Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng đất trong gia cố nền đất yếu dưới đoạn đường đắp cao đường dẫn đầu cầu vùng ĐBSCL

Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

LỜI CẢM ƠN
Khoảng thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu tại Trường ðại Học Giao
Thông Vận Tải với Tôi là thú vị và ñầy thử thách. ðể hoàn thành ñược ñề tài học
viên xin gửi lời cám ơn chân thành ñến các bạn trong lớp cao học xây dựng cầu hầm
k19. Với long kính trọng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc ñến:
1. Phòng ñào tạo sau ñại học trường ñại học giao thong vận tải, bộ môn cầu
hầm giúp ñở tôi trong quá trình học tập.
2. Thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Long ñã tận tình hướng dẫn, có những ý kiến
ñóng góp quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
3. Thầy PGS.TS Trần ðức Nhiệm ñã chỉnh sửa và tạo mọi ñiều kiện cho tôi
hoàn thành và bảo vệ luận văn.
Tuy trong quá trình thực hiện ñề tài tác giả luôn chủ ñộng nghiên cứu và thu
thập tài liệu, nhưng do hạn chế tiếp cận công nghệ , lĩnh vực nghiên cứu, phương
pháp nghiên cứu mới, luận văn không thể nào tránh khỏi những nhìn nhận chưa
ñược toàn diện. Tác giả xin chân thành cảm ơn và nghiêm túc tiếp thu các ý kiến
ñóng góp của các nhà khoa học, các Thầy Cô và bạn bè ñể ñề tài ñược tiếp tục hoàn
thiện và phát triển nghiên cứu sâu hơn nữa.
TP. Hồ Chí Minh, ngày


tháng

năm 2013.

Học viện

ðoàn Trường Xa

ðoàn Trường Xa

Trang 1


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................5
MỞ ðẦU .....................................................................................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ðƯỜNG ðẦU CẦU ðẮP CAO, CÁC SỰ CỐ
VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ CỘT XI MĂNG ðẤT. .............10
1.1. Tổng quan về ñường dẫn ñầu cầu ñắp cao trên nền ñất yếu. .........................10
1.2. Nghiên cứu các sự cố thường gặp ở ñường ñầu cầu ñắp cao khi khai thác. ..11
1.3. Các giải pháp xử lý nền ñường ñắp cao trên nền ñất yếu thông thường
vùng ðBSCL: ........................................................................................................15
1.3.1. Giải pháp ñệm vật liệu rời (ñệm cát, ñá, sỏi): .........................................15
1.3.2. Gia tải trước bằng phương pháp hút chân không. ...................................16
1.3.3. Phương pháp bấc thấm. ...........................................................................18
1.3.4. Phương pháp cọc bê tông cốt thép kết hợp sàn giảm tải. ........................19
1.3.5. Công nghệ cọc ñất trộn xi măng (DSMC), giữ ổn ñịnh ñường ñầu cầu
ñắp cao trên nền ñất yếu. ...................................................................................22
1.4. Phương hướng nghiên cứu. ............................................................................26
1.5. Giới hạn luận văn. ..........................................................................................26
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NỀN ðẤT YẾU GIA CỐ
BẰNG CỘT XI MĂNG ðẤT ðƯỜNG ðẦU CẦU ðẤT ðẮP CAO. ...................27
2.1 Các phương pháp số ổn ñịnh nền ñất ñắp cao trên nền ñất yếu. .....................27
2.1.1. Phương pháp số ổn ñịnh (hệ số an toàn F) của TAYLOR.......................27


2.1.2. Phương pháp ñơn giản hóa (hệ số an toàn F=K) của BISHOP. ..............28
2.2 Lý thuyết tính toán vùng ñất gia cường bằng DSMC dưới nền ñường ñầu
cầu ñất ñắp cao. .....................................................................................................29
2.2.1. Nguyên lý và ñặc tính gia cố xi măng-ñất:. .............................................29
2.2.2. Lý thuyết tính toán gia cố nền ñất bằng cột xi măng – ñất. .....................34
2.3. Lý thuyết tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)....................44
2.4. Nhận xét và kết luận. ......................................................................................46
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG CỌC ðẤT TRỘN XI MĂNG TRONG GIA CỐ ðẤT NỀN YẾU
DƯỚI ðOẠN ðƯỜNG ðẮP CAO ðƯỜNG DẪN ðẦU CẦU VÙNG ðỒNG
BẰNG SÔNG CỬU LONG. .....................................................................................48
3.1. Tổng quan về vùng ñồng Bằng Sông Cửu Long. ...........................................48

ðoàn Trường Xa

Trang 2


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
3.2. Phân bố vùng ñất yếu ðồng Bằng Sông Cửu Long. .....................................49
3.3. Ứng dụng giải pháp cọc ñất trộn xi măng trong gia cố ñất nền yếu dưới
ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðồng Bằng Sông Cửu Long. .......51
3.3.1. Giải pháp thiết kế. ....................................................................................52
3.3.2. Giải pháp thí nghiệm. .............................................................................52
3.3.3. Giải pháp thi công cọc xi măng ñất: ........................................................61
3.4. Ứng dụng gia cố cọc xi măng ñất vào gia cố nền ñất yếu ñầu cầu ñắp cao
cầu trung tâm Tp. Rạch Giá Kiên Giang . .............................................................62
3.4.1. Vị trí ñịa lý cầu trung tâm Rạch Giá - Kiên Giang. .................................62
3.4.2. Phân tích ñiều kiên ñịa chất và các chỉ tiêu cơ lý công trình cầu trung
tâm Rạch Giá-Kiên Giang. ................................................................................65
3.4.3. Tính toán ñộ lún ñắp ñất cao tại mố cầu khi chưa gia cố nền ñất yếu. ....67
3.4.4. Các thông số ñặc trưng của cột ñất xi măng. ...........................................73
3.4.5. Tính toán ổn ñịnh của khối ñắp sau khi gia cố nền ñất yếu bằng cột xi
măng ñất ñoạn ñầu cầu. .....................................................................................74
3.4.6. Ổn ñịnh taluy nền ñắp cao. ......................................................................78
3.4.7. Tính lún tổng, tốc ñộ lún: ........................................................................79
3.4.8. Tính ổn ñịnh nền ñất ñắp cao trên nền ñất yếu bằng phần mềm
Slope/W[14]. ......................................................................................................81
3.5. Tính ổn ñịnh Kmin và biến dạng bằng phương pháp phần tử hữu hạn . ........81
3.5.1. Tạo mô hình tính toán ..............................................................................81
3.5.2.Tính toán. ..................................................................................................84
3.5.3. Kết quả tính toán và nhận xét: .................................................................85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................93
TÀI LIÊU THAM KHẢO .........................................................................................95

ðoàn Trường Xa

Trang 3


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Thí nghiệm nén 1 trục nở hong tự do – 3 ngày tuổi .................................55
Bảng 3.2. Kết quả thí ngiệm xác ñịnh trị số C, φ sau 7 ngày....................................59
Bảng 3.3. thông số từng lớp ñất ................................................................................65
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu cơ lý của ñất ..........................................................................66
Bảng 3.5. Tính toán ñộ lún ........................................................................................72
Bảng 3.6. Tính mô ñun ñất nền ................................................................................76
Bảng 3.7. tính toán chiều cao ñất ñắp ......................................................................78
Bảng 3.8. Tính toán lún ............................................................................................80
Bảng 3.9. tổng hợp lún và hệ dố an toàn ñất ñắp cao ..............................................92

ðoàn Trường Xa

Trang 4


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Các sự cố thường gặp khi ñắp ñất cao trên nền ñất yếu ............................12
Hình 1.2. Dạng hình trồi. ..........................................................................................12
Hình 1. 3. Dạng trượt trồi. .........................................................................................13
Hình 1. 4. Phá hủy tại mố cầu do lún sụp tại cầu Juan Pablo II và cầu Mataquito
ở Chi Lê ...................................................................................................13
Hình 1. 5. ðường ñầu cầu bị phá hoại tại cầu Minnesota ở Hoa Kỳ ........................13
Hình 1. 6 .ðường dẫn lên cầu Tràn Niên - Cần Thơ dài gần 30 mét bị ñổ sập. .......14
Hình 1. 7. Lún ñường ñầu cầu tại các cầu Sóm Củi trên ðại lộ Nguyễn Văn Linh
(Tp. HCM)................................................................................................14
Hình 1. 8. Lún ñường ñầu cầu tại cầu Kênh Cụt trên ðại lộ Nguyễn Văn Linh
(Tp. HCM) ...............................................................................................15
Hình 1. 9. Cầu Xẻo Bướm QL63-Kiên Giang (vùng ðồng bằng Sông Cửu Long)......15
Hình 1. 10. ðệm vật liệu rời (ñệm cát, ñá, sỏi) .........................................................16
Hình 1. 11. Giải pháp xử lý nền bằng ñệm cát ..........................................................16
Hình 1. 12. Sơ ñồ phương pháp hút chân không.......................................................17
Hình 1. 13. Sơ ñồ phương pháp hút chân không.......................................................17
Hình 1. 14. Hình ảnh biện pháp xử lý bấc thấm ......................................................19
Hình 1. 15. Mặt cắt ngang biện pháp gia cố cọc bê tông xi măng ............................19
Hình 1. 16. hình ảnh biện pháp xử lý cọc bê tông ...................................................20
Hình 1. 17. biện pháp xử lý công nghệ thi công cọc xi măng - ñất ..........................22
Hình 1. 18. hình ảnh xử lý Công nghệ thi công cọc xi măng - ñất tại mố cầu .........22
Hình 1. 19. Các trường hợp cơ bản sử dụng DSMC (theo Hiệp hội DJM Nhật
Bản, 1996)................................................................................................23
Hình 2. 1. Sơ ñồ tính ổn ñịnh taluy nền ñất ñắp........................................................28
Hình 2. 2. Sơ ñồ tính toán ứng suất trong ñất yếu.....................................................28
Hình 2. 3. Sơ ñồxác ñịnh Kmim................................................................................29
Hình 2. 4. Sơ ñồ thi công phương pháp trộn khô. .....................................................29
Hình 2. 5. Biểu ñồ ứng suất cắt .................................................................................38
Hình 2. 6. biểu ñồ ứng suất cắt và biến dạng ............................................................38
Hình 2. 7. Mặt cắt gia cố xi măng ñất .......................................................................39
Hình 2. 8. Mặt cắt gia cố xi măng ñất .......................................................................39
Hình 2. 9. Mô hình tương ñương tính lún. ................................................................41
Hình 2. 10. Mô hình tải trọng truyền cho cọc ...........................................................42
ðoàn Trường Xa

Trang 5


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Hình 2.11. Quan hệ ứng suất-biến dạng và mặt phá hoại trong không gian .............44
Hình 2.12. Quan hệ ứng suất-biến dạng và mặt phá hoại trong không gian ứng suất ...45
Hình 3. 1. Bản ñồ 13 tỉnh ðồng Bằng Sông Cửu Long ............................................48
Hình 3. 2. Bản ñồ phân bố ñịa chất vùng ðồng Bằng Sông Cửu Long ....................49
Hình 3. 3. Bản ñồ phân bố vùng ñất yếu ðBSCL .....................................................51
Hình 3. 4. Biểu ñồ ñường cong áp lực dọc trục và biến dạng ...................................54
Hình 3. 5. Biểu ñồ quan hệ cường ñộ và hàm lượng xi măng ..................................58
Hình 3. 6. Quan hệ gốc nội ma sát φ và hàm lượng ximăng.....................................60
Hình 3. 7. Biểu ñồ C và hàm lượng XM ...................................................................60
Hình 3.8. Biểu ñồ C quan hệ hàm lượng XM ...........................................................60
Hình 3. 9. Biểu ñồ quan hệ góc nội ma sát và hàm lượng xi măng. .........................60
Hình 3. 10. Biểu ñồ quan hệ góc nội ma sát và hàm lượng xi măng. .......................60
Hình 3. 11. Các bước tiến hành thi công ...................................................................61
Hình 3. 12. Phối cảnh cầu trung tâm thành phố Rạch Giá - Kiên Giang ..................62
Hình 3. 13. Trắc dọc ñường dẫn xử lý cọc XMð cầu trung tâm TP. Rạch Giá........62
Hình 3. 14. Hình ảnh thi công cọc xi măng ñất ........................................................63
Hình 3. 15. Máy thi công cọc xi măng ñất ................................................................64
Hình 3. 16. Mặt bằng xử lý cọc XMð cầu trung tâm Tp. Rạch Giá – Kiên Giang ..64
Hình 3. 17. Mô hình xử lý cọc XMð ñường dẫn ñầu cầu ........................................64
Hình 3. 18. Mặt bằng bố trí cọc XMð (ñường dẫn vào cầu). ...................................69
Hình 3. 19. Bố trí cọc XMð ......................................................................................69
Hình 3. 20. Mặt cắt dọc lún mố cầu trên nền ñường dẫn ñất yếu. ............................69
Hình 3. 21. Mặt cắt ngang ñiển hình tại ñường dẫn vào cầu nằm trên ñất yếu. .......70
Hình 3. 22. Mô hình xe chạy trên nền ñất ñắp cao ...................................................70
Hình 3. 23. sơ ñồ cung trượt trên nền ñắp cao. .........................................................70
Hình 3. 24. Sơ ñồ tải trọng xe ...................................................................................71
Hình 3. 25. Sơ ñồ tải trọng xe qui ñổi ......................................................................71
Hình 3. 26. Tải trọng truyền cho cọc. .......................................................................77
Hình 3. 27. Mô hình tính lún .....................................................................................79
Hình 3. 28. Các thông số tổng quát của mô hình ......................................................82
Hình 3. 29. Mô hình nền ñường dẩn ñất ñắp cao ......................................................82
Hình 3. 30. Hình ảnh kết quả tính toán .....................................................................83
Hình 3. 31. Hình ảnh kết quả tính toán .....................................................................83
Hình 3. 32. Hình ảnh kết quả tính toán .....................................................................83
Hình 3. 33. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 1 .........................................85
ðoàn Trường Xa

Trang 6


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Hình 3. 34.Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 1 .......................................85
Hình 3. 35. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 2 .........................................86
Hình 3. 36. Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 2 ......................................86
Hình 3. 37. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 3 .........................................87
Hình 3. 38. Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 4 ......................................87
Hình 3. 39. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 4 .........................................88
Hình 3. 40. Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 5 ......................................88
Hình 3. 41. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 5 .........................................89
Hình 3. 42. Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 6 ......................................89
Hình 3. 43. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 6 .........................................90
Hình 3. 44. Hình ảnh kết quả tính toán trượt trường hợp 7 ......................................90
Hình 3. 45. Hình ảnh kết quả tính toán lún trường hợp 7 .........................................91
Hình 3. 46. Hình ảnh kết quả tính toán .....................................................................91
Hình 3. 47. Biểu ñồ tính lún và hệ số ổn ñịnh...........................................................92

ðoàn Trường Xa

Trang 7


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

MỞ ðẦU
1. Tính cấp thiết của ñề tài.
Trước ñây thiết kế nền công trình ñường dẫn Cầu - hầm nằm trên nền ñất
yếu thường dùng các biện pháp như: gia tải, vét bùn (vét toàn bộ hay một phần), gia
cố nền ñất yếu bằng cọc tre, cọc tràm..v.v. sau này ñã ứng dụng các công nghệ tiên
tiến như: xử lý bằng bấc thấm, giếng cát, cọc BTCT..v.v. Tuy nhiên giải pháp này
còn hạn chế về chiều sâu, hiệu quả thấp trong trường hợp tải trọng lớn, mực nước
ngầm cao. Do ñó ñể khác phục nhược ñiểm trên, phương pháp xử lý nền bằng công
nghệ trộn sâu ñã ñược ứng dụng ở nước ta . Nhưng cho ñến nay chưa có một tiêu
chuẩn kỹ thuật nào ñầy ñủ về việc tính toán, thiết kế cọc xi măng - ñất dựa chủ yếu
bằng công thức nước ngoài, do ñó việc ứng dụng thực tế gặp rất nhiều khó khăn.
Do vậy việc nghiên cứu tính chất cơ lý và khả năng chịu tải cũng như biến
dạng của cột xi măng ñất trong một số công trình, từ ñó ñề ra các giải pháp phù hợp
khi ứng dụng cọc ñất gia cố xi măng ñất trong xây dựng nền ñắp cao ñường dẫn tại
mố cầu trên nền ñất yếu trong ñiều kiên nước ta rất thiết thực có ý nghĩa khoa học
và cấp thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu :
Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc ñất trộn ximăng trong gia cố ñất nền ñất
yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñầu cầu vùng ðồng Bằng Sông Cửu Long.
3. Phương pháp nghiên cứu ñề tài:
Thu thập tài liệu các tác giả trong và ngoài nước có lien quan ñến ñề tài.
Nghiên cứu ứng dụng thực tiển vào công trình thực tế ở vùng ðồng Bằng
Song Cửu Long.
Kết hợp giữa lý thuyết với công tác ñiều tra, thu thập số liệu và kinh nghiệm
thiết kế, thi công ñể nghiên cứu.
4. Nội dung ñề tài :
Chương 1: Tổng quan ñất ñắp cao và vấn ñề ổn ñịnh ñất ñắp cao nằm trên
nền ñất yếu bằng trụ ñất trộn xi măng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán nền ñất yếu gia cường bằng DSMC ổn
ñịnh ñường ñầu cầu ñắp cao.

ðoàn Trường Xa

Trang 8


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc ñất trộn xi măng trong gia cố
ñất nền yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ñồng bằng Sông
Cửu Long.
5. Phạm vi nghiên cứu ñề tài:
- Sử dụng lý thuyết cơ học ñất kết hợp với kết quả phân tích bằng Plaxis ñể ñề
xuất cách tính vùng ñất gia cường bằng DSMC trong việc giữ ổn ñịnh khối ñất ñắp
cao ñầu cầu trong vùng ñịa chất yếu ñiển hình thuộc ðồng bằng Sông Cửu Long.
6. Giới hạn luận văn:
− Luận văn chỉ xét ảnh hưởng của vùng ñất gia cường bằng DSMC ñến ổn
ñịnh của ñường ñầu cầu ñắp cao.
7. Ý nghĩa:
− Ý nghĩa về khoa học:giải quyết tốt bài toán tính lún công trình ñặc trên nền
ñất yếu, mô phỏng mô hình bằng phần mềm plaxis 8.5 kiểm lại cách tính toán số
học.
− Ý nghĩa thực tiễn: kết quả ñề tài có thể ñược dùng ñể ñịnh hướng thiết kế cho
công trình ñắp cao khu vực ðồng Bằng Song Cửu Long.
8. Cấu trúc luận văn:
Luận văn gồm 3 phần:
1. Phần mở ñầu
2. Phần là nội dung (3 chương)
3. Phần kết luận và kiến nghị.

ðoàn Trường Xa

Trang 9


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ðƯỜNG ðẦU CẦU ðẮP CAO, CÁC SỰ CỐ VÀ
CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ VÀ CÔNG NGHỆ CỘT XI MĂNG ðẤT.
1.1 Tổng quan về ñường dẫn ñầu cầu ñắp cao trên nền ñất yếu.
ðường dẫn ñầu cầu là một hạng mục tạo sự kết nối êm thuận giữa ñường và
cầu, là một trong những nhân tố chủ ñạo ảnh hưởng ñến tính ổn ñịnh, tính vĩnh cửu
và ñộ khai thác tốt của công trình cầu. Do vậy, việc ổn ñịnh khối ñất ñắp cao trong
phạm vi ñường dẫn ñầu cầu, là một yếu tố cần ñặc biệt chú ý, nhất là khi công trình
nằm trên nền ñất yếu.
Cho ñến nay ở nước ta, việc xây dựng nền ñắp cao trên nền ñất yếu như ñường
dẫn vào cầu, ñặc biệt tại mố cầu là một bài toán khó ñối với kỹ sư thiết kế, thi công
ñể ñảm bảo chất lượng công trình. Nó ñặt ra nhiều vấn ñề phức tạp cần ñược nghiên
cứu xử lý nghiêm túc, ñảm bảo sự ổn ñịnh và ñộ lún cho phép của công trình.
Nền ñất ñắp cao là một trong những hạng mục, công trình xây dựng lâu ñời và
thường gặp nhất. Từ hàng ngàn năm tổ tiên ta ñã xây dựng các hệ thống ñê ñiều mà
chủ yếu trên nền ñất yếu. Trong công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế xã hội của
chúng ta ñã tăng khối lượng xây dựng công trình trên nền ñất yếu một cách ñáng kể
trên phạm vi cả nước và các tỉnh ven biển và ðồng Bằng Sông Cửu Long.
Trước ñây người ta chỉ sử dụng nền ñất ñắp ñi qua các vùng ñịa chất tốt ñể
giảm bớt vấn ñề kỹ thuật phải xử lý và hạ giá thành xây dựng, tuy nhiên sự nghiệp
xây dựng và phát triển kinh tế xã hội hiện nay ñã ñặt ra việc phải chinh phục và sử
dụng vùng ñất mềm yếu mà trước hết là xây dựng các tuyến ñê lấn biển, cầu nối ñất
liền ra biển, ñảo... việc phát triển các tuyến giao thông, cầu, ñường, cầu cống trên
nền ñất yếu cho ñến nay có nhiều vấn ñề ñặt ra phức tạp cần ñược xử lý nghiêm túc,
mà vấn ñề quan trọng nhất phải kể ñến ñó là sự ổn ñịnh nền ñất ñắp. Do thiếu sót
công tác khảo sát, và giải pháp thiết kế, thi công nền ñường ñắp cao chưa hợp lý nên
thường bị hư hỏng vì mất ổn ñịnh trong và sau khi xây dựng công trình. Hiện tượng
trượt của ñoạn nền ñường ñắp trên nền ñất bùn sét phía Bắc cầu Hàm Rồng, hiện
tượng trượt sâu làm biến mất cả ñoạn 1 km trên tuyến QL 18 A gần Cái Dăm
(Quảng Ninh) cũng như những hư hỏng do mất ổn ñịnh của một vài ñoạn ñường
ðoàn Trường Xa

Trang 10


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Nhà Bè – Duyên Hải (Thành Phố Hồ Chí Minh) là một trong những ví dụ ñiển hình.
Việc xử lý hậu quả hư hỏng vì nền ñắp mất ổn ñịnh thường rất phức tạp và tốn
kém, chưa kể hư hỏng này còn có thể gây ra những tai họa ñáng tiếc, hiện tượng
thường gặp nhất ở nền ñất ñắp cao là lún với mức ñộ khác nhau do ứng suất của
nền ñất ñắp tác dụng nền ñất yếu ñủ ñể gây ra biến dạng lớn. ðiểm dễ nhận thấy
nhất là ñoạn tiếp giáp giữa ñường và mố cầu, cho nên trong quá trình xây dựng
cầu ñường cần ñặc biệt chú ý ñến ñộ lún vì ñây là nguyên nhân gây nhiều công
trình cầu ñường hư hỏng phải xử lý rất tốn kém hoặc nhiều khi không xử lý ñược
như hiện tượng lún kéo dài của nền sắt ñoạn Lim Bắc Ninh (Hà Bắc), ñoạn cầu
Giê ðồng Văn (Hà Nam Ninh).
Nền ñất yếu là nền ñất có khả năng chịu tải trọng nhỏ (0,5 - 1kg/cm2); ðất
có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg); Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0); ðộ sệt lớn (B>1);
Mô ñun biến dạng bé (E<50kg/cm2); Khả năng chống cắt (C) bé, khả năng thấm
nước bé; Hàm lượng nước trong ñất cao, ñộ bão hòa nước G>0,8, dung trọng bé,
do vậy không thể xây dựng các công trình nếu không có biện pháp xử lý. Khi thi
công gặp nền ñất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp ñất yếu, ñặc ñiểm cấu tạo
của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp ñể
tăng sức chịu tải của nền ñất, giảm ñộ lún, ñảm bảo ñiều kiện khai thác bình thường cho công trình.
1.2 Nghiên cứu các sự cố thường gặp ở ñường ñầu cầu ñắp cao khi khai thác.
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên
nền ñất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không ñánh giá chính xác
ñược các tính chất cơ lý của nền ñất ñể làm cơ sở và ñề ra các giải pháp xử lý nền
móng phù hợp. ðây là một vấn ñề hết sức khó khăn, ñòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ
giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế ñể giải quyết, giảm ñược tối ña các
sự cố, hư hỏng của công trình khi xây dựng trên nền ñất yếu. Ổn ñịnh của ñất là từ
nói tương quan về ñộ bền, khả năng chịu tải của ñất ñối với các lực và các ñặc trưng
gây phá hoại trong ñất do tải trọng bản thân của ñất và tải trọng ngoài gây ra. ðộ
bền của ñất trên một diện bất kỳ của ñiểm phân bố bất kỳ trong ñất ñược xác ñịnh
bằng ñại lượng sức chống cắt của ñất theo biểu thức sau :

ðoàn Trường Xa

Trang 11


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
(1.1)

Vị trí hư hỏng

Hình 1.1. Các sự cố thường gặp khi ñắp ñất cao trên nền ñất yếu
- Mất ổn ñịnh theo dạng phình trồi : ñây là trường hợp nền ñường chưa bị xé
rách nhưng bị võng ñất xuống và ñẩy ñất yếu phình lên hai bên chân ta luy. Với
trường hợp này vùng phá hoại (chứa các ñiểm mất ổn ñịnh) trong nền ñất yếu ñã
xuất hiện nhưng chưa ñạt tới mức có thể gây ra mặt trượt xé rách nền ñất yếu, thể
hiện cụ thể qua sơ ñồ sau:

Hình 1.2. Dạng hình trồi.
- Mất ổn ñịnh theo dạng trượt trồi : trong trường hợp này ñã xảy ra một mặt
trượt liên tục làm xé rách nền ñường và ñẩy nền ñất yếu trượt trồi lên phía chân ta
luy, vùng phá hoại trong nền ñất yếu ñã trượt quá mức giới hạn tương ứng cho ổn
ñịnh tổng thể của nền ñường trên ñất yếu, thể hiện cụ thể qua sơ ñồ sau :

ðoàn Trường Xa

Trang 12


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

Hình 1. 1 dạng trượt trồi.

Hình 1. 2 Phá hủy tại mố cầu do lún sụp
tại cầu Juan Pablo II và cầu Mataquito ở Chi Lê

Hình 1. 3 ðường ñầu cầu bị phá hoại tại cầu Minnesota ở Hoa Kỳ

ðoàn Trường Xa

Trang 13


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

Hình 1. 4 ðường dẫn lên cầu Tràn Niên - Cần Thơ dài gần 30 mét bị ñổ sập.
- Lún nền ñường ñầu cầu là hiện tượng khá phổ biến không những ở Việt
Nam mà ngay cả các nước phát triển trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc,
CHLB ðức và Cộng hòa Pháp ñã có những nghiên cứu, tổng kết tìm nguyên nhân
và ñưa ra các giải pháp khắc phục hiệu quả. Lún nền ñường ñầu cầu dẫn ñến sự thay
ñổi ñột ngột cao ñộ tại khu vực tiếp giáp nền ñường và mố cầu, tạo thành ñiểm gãy
trên trắc dọc tuyến ñường, 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
công tác duy tu bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông
và làm mất ATGT.

Hình 1. 5 Lún ñường ñầu cầu tại các cầu Sóm Củi
trên ðại lộ Nguyễn Văn Linh (Tp. HCM)

ðoàn Trường Xa

Trang 14


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

Hình 1. 6 Lún ñường ñầu cầu tại cầu Kênh Cụt
trên ðại lộ Nguyễn Văn Linh (Tp. HCM)

Hình 1. 7 cầu Xẻo Bướm QL63-Kiên Giang (vùng ðồng bằng Sông Cửu Long).
1.3. Các giải pháp xử lý nền ñường ñắp cao trên nền ñất yếu thông thường
vùng ðBSCL:
1.3.1 Giải pháp ñệm vật liệu rời (ñệm cát, ñá, sỏi):
ðệm vật liệu rời mà phổ biến là ñệm cát. ðây là phương pháp thay thế lớp
ñất yếu bằng lớp ñất tốt nhằm tạo ra lớp ñệm chịu lực bên trên, Thay thế toàn bộ
hoặc một phần của lớp ñất yếu và chỉ giới hạn chiều dày 4m ñến 5m. Lớp ñệm cát
có tác dụng tăng tốc ñộ cố kết của nền ñất yếu dưới nó sau khi ñắp ñất, ðể tăng
cường ñộ chống cắt của ñất yếu dẫn ñến tăng sức chịu tải của ñất nền và tăng khả
ðoàn Trường Xa

Trang 15


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
năng ổn ñịnh của công trình. Lớp ñệm cát còn có tác dụng cải tạo sự phân bố ứng
xuất lên ñất yếu, ñể tăng tốc ñộ cố kết nền ñất yếu có thể ñược kết hợp gia cố nền
bằng cừ tràm, ứng dụng nên ñất yếu cụ thể ở sân bay Rạch Giá – Kiên Giang.
Ưu ñiểm: ñây là biện pháp gia cố nền ñược sử dụng rộng rãi nhất do phương
pháp thi công ñơn giản, sử dụng vật liệu ñịa phương.
Khuyết ñiểm: biện pháp này chỉ ñược sử dụng trong ñiều kiện tải trọng công
trình không quá lớn và lớp ñất yếu không quá dày (H<3m).

Hình 1. 9 ðệm vật liệu rời (ñệm cát, ñá, sỏi)

Hình 1. 10 Giải pháp xử lý nền bằng ñệm cát
1.3.2 Gia tải trước bằng phương pháp hút chân không.
ðây là phương pháp gia cố nền hiện ñại nhất hiện nay, ñặc biệt thích hợp cho
những công trình không có mặt bằng rộng ñể gia tải bằng ñệm cát và cần thời gian
cố kết nhanh. Nguyên lý hoạt ñộng của phương pháp gia tải trước bằng hút chân
không là nếu cách ly ñược mặt ñất với lớp không khí bên trên và hút chân không
khu vực cô lập, trong khu vực này áp lực trong lỗ rỗng gồm áp lực khí và áp lực
nước sẽ hạ thấp, ứng suất hữu hiệu gia tăng lượng tương ứng gây biến dạng co khối
ñất, mặt ñất lún xuống. Nhìn góc cạnh khác, toàn khu vực bị hạ áp lực lỗ rỗng chịu
ðoàn Trường Xa

Trang 16


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
một áp lực nén bằng với trọng lượng cột không khí tương ứng với tỷ lệ hút chân
không, nếu như hút chân không ñược 80% thì áp lực nén tương ứng với 80% trọng
lượng không khí tức là 80 kPa. Vì áp lực khí trong lỗ rỗng giảm giống nhau theo
mọi phương nên trong khối ñất bị hút chân không không xuất hiện ứng suất lệch
nên không có hiện tượng trượt ở khu vực biên chịu tải. Tại Việt Nam, giải pháp này
ñược áp dụng ñể xử lý nền móng nhà máy khí ñiện ñạm Cà Mau, nhà máy nhiệt
ñiện Nhơn Trạch - ðồng Nai...

Hình 1. 11 Sơ ñồ phương pháp hút chân không

Hình 1. 12 Sơ ñồ phương pháp hút chân không
Ưu ñiểm: khắc phục ñược khuyết ñiểm lớn của phương pháp ñệm cát là
thường sử dụng bệ phản áp (tránh gây trượt công trình) chiếm nhiều diện tích hoặc
phải gia tải từng cấp tốn rất nhiều thời gian và ñảm bảo vệ sinh môi trường.
Khuyết ñiểm: lượng nước từ khu vực xung quanh sẽ thấm vào vùng có áp
lực nước lỗ rỗng thấp, ñiều này dẫn ñến lượng nước bơm sẽ lớn hơn nhiều lần ñộ
giảm lỗ rỗng của khu vực cần nén chặt; thi công phức tạp và chưa ñược sử dụng phổ
biến ở nước ta hiện nay.
ðoàn Trường Xa

Trang 17


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
1.3.3 Phương pháp bấc thấm.
ðể giảm bớt khối lượng công việc, ñẩy nhanh tốc ñộ thi công và tốc ñộ cố
kết thì giải pháp ñược tính ñến là sử dụng vật liệu dễ thấm và hút nước. Từ những
năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ ñiển, lần ñầu tiên công nghệ mới
xử lý ñất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng ñứng (PVD) kết hợp gia
tải trước ñã ñược ñưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tại Việt Nam, công nghệ
mới này ñã ñược sử dụng trong xử lý nền ñất yếu cho Dự án nâng cấp Quốc lộ 5
trên ñoạn Km 47 -T- Km 62 vào năm 1993, sau ñó dùng cho Quốc lộ 51 (Tp. Hồ
Chí Minh ñi Vũng Tàu), phương pháp này ñã ñược sử dụng rộng rãi ñể xử lý ñất
yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo Quốc lộ 1A, Quốc lộ 18, Quốc lộ 60, Quốc
lộ 80, ñường Nguyễn Hữu Cảnh (TPHCM) ...
Bấc thấm là vật liệu ñịa kỹ thuật dùng ñể thoát nước ñứng và ngang nhằm
gia tăng khả năng ổn ñịnh của nền móng, ñược cấu tạo từ hai lớp: lớp áo lọc bằng
vải ñịa kỹ thuật không dệt, sợi liên tục PP hoặc PET 100% không thêm bất cứ chất
kết dính nào và lớp lõi thoát nước bằng nhựa PP, có tác dụng:
+ Ổn ñịnh nền: các công trình có thể ứng dụng bấc thấm ñể xử lý nền ñất yếu
rất ña dạng, bao gồm ñường cao tốc, ñường dẫn ñầu cầu, ñường băng sân bay,
ñường sắt, bến cảng, kho bãi,... xây dựng trên nền ñất yếu và có tải trọng ñộng.
+ Xử lý môi trường: Bấc thấm ñược sử dụng ñể xử lý nền ñất yếu, ñất nhão,
thường ở các khu vực chôn lấp rác thải. Nó cũng ñược sử dụng ñể tẩy rửa các khu
vực ñất ô nhiễm, bằng công nghệ hút chân không, hút nước ngầm thấm qua các lớp
ñất bị ô nhiễm, mang theo các chất ô nhiễm lên bề mặt ñể xử lý.
ðặc tính chính:
• Giảm thiểu tối ña sự xáo trộn các lớp ñất.
• Khả năng tương thích cao của lõi cũng như vỏ bấc thấm với nhiều loại ñất.
• Dễ dàng thi công, hiệu suất có thể ñạt tới 8.000md/ngày.
• Không cần cấp nước khi thi công.
• Có thể ñóng bấc tới ñộ sâu 40m hoặc hơn.
Lợi thế thi công:
• Chi phí thấp ñể xử lý nền ñất yếu.
• Tiết kiệm ñược khối lượng ñào ñắp.
• Rút ngắn ñược thời gian thi công.
ðoàn Trường Xa

Trang 18


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
• Giảm ñược chi phí vận chuyển, chi phí thi công.

Hình 1. 13 Hình ảnh biện pháp xử lý bấc thấm
1.3.4 Phương pháp cọc bê tông cốt thép kết hợp sàn giảm tải.
ðoạn ñường ñầu cầu sẽ ñược xử lý bằng cách ñóng cọc BTCT, chiều sâu
cắm vào lớp ñất tốt, khoảng cách các cọc ñược bố trí theo kết quả sức chịu tải
của hệ cọc. tải trọng tính toán bao gồm tĩnh tải của lớp ñất ñắp trên ñường dẫn và
hoạt tải xe ñược qui ñổi ra chiều cao lớp ñất ñắp tương ñương. Chiều dày của sàn
giảm tải BTCT và bố trí cốt thép ñược tính toán theo ñộ bền chống chọc thủng
tại ñầu cọc.
Xử lý bằng sàn giảm tải bê tông cốt thép trên hệ cọc ñón ñóng sâu xuống
lớp ñất tốt (ñộ sâu 14,5m – 16m)

Hình 1. 14 Mặt cắt ngang biện pháp gia cố cọc bê tông xi măng

ðoàn Trường Xa

Trang 19


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.

Hình 1. 15 hình ảnh biện pháp xử lý cọc bê tông
Trong hơn 10 năm qua hàng loạt công nghệ xử lý nền ñất yếu ñược áp dụng
tại Việt Nam. Nhu cầu nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nền ñất yếu ngày
càng gia tăng. Thách thức chính là ñiều kiện ñất nền phức tạp và hạn chế cơ sở vật
chất của nước ta. trong những năm tới công nghệ xử lý nền ñất chắc chắn sẽ không
ngừng phát triển nhằm ñáp ứng việc xây dựng ñường, cảng biển, lấn biển và công
trình hạ tầng cơ sở khác;
+ Sai sót chủ yếu của các công trình bị hư hỏng có nguyên nhân từ nền móng
là do người thiết kế lựa chọn sai giải pháp xử lý ñất nền và thiết kế móng.
+ Phương pháp thông dụng ñể xử lý nền ñất yếu ở Việt Nam là dùng cọc tre
và cọc tràm. ðây là giải pháp kinh tế cho công trình có ñiều kiện ñất nền và tải
trọng tương ñối thuận lợi. Do sự giới hạn của chiều dài cọc, nên khả năng áp dụng
thực tế cũng bị hạn chế. Cần thiết ñánh giá sức chịu tải và ñộ lún của nền ñược gia
cố bằng cọc ngắn theo các phương pháp thông thường. Các giải pháp thông thường.
Các giải pháp này chỉ có tác dụng cho công trình nhà ở ñộc lập. Không nên sử dụng
với chiều rộng ñất ñắp lớn.
+ Phương pháp gia tải trước thường là giải pháp kinh tế ñể xử lý nền ñất yếu.
Cần thiết ñánh giá ổn ñịnh của nền dưới tải trọng tác dụng. Nên tiến hành quan trắc
ñộ lún và áp lực nước. Không nên sử dụng khái niệm chờ lún và bù lún. Phải kiểm
soát ñược ñộ lún. Cần quan tâm ñến ñộ lún thứ phát và dự tính.
ðoàn Trường Xa

Trang 20


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
+ Gia tải trước kết hợp với thoát nước bằng bản nhựa hoặc giếng cát. Tải
trọng tác ñộng có thể thay thế bằng công nghệ hút chân không. Hiện nay các thiết bị
có thể cắm bản nhựa xuống ñộ sâu trên 20m. Cần thiết phải quan trắc ñộ lún, áp lực
nước lỗ rộng, dịch chuyển ngang ñể so sánh với dự tính
+ Cọc ñất vôi, ñất xi măng nên ñược dùng rộng rãi ñể gia cố sâu ñất nền. ðây
là giải pháp hữu ích, không cần thời gian chất thải, tăng cường ñộ ổn ñịnh của nền.
+ Cọc cát ñầm chặt cho phép tăng sức chịu tải và rút ngắn thời gian cố kết
của ñất nền. Thiết bị cọc cát hiện nay cho phép thi công cọc có ñường kính 40-70cm
và chiều dài 25m. ðây là giải pháp công nghệ thích hợp, kinh tế và cho phép xử lý
sâu. Việc ñầm chặt cọc cát ở vị trí mũi cọc cho phép tăng hiệu quả gia cố.
+ Cố kết ñộng là giải pháp ít tốn kém ñể xử lý nền. Diện tích gia cố lớn có
thể ñược thi công xử lý trong thời gian ngắn. Hiệu quả của giải pháp cần ñược kiểm
tra bằng các thiết bị khảo sát. ðây là công nghệ thích hợp ñể gia cố các lớp ñất ñắp
chưa ñược ñầm chặt.
+ Rất cần thiết thực hiện công tác khảo sát, ño ñạc, thiết kế, kiểm tra chất
lượng và thiết lập hệ thống quan tắc ñể phục vụ cho công tác xử lý nền ñất yếu. Có
thể tham khảo dự thảo về Quy trình tôn nền trên ñất yếu.
+ Nên hình thành các chương trình quốc gia về nghiên cứu, tổng kết, chuyển
giao công nghệ, xây dựng quy trình, quy phạm trong lĩnh vực xử lý nền ñất yếu.
Cần thiết học tập kinh nghiệm quốc tế và ñúc rút kinh nghiệm trong nước ñể thông
tin rộng rãi. hội Cơ học ñất và ðịa Kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) và
Công ty Tư vấn AA (ñược sự bảo trợ của VSSMGE) mong muốn nhận ñược nhiều
tài liệu, báo cáo khảo sát, ño ñạc, thiết kế, quan trắc, thí nghiệm xử lý nền móng các
công trình trên ñất yếu của các dự án/công trình cụ thể (case histories) ñể làm tài
liệu chung.
+ Hình thành mạnh lưới ðịa Kỹ thuật, tập hợp các chuyên gia ñịa kỹ thuật
của Việt Nam và quốc tế nhằm cùng phối hợp giải quyết các bài toán cơ học ñất và
ñịa kỹ thuật phức tạp.

ðoàn Trường Xa

Trang 21


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
1.3.5 Công nghệ cọc ñất trộn xi măng (DSMC), giữ ổn ñịnh ñường ñầu cầu ñắp
cao trên nền ñất yếu.

Hình 1. 16 biện pháp xử lý công nghệ thi công cọc xi măng - ñất

Hình 1. 17 hình ảnh xử lý Công nghệ thi công cọc xi măng - ñất tại mố cầu
a) Lịch sử phát triển của DSMC (Deep soil mixing columns).
Từ rất lâu, phương pháp DSMC ñã ñược dùng ñể cải tạo ñất. Sự ổn ñịnh dưới
sâu của DSMC là ñề tài nghiên cứu trong một thời gian khá dài ở Thụy ðiển, Nhật
và các nước khác. Viện ñĩa kỹ thuật Thụy ñiển cùng với Linden-Alimak A.B. và
giáo sư Bengt Broms ñã áp dụng rộng rãi kỹ thuật DSMC cho móng và công tác
ñất, bao gồm cả khối ñắp và hố ñào trong ñất sét yếu.

ðoàn Trường Xa

Trang 22


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Sau ñại chiến thế giới lần thứ hai, Mỹ là nước ñầu tiên nghiên cứu về cọc
ximăng trộn tại chỗ (MIP), ñường kính cọc 0.3-0.4m, dài 10-12m. Năm 1950 truyền
vào Nhật Bản, năm 1974 Trạm nghiên cứu kỹ thuật bến cảng của Nhật Bản hợp tác
nghiên cứu thành công phương pháp trộn xi măng ñể gia cố (CMC). Năm 1977,
Trung Quốc bắt ñầu thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu chế tạo máy hai trục ñầu
tiên ñể trộn dưới sâu.
Năm 1990 Nhật Bản ñưa ra loại công nghệ thi công trộn dưới sâu mới gọi là
phương pháp RR, khi thi công ñầu trộn lên xuống, lắc ngang và quay tròn trộn
ngược lên làm thành cọc, một lần làm cọc có thể trộn ñược thân cọc có ñường kính
tới 2m. Năm 1999 ñã có Hội nghị thế giới về DSMC (Dry Mix Methoads for Deep
Soil Stabilization) ở Rotterdam (Hà Lan).
Phương pháp trộn dưới sâu thích hợp với các loại ñất ñược hình thành từ các
nguyên nhân khác nhau như ñất sét dẻo bão hòa, bao gồm bùn nhão, ñất bùn, ñất sét
và ñất sét bột…. ðộ sâu gia cố từ vài mét ñến 50-60m.
Các trường hợp cơ bản sử dụng DSMC (theo Hiệp hội DJM Nhật Bản, 1996)
mô tả các trường hợp ứng dụng DSMC.

Hình 1. 18 Các trường hợp cơ bản sử dụng DSMC (theo Hiệp hội DJM Nhật Bản, 1996)
Trong phạm vi luận văn này sẽ nghiên cứu trường hợp sử dụng cọc xi măng
ñất ñể cải tạo và tăng khả năng chịu lực lớp ñất dưới nền ñất ñắp cao ñường dẫn vào
cầu nhằm ñảm bảo tính ổn ñịnh và bền vững công trình cầu.
b) Ứng dụng DSMC ở Việt Nam.
Ở Việt Nam, công nghệ này ñầu tiên ñược nghiên cứu vào năm 1980 với sự
giúp ñỡ của viện ñịa kỹ thuật Thụy ðiển (SGI). ðề tài nghiên cứu ñược Bộ Xây

ðoàn Trường Xa

Trang 23


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
Dựng nghiệm thu vào năm 1985 và ñã ñược áp dụng cho một số công trình dân
dụng và công nghiệp ở Hà Nội và Hải Phòng.
Công trình ứng dụng DSMC ñầu tiên ở phía Nam do Công ty phát triển kỹ
thuật xây dựng thi công hợp tác với công ty Hercules (Thụy ðiển) làm tại khu công
nghiệp Trà Nóc (Cần Thơ) sâu ñến 20m bằng hệ thống tự ñộng từ khâu khoan, phun
xi măng và trộn với tổng chiều dài cọc gần 50.000m.
Từ năm 2002 ñã có một số dự án bắt ñầu ứng dụng DSMC vào xây dựng
các công trình trên nền ñất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) ñã sử
dụng 4000m DSMC có ñường kính 0,6m thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho
bồn chứa xăng dầu ñường kính 21m, cao 9m ở Cần Thơ. Năm 2004 DSMC ñược
sử dụng ñể gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý
móng cho bồn chứa xăng dầu ở ðình Vũ (Hải Phòng), các dự án trên ñều sử dụng
công nghệ trộn khô, ñộ sâu xử lý trong khoảng 20m. Tháng 5 năm 2004, các nhà
thầu Nhật Bản ñã sử dụng Jet - grouting ñể sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi
của cầu Thanh Trì (Hà Nội). Năm 2005, một số dự án cũng ñã áp dụng DSMC
như: dự án thoát nước khu ñô thị ðồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự
án cảng Bạc Liêu….Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi ñã tiếp nhận chuyển giao
công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản. ðề tài ñã ứng dụng công
nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc ñơn và nhóm cọc, khả
năng chịu lực nén, lực ngang (trượt), ảnh hưởng của hàm lượng xi măng ñến tính
chất của DSMC,... nhằm ứng dụng DSMC vào xử lý ñất yếu, chống thấm cho các
công trình thuỷ lợi. Nhóm ñề tài cũng ñã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại
(Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An)...Tại thành phố ðà
Nẵng, DSMC ñược ứng dụng ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: Làm tường
trong ñất và làm cọc thay cọc nhồi. Tại Tp. Hồ Chí Minh, DSMC ñược sử dụng
trong dự án ðại lộ ðông Tây, một số building như Saigon Times Square …Hiện
nay, các kỹ sư Orbitec ñang ñề xuất sử dụng DSMC ñể chống mất ổn ñịnh công
trình hồ bán nguyệt – khu ñô thị Phú Mỹ Hưng, dự án ñường trục Bắc – Nam (giai
ñoạn 3) cũng kiến nghị chọn DSMC. ðặc biệt xử lý nền ñường hai ñầu cầu
Nguyễn Văn Trõi – Trần Thị Lý thi công hạng mục gia cố cọc xi măng ñất xử lí
nền ñường dẫn hai ñầu cầu với khối lượng sau:
ðoàn Trường Xa

Trang 24


Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc xi măng ñất trong gia cố
nền ñất yếu dưới ñoạn ñường ñắp cao ñường dẫn ñầu cầu vùng ðBSCL.
+ Cọc xi măng ñất ñường kính D=1000, chiều dài 8-14 m/cọc
+ Khối lượng thi công : 16.000,00 md
+ Thời gian thi công: 60 ngày, bắt ñầu tháng 20/8/2012
Tuy nhiên, vấn ñề khó khăn hiện nay trong việc áp dụng là máy móc chuyên
dụng cho thi công. Giá nhập khẩu thiết bị này ñến hơn chục tỷ ñồng. Do vậy, ñây là
một vấn ñề rất khó khăn cho nhiều ñơn vị xây dựng trong nước hiện nay, hầu hết
máy móc ñều vận chuyển từ nước ngoài sang rất tốn kém và mất thời gian. Gần ñây
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT ñược giao thực hiện ñề tài “Nghiên cứu dây
chuyền thiết bị ñồng bộ và thiết kế chế tạo thiết bị tự ñộng ñịnh lượng phun xi măng
trong công nghệ thi công cọc xi măng ñất gia cố nền móng công trình”. Kết quả
bước ñầu của ñề tài này khá tốt, ngày 20/02/2009, Hội ñồng nghiệm thu cấp cơ sở
của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT ñã ñánh giá ñề tài thực hiện ñúng tiến ñộ,
hoàn thành tốt các mục tiêu, sản phẩm theo ñề cương ñược duyệt.
Hi vọng với tiến ñộ này trong tương lai không xa chúng ta sẽ chủ ñộng về
dây chuyền máy móc chế tạo trụ ñất trộn xi măng, khi ñó công nghệ này sẽ ñược
ứng dụng rộng rãi hơn nữa ñặc biệt là cho các tĩnh phía Nam nước ta.
c) Sử dụng cọc xi măng ñất (DSMC) ổn ñịnh ñất ñắp cao trên nền ñất
yếu khu vực ðồng Bằng Song Cửu Long.
Tại sao phải sử dụng DSMC ñể giữ ổn ñịnh ñường ñầu cầu ñắp cao trên nền
ñất yếu khu vực ðồng Bằng Sông Cửu Long?
ðồng Bằng Sông Cửu Long phần lớn ñịa chất là nền ñất yếu có bề dày thay
ñổi theo khu vực từ trung bình sâu 10m ñến trung bình sâu lớn hơn 35m. Với ñịa
hình rất nhiều kênh, rạch, sông ngòi và nhất là nằm ven biển, thềm lục ñịa, các ñoạn
của sông biển ở khu vực này, tiềm năng các dự án lớn của Chính phủ và các nhà ñầu
tư nước ngoài ñang quá trình chuẩn bị thực hiện với các hạng mục thuộc về xử lý
nền móng các công trình cầu ñường là rất lớn.
ðBSCL ñặc thù nhiều sông ngòi thì ñường dẫn ñầu cầu luôn là ñịa chỉ cho
phép ứng dụng giải pháp cọc ñất xi măng, xử lý cả ñiều kiện nhiễm phèn.
Với thành công bước ñầu tại khu vực ðông Xuyên – Vũng Tàu sẽ có cơ sở
thực tiễn cho các nhà thiết kế và nhà thầu thi công khi lựa chọn các giải pháp gia cố
nền cho phù hợp. Vì vậy biện pháp gia cố nền bằng cọc xi măng ñất theo công nghệ
ðoàn Trường Xa

Trang 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×