, đồng thời cũng giải quyết được độ lún lệch giữa mố cầu và đường


-12dẫn vào cầu. Lý thuyết tính tốn cũng được dựa vào các cách tính tốn thơng dụng
trong tiêu chuẩn và quy phạm.
1.3 Các cơng trình tồn tại những sự cố:
Cầu Trà Niền do Sở GTVT TP Cần Thơ làm chủ đầu tư, đơn vị thiết kế là
Trung tâm nghiên cứu công nghệ và thiết bị công nghiệp Trường Đại học Bách
khoa TPHCM, đơn vị thi công là Công ty cổ phần đầu tư và xây dựng cơng trình 72
và đơn vị giám sát là Công ty Cổ phần tư vấn thiết kế cơng trình giao thơng Miền
Nam. Đầu tháng 2/2010 cầu Trà Niền được thông xe kỹ thuật nhưng trước đó vị trí
bờ sơng phía Cần Thơ có 3 căn nhà bị sụp cách phạm vi thi công 13 m. Đến ngày
6/3 thì đường dẫn cầu Trà Niền bị sạt lở làm 5 căn nhà sụp xuống sông làm 2 người
chết. (Hình 1.5)

Hình 1.5 Đường dẫn đầu cầu Trà Niền-TP Cần Thơ bị sụt lún.
Cầu được khởi công ngày 9 tháng 9 năm 2005 và đã khánh thành vào ngày
2/9/2009. Cầu giúp việc lưu thông trên Quốc lộ 1A đoạn từ miền Bắc và miền
Trung đi Đồng bằng sông Cửu Long đi qua địa phận Thành phố Hồ Chí Minh được
rút ngắn, sau khi cầu Phú Mỹ và các đường vành đai nối đến cầu hồn thành sẽ góp
phần làm giảm sự quá tải cho hệ thống giao thông đường bộ ở Thành phố Hồ Chí


-13Minh, khi ấy các xe tải loại lớn và xe container sẽ khơng chạy trong nội thành nữa,
góp phần vào việc giảm ô nhiễm cho nội thành. Tuy nhiên sau khi đưa vào sử dụng
đã xảy ra hiện tượng lún tạo ra những vết nứt dài ở vị trí sát mố cầu, tạo thành gờ
dài nằm bên làn đường xe 2 bánh (Hình 1.6)

Hình 1.6 Đường dẫn lên cầu Phú Mỹ, phía bên Q.7, TP.HCM

Cầu Rạch Chiếc là cây cầu nối liền huyết mạch trên xa lộ Hà Nội từ cửa ngõ phía
Đơng dẫn vào trung tâm thành phố Hồ Chí Minh cũng xảy ra sự cố sau khi đưa vào
sử dụng 1 năm (Hình 1.7)

Hình 1.7 Hiện tượng lún ở đầu cầu Rạch Chiếc


-14-

Hình 1.8 Hiện tượng lún ở cầu Cái Tắc
Cầu Cái Tắc là một trong năm cầu thuộc hệ thống đường dẫn nam cầu Cần Thơ, do
nhà thầu Trung Quốc thi công. Khi đưa vào hoạt động đã xảy ra hiện tượng lún nứt,
có nơi tạo nên hố sâu rất nguy hiểm (Hình 1.8). Cũng trong hệ thống đã xảy ra lún
ở đoạn giữa cầu Cái Da và Cái Na, làm nước đọng lại nhiều khi trời mưa (Hình 1.9)

Hình 1.9 Hiện tượng lún đường dẫn giữa cầu Cái Na và Cái Da


-151.3 Các cơng trình đã đi vào hoạt động ổn định

Hình 1.10 Đường dẫn vào cầu Tân Thuận 2- TPHCM
Cầu Tân Thuận 2 khởi công ngày 15-1-2004, được xây dựng vượt kênh Tẻ
nối liền hai bờ quận 4 và quận 7 với tổng mức đầu tư xây dựng khoảng 350 tỉ đồng,
trong đó phần xây lắp là 70 tỉ đồng. Cầu có tổng chiều dài tuyến là 1.891m, chiều
dài chính là 421m, rộng 14m, trọng tải 30 tấn. Đây là dự án do Khu Quản lý giao
thông đô thị - Sở Giao thông công chánh TP.HCM làm chủ đầu tư. Cầu Tân thuận 2
được thiết kế bởi Công ty cổ phần thiết kế giao thơng vận tải phía nam (Tedi south).
Phần đường dẫn đầu cầu được xử lý bằng hệ sàn giảm tải trên cọc BTCT
(30x30)cm M300Đơn vị thi công là Công ty Cầu 12 thuộc Tổng Công ty Xây dựng
cơng trình giao thơng Cienco 1). Cơng trình được đưa vào sử dụng từ năm 2006

Hình 1.11 Phần tường chắn bên hông cầu Tân Thuận 2