Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Mục lục
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2
1.1 Độ lún và Độ cố kết 2
1.2 Độ ổn định chống trượt 2
1.3 Tải trọng giao thông 2
2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 4
2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng 4
2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm 9
2.3 ChiÒu dÇy líp ®Öm c¸t tho¸t níc 12
2.4 Phần mềm 12
3.1 Khối lượng thể tích đơn vị 13
3.2 Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu 13
3.3 Hệ số tăng Cường độ kháng cắt không thoát nước 17
3.4 Điều kiện cố kết trước và Các chỉ tiêu cố kết 18
3.5 Tóm tắt giá trị đất tính toán cho Thiết kế xử lý nền đất yếu 22
4. PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 23
4.1 Thời gian cho công tác xử lý nền đất yếu 23
4.2 Sự cần thiết của biện pháp xử lý nền đất yếu 23
4.3 Các biện pháp có thể áp dụng xử lý nền đất yếu 23
4.4 Phân đoạn 32
4.5 Kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu 32
1
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu Gói thầu EX-2
(Km 6+200 đến Km 19+000)
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
Các tiêu chuẩn thiết kế sau đây được đề xuất áp dụng để thiết kế xử lý nền đất yếu:
- Quy trình Khảo sát và Thiết kế nền đường đắp trên đất yếu 22TCN262-2000,
- Đường cao tốc – Yêu cầu Thiết kế TCVN5729-1997.
Căn cứ các tiêu chuẩn trên, sau đây là các yêu cầu thiết kế xử lý nền đất yếu:

1.1 Độ lún và Độ cố kết
Đất yếu sẽ được xử lý để đảm bảo cả hai điều kiện như mô tả dưới đây:
- Độ lún dư (Sr) nhỏ hơn: 10cm đối với các đoạn đường dẫn, 20cm đối với cống và đoạn
có cống chui và 30cm cho các đoạn khác.
- Độ cố kết không ít hơn 90% hoặc tốc độ lún dư nhỏ hơn 2cm/năm.
1.2 Độ ổn định chống trượt
Các điều kiện sau đây phải được xác nhận đối với độ ổn định chống trượt:
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,2 trong giai đoạn đắp và chờ cố kết, và
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,4 khi ở cuối giai đoạn chờ cố kết cuối cùng.
1.3 Tải trọng giao thông.
Tải trọng giao thông được xác định theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 từ các phương trình sau
đây:
lB
Gn
q
×
×
=
(1-1)
( )
ednbnB +×−+×= 1
(1-2)
Trong đó (xem Hình 1-1)
n: Số lượng xe,
G: Trọng lượng xe (=30 tấn trong trường hợp H30),
B: Bề rộng của tải trọng giao thông (Tối đa là 14,3m theo thiết kế, 1 bên),
l: khoảng cách giữa bánh xe trước và bánh xe sau (=6,6m, trong trường hợp H30),
b = 1,8 m, e = 0,5m, d = 1,3m.
2
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng

Kết quả: B=11,6m, n=4, and q=1,57 t/m
2
và sẽ được phân bổ trên các làn xe chạy như sơ họa tính
toán ở Hình 1-2.
l
e /2
b
b
d
e /2
B
Hình 1-1 Sơ đồ tính toán tải trọng giao thông
Hình 1-2 Giá trị tải trọng và phân bổ
1m
Theo thiết kế
1.5m 1m
q=1.57 t/m
2
q=1.57 t/m
2
1.5m
3
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng
a) Độ lún
Do sự thay đổi ứng suất gây ra bởi tải trọng của nền đường và độ sâu phân bổ của đất, một lớp
đất sẽ được phân chia thành các lớp nhỏ để tính toán độ lún và độ lún của lớp đất sẽ là tổng độ
lún của các lớp nhỏ.
Có thể tính toán độ lún cố kết bằng cách sử dụng công thức gốc theo mô tả dưới đây (sau đây gọi

tắt là phương pháp
∆
e):
H
e
ee
S
o
c
0
1
1+
−
=
(2-1)
Hoặc bằng các công thức điều chỉnh sau đây (sau đây gọi tắt là phương pháp Pc/Cc):
0
0
0
log
1 P
PP
H
e
C
S
c
c
∆+
+

=
Đối với đất cố kết bình thường (2-2)
o
o
o
s
c
P
PP
H
e
C
S
∆+
+
= log
1
Đối với đất quá cố kết và P
c
>P
0
+
∆
P (2-3)
c
cc
o
s
c
P

PP
H
e
C
P
P
H
e
C
S
∆+
+
+
+
=
0
00
log
1
log
1
Đối với đất quá cố kết và P
c
<P
0
+
∆
P (2-4)
Về lớp đất cát, có thể sử dụng công thức sau đây để tính độ lún tức thời (phương pháp De Beer)
o

o
i
P
PP
H
N
P
S
∆+
=
0
log4.0
(2-5)
Trong đó:
Sc: Độ lún cố kết,
Si: Độ lún tức thời của lớp đất cát,
e
o
: Hệ số rỗng tại áp lực P
0
(Hệ số rỗng ban đầu),
e
1
: Hệ số rỗng ở áp lực P
0
+
∆
P,
P
0

: Áp lực địa tầng,
∆
P: Áp lực do nền đường gây ra,
Cc: Chỉ số nén,
Cs: Chỉ số nở,
Pc: Áp lực tiền cố kết,
H: Độ dày của lớp đất.
4
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
N: Giá trị Thí nghiệm Xuyên Tiêu chuẩn
b) Cố kết
Trường hợp không có đường thấm đứng, hệ số thời gian (T
v
) sẽ được tính toán theo công thức
(2-6) như sau:
2
H
Cvt
T
v
×
=
(2-6)
Sau đó độ cố kết sẽ được tính theo mối quan hệ Terzaghi U
v
– T
v
như sau:
2
1004







×=
U
T
v
π
nếu 0<U<53% (2-7)
( )
UT
v
−×−= 100log933.0781.1
nếu U>53% (2-8)
Trong đó:
t: Thời gian lún,
H: Chiều dài đường thấm,
Tv: Hệ số thời gian,
Uv: Độ cố kết,
Cv: Hệ số cố kết.
Trong trường hợp có đường thấm đứng như là Bấc thấm, Cọc cát, Giếng cát có vỏ bọc, v.v
được bố trí để xử lý nền đất yếu, độ cố kết sẽ được xác định bằng biểu thức Carrillo:
( ) ( )
hv
UUU −−−= 1*11
(2-9)
Trong đó:

U: Độ cố kết,
U
v
: Thành phần cố kết thẳng đứng được tính như đề cập trên,
U
h
: Thành phần cố kết ngang được tính bằng kiến nghị Hansbo như sau:






×−
−=
F
T
U
h
h
8
exp1
(2-10)
2
.
e
h
h
d
tC

T =
(2-11)
rs
FFnFF ++= )(
(2-12)
5
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2
2
2
2
4
13
ln
1
)(
n
n
n
n
n
nF
−
−
−
=
(2-13)
w
e
d

d
n =
(2-14)
















−=
w
s
s
h
s
d
d
k
k
F ln1

(2-15)
( )
w
h
r
q
k
zLzF −= 2
π
(2-16)
Trong đó:
T
h
: Hệ số thời gian,
C
h
: Hệ số cố kết ngang,
d
e
: Khoảng cách thoát nước hiệu quả (=1,13d
s
cho dạng hình vuông, =1.05d
s
cho dạng
hình tam giác),
d
s
: Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các đường thấm đứng,
d
w

: Đường kính/đường kính tương đương của đường thấm đứng,
k
h:
Hệ số thấm theo phương ngang,
k
s:
Hệ số thấm trong vùng đất bị xáo trộn,
d
s
: Đường kính mặt cắt ngang của vùng đất bị xáo trộn,
L: Chiều dài thoát nước,
q
w
: Khả năng thoát nước của đường thấm đứng
Đặc biệt trong trường hợp là giếng cát có vỏ bọc, do bố trí đặc biệt (xem hình 2-1), hệ số thời
gian sẽ được tính toán cho từng vùng I, II, và III như sau:
2
.
Ie
h
Ih
d
tC
T
−
−
=
(2-17)
2
.

IIe
h
IIh
d
tC
T
−
−
=
(2-18)
2
.
IIIe
h
IIIh
d
tC
T
−
−
=
(2-19)
Trong đó, d
e-I
, d
e-II
và d
e-III
là khoảng cách thoát nước hiệu quả tại vùng I, II và III tương ứng và
được tính toán như sau:

6
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2.113.1 ×=
−Ie
d
(2-20)
Ld
IIe
×=
−
13.1
(2-21)
Ld
IIIe
××=
−
2.113.1
(2-22)
Sau đó độ cố kết của vùng I, II và III – U
h-I
, U
h-II

và U
h-III

sẽ được tính toán bằng phương trình (2-
10) và, cuối cùng, độ cố kết do một tổ hợp giếng cát có vỏ bọc gây ra sẽ được tính theo biểu thức
trung bình sau đây:
IIIIII

IIIhIIIIIhIIIhI
h
AAA
UAUAUA
U
2
2
++
×+×+×
=
−−−
(2-23)
A
I,
A
II
và

A
III
là diện tích của vùng I, II và III tương ứng.
Hình 2-1 Sơ đồ bố trí giếng cát có vỏ bọc
c) Sức kháng cắt do cố kết
Sức kháng cắt không thoát nước của đất yếu được xem là tăng lên 1 lượng
∆
C do cố kết được
xác định như sau:
( )
mUPPPC
c

××∆+−=∆
0
(2-24)
Trong đó:
∆
C: Lượng tăng của sức kháng cắt không thoát nước do cố kết,
m: Hệ số tăng của sức kháng cắt không thoát nước.
a
a
II
I
III
III
a
a
7
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
d) Kiểm toán trượt
Tư vấn kiến nghị sử dụng Phương pháp Bishop như công thức dưới đây để kiểm toán trượt.
( )
[ ]
∑
∑
×−+×
=
α
ϕ
sin
tan
1

w
buwbC
m
Fs
a
(2-25)






+=
Fs
m
a
ϕ
αα
tan
tan1cos
(2-26)
Trong đó (xem hình 2-2):
C: Lực dính,
ϕ
: Góc ma sát trong,
b: Bề rộng phân tố,
u: Áp lực nước lỗ rộng tác động đáy cung trượt,
W: Trọng lượng của phân tố,
α
: Góc nghiêng tại đáy cung trượt so với phương ngang.

α
Hình 2-2 Mô hình kiểm toán trượt
Trong trường hợp có sử dụng lớp vải địa kỹ thuật gia cường, cường độ kháng trượt được tính
như sau:
[ ]
pulloutbreak
TTT ,max=
(2-27)
Trong đó (xem hình vẽ 2-3),
k
Tensile
T
break
=
8
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
τ
×= bT
pullout
( )






×××=
ϕγτ
tan
3

2
'2 hk
Tensile: Cường độ chịu kéo đứt của vải (=200KN)
k: Hệ số an toàn (=2 với vải được làm bằng polyester theo 22TCN262-2000)
k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000)
ττ τ τ τ τ
φ
γ,
Hình 2-3 Resistant force mobilized from reinforced geotextile
2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm
a) Tổng quan
Phương pháp Cọc cát đầm (SCP) sử dụng tải trọng rung để xuyên một ống chống tạo cọc cát
đầm vào lớp đất yếu. Phương pháp này sẽ giúp gia tăng khả năng chịu tải, giảm độ lún cố kết,
tăng sức kháng theo phương ngang, tạo sự đồng đều cho đất, tăng hiệu quả thoát nước cố kết do
việc tăng độ chặt của đất. Phương pháp này được áp dụng cho hầu hết các điều kiện đất gồm cả
đất cát, đất sét và đất hữu cơ.
b) Thiết kế
•
Tỷ lệ thay thế
Tỷ lệ thay thế được định nghĩa bằng phương trình sau đây và sẽ được tính toán cho dạng hình
vuông và dạng tam giác như sau (hình 2-3):
9
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 2-4 Sơ đồ bố trí và quan niệm thiết kế Cọc cát đầm (SCP)
2
d
As
A
As
Fv ==

nếu là dạng vuông (2-28)
2
2
3
d
As
A
As
Fv ==
nếu là dạng tam giác (2-29)
Trong đó,
As: Diện tích mặt cắt ngang của Cọc cát đầm
d: Khoảng cách từ Tâm đến Tâm
•
Sức kháng cắt
Nền đất yếu sau khi được xử lý bằng Cọc cát đầm sẽ được xem là nền đất hỗn hợp gồm có Cọc
cát đầm và đất yếu bao quanh. Sức kháng cắt của nền đất hỗn hợp
τ
SC
được tính toán như sau:
τsc=(1-Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•
σ
z
)•U+ Fv • (
γ
s'•Z+μs•
σ
z
)tan
ϕ

s• (cosθ)² (2-30)
τsc=(1- Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•

z )·U+(
γ
'm•Z+

z )•μs •Fv •tan
ϕ
s •(cosθ)² (2-31)
Trong đó,
µ
c: Hệ số giảm ứng suất,
Fvn
c
c
)1(1
1
−+
==
σ
σ
µ
10
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
µ
s: Hệ số tăng ứng suất,
Fvn
ns
s

)1(1 −+
==
σ
σ
µ

=2.5~3.5 điển hình, (3.0 bình quân).
n: Tỷ lệ phân chia ứng suất,
c
s
n
σ
σ
=
Cu/p: Tỷ lệ tăng cường độ

γ
s': Trọng lượng thể tích đẩy nổi của cát
Z: Độ sâu của mặt phá hoại

ϕ
s: Góc ma sát trong của cát

θ
: Góc giữa bề mặt phá hoại so với phương ngang
σ
z
: Ứng suất tăng tại mặt phá hoại do tải trọng nền đường đắp

σ

: Ứng suất bình quân

σ
c
: Ứng suất tác động lên lớp đất xung quanh

σ
s
: Ứng suất tác động lên Cọc cát đầm
γm' = Trọng lượng thể tích đẩy nổi của đất hỗn hợp
Góc ma sát trong của cát (của Cọc cát đầm) phụ thuộc vào tỷ lệ thay thế thể hiện trong bảng 2-1
dưới đây:
Bảng 2-1 Góc ma sát trong và Tỷ lệ phân chia ứng suất theo tỷ lệ thay thế
Tỷ lệ thay thế, Fv Góc ma sát trong
của cát,
ϕ
s
Tỷ lệ phân chia
ứng suất, n
0 ~ 0.4 30 3
0.4 ~ 0.7 30 2
0.7 ~ 1 30~35 1
Lực dính và góc ma sát của đất hỗn hợp dùng để phân tích sự ổn định của mái dốc được xác định
theo các phương trình tương ứng (2-32) và (2-33) sau đây, phương trình này xuất phát từ phương
trình (2-30).
( )
sm
ϕϕ
tantan
1

×=
−
(2-32)
C=(1-Fv)(Co+Cu/p· (Po-Pc+μc·
∆
P)·U (2-33)
11
Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng
Trong ú,
m= Fvì
à
s
Po : p lc a tng
Pc : p lc tin c kt

P: p lc nn ng p

Lỳn
lỳn ca t hn hp nh hn lỳn ca t khụng c x lý vỡ Cc cỏt m s chia ti
trng tỏc ng lờn mt t, v theo ú, lm gim bt ng sut tỏc ng lờn t. T vn thit k s
dng cụng thc sau õy tớnh lỳn ca t hn hp:






ì+
+
=

Po
PcPo
H
e
Cc
S
o
à
log
1
(2-34)
2.3 Chiều dầy lớp đệm cát thoát nớc
Chiu cao ct nc (ngm) do ti trng nn p gõy ra c tớnh toỏn theo cụng thc:
hK
SL
h
ì
ì
=
2
(2 35)
Trong ú:

h: Chiu cao ct nc (ngm),
h: Chiu dy lp m cỏt,
K: H s thm lp m cỏt,
L: Chiu di ng thm,
S: Tc lỳn.
m bo nng lc thoỏt nc ca lp m cỏt, chiu dy ca lp m cỏt c th dn m
bo khụng nh hn tr s


h.
2.4
Phn mm

Ton b tớnh toỏn c thc hin vi s tr giỳp ca phn mm mỏy tớnh: K-Embankment
tớnh toỏn lỳn v c kt v Geoslope kim toỏn trt.
12
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
3. CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN CỦA ĐẤT

Chi tiết điều kiện địa chất công trình và các đặc trưng của đất đựơc trình bày trong báo cáo Khảo
sát Địa kỹ thuật cho Gói thầu EX-2 do Tổng công ty Tư vấn Thiết kế GTVT lập. Các phần sau
đây chỉ phân tích các chỉ tiêu tính toán của đất để xử lý đất yếu.
3.1 Khối lượng thể tích đơn vị
Theo số liệu thí nghiệm, sự thay đổi khối lượng thể tíchg (γ
w
) theo độ sâu của đất 1a, 1b, 2 và L2
được thể hiện trong hình 3-1
Hình 3-1 Sự thay đổi khối lượng riêng theo độ sâu của đất 1a, 1b, 2 và L2
Từ hình vẽ trên, các giá trị sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Soil 1a: γ=1.82t/m
3
- Soil 1b: γ=1.84t/m
3
- Soil 2: γ=1.68t/m
3
- Soil L2: γ=1.83t/m
3
3.2 Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu

Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu của đất yếu (Co) được xác định dựa trên các cơ
sở sau:
- Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (FVST): Giá trị Co sẽ được tính trực tiếp từ FVST tiến hành
trong quá trình khoan nền đắp (Lỗ khoan-Y),
13
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
- Thí nghiệm ba trục, biểu đồ-UU (Thí nghiệm UU): Giá trị Co cũng được đánh giá trực tiếp từ
thí nghiệm UU trong phòng, những thí nghiệm này được tiến hành trên các mẫu nguyên dạng,
Thông thường, giá trị thiết kế của Co sẽ được chọn lựa trên những cơ sở này, trong đó số liệu
FVST là ưu tiên hàng đầu theo Tiêu chuẩn 22TCN262-2000. Tuy nhiên, theo kết quả khảo sát
đất, có thể thấy rằng các giá trị FVST quá lớn thường gấp 2 – 2,5 lần so với các thí nghiệm UU,
đặc biệt nền đất trên 10m. Giá trị này cũng lớn so với các loại đất sét yếu đến rất yếu điển hình
(tối đa Co = 25 Kpa). Những giá trị FVST khá cao này có thể do có nhiều mảnh sò hoặc thấu
kính cát được tìm thấy trong khu vực bồi tích này. Trong trường hợp này, FVST có lẽ không
điển hình cho cường độ kháng cắt không thoát nước của đất nền.
Vì thế, để có giá trị Co đáng tin cậy cho thiết kế, việc phân tích sẽ được tham khảo thêm những
cơ sở sau:
- Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT): Giá trị Co sẽ được tính từ sức kháng xuyên đầu mũi (qc) theo
phương trình sau:
Nk
poqc
Co
−
=
(3-1)
Ở đó:
qc: Sức kháng xuyên đầu mũi,
po: Áp lực địa tầng,
Nk: Hệ số thực nghiệm, (Nk=15).
- Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT): Mối quan hệ thực nghiệm như sau sẽ được sử dụng để tính

giá trị Co từ SPT N
)(100
16
KPa
N
Co ×=
(3-2)
Các dãy số liệu và giá trị Co điển hình của các thí nghiệm này được chỉ ra trong các hình sau 3-2,
3-3, 3-4 và 3-5 cho các thí nghiệm theo thứ tự FVST, UU, CPT và SPT.
14
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-2 Kết quả thí nghiệm FVST và giá trị Co điển hình
Hình 3-3 Kết quả thí nghiệm và giá trị Co điển hình thí nghiệm UU
Hình 3-4 Co từ các kết quả thí nghiệm CPT và các giá trị điển hình của nó
15
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-5 Co từ kết quả thí nghiệm SPT và giá trị điển hình của nó
Các giá trị Co điển hình từ 4 phương pháp thí nghiệm được tóm tắt trong hình 3-6 như sau:
Hình 3-6 Tóm tắt giá trị Co điển hình qua thí nghiệm và kiến nghị dùng cho thiết kế
Từ những phân tích trên, kiến nghị sử dụng giá trị Co như sau cho thiết kế:
- Soil 1a: Co=5.7 t/m
2

- Soil 1b: Co=3.5 t/m
2
16
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
- Soil 2: Co=2.0 t/m
2
- Soil L2: Co=6.5 t/m

2
Riêng đối với lớp L-1, lớp này được phát hiện như những thấu kính sét pha (SC, SC-SM) và sẽ
có biểu hiện hầu như đất cát, trong đó góc ma sát trong đóng vai trò quan trọng cho cường độ đất
và sẽ được tính từ mối quan hệ thực nghiệm Dunham (1954) như sau:
1512 +×= N
ϕ
(3-3)
Trong đó:
N: Giá trị SPT.
Theo đó, với giá trị SPT điển hình bằng 8,
ϕ
=25
o
.
3.3 Hệ số tăng Cường độ kháng cắt không thoát nước
Cường độ kháng cắt không thoát nước của đất yếu tăng do cố kết với hệ số gọi là “Hệ số tăng
cường độ kháng cắt không thoát nước” – m, hệ số này được tính từ thí nghiệm 3 trục, CU – thí
nghiệm CU và như đã chỉ ra trong Tiêu chuẩn 22TCN262-2000, m bằng tan (
ϕ
cu
).
Giá trị-m từ số liệu thí nghiệm CU của lớp 2 được chỉ ra trong hình 3-7.
Hình 3-7 Hệ số tăng cường độ kháng cắt không thoát nước do cố kết
Thí nghiệm CU chỉ được thực hiện cho lớp đất yếu (lớp 2). Không có các thí nghiệm CU cho các
lớp còn lại. Đối với những lớp đất này, như 1a (sét dẻo cứng), 1b (sét dẻo mềm) và lớp L2 (sét
dẻo cứng), quan hệ C/P sẽ là cơ sở kiến nghị để tham khảo việc xác định gía trị m. Theo đó, các
giá trị tính toán kiến nghị sử dụng theo bảng sau (bảng 3-1)
17
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Bảng 3-1 Xác định giá trị m

Soil Co
t/m
2
Pc
t/m
2
C
0
/P
c
1a 5.7 15 0.38
1b 3.5 9.4 0.37
L2 6.5 9.9 0.66
Ghi chú: Pc được xác định từ thí nghiệm cố kết
Giá trị C
0
/P
c
của lớp 1a và 1b rất sát với khoảng đặc trưng của giá trị m của những trầm tích này,
từ 0.2~0.4. Giá trị này của lớp L2 (0.66) lớn một chút so với khoảng trên và kiến nghị sử dụng
giá trị giống như lớp 1a, 1b dùng cho thiết kế.
Từ những đề cập trên, chúng tôi xin đưa ra các các giá trị m sau:
Soil 1a: m=0.35
- Soil 1b: m=0.35
- Soil 2: m=0.25
- Soil L2: m=0.35
3.4 Điều kiện cố kết trước và Các chỉ tiêu cố kết
Hình 3-8 thể hiện các giá trị áp lực tiền cố kết của trầm tích gói thầu EX2 so với áp lực địa tầng
của lớp đất.
18

Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-8 Biến thiên của Pc với chiều sâu và so với áp lực địa tầng
Các số liệu đó chỉ ra rằng lớp trầm tích đều quá cố kết. Do đó, giá trị dùng để thiết kế Pc cũng
như các chỉ tiêu cố kết khác như Cc, Cv, K ( theo như tổng hợp ở các hình vẽ 3-9, 3-10, 3-11) sẽ
được xác định từ số liệu thí nghiệm và các trung bình cộng sẽ được kiến nghị.
Hình 3-9 Các đường cong thí nghiệm và giá trị điển hình của lớp đất 1b
19
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-10 Đường cong thí nghiệm và điển hình cho lớp đất 2
Hình 3-11 Đường cong thí nghiệm và giá trị điển hình của lớp L2
Trừ lớp đất 1a là không có thí nghiệm cố kết và mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cố kết với các chỉ
tiêu khác được phân tích lựa chọn và kiến nghị có thể được sử dụng làm giá trị tính toán trong
thiết kế.
Sau đây là biểu đồ quan hệ giữa Cc, Cv và k với hệ số rỗng, độ ẩm và giới hạn chảy từ kết quả
thí nghiệm các lớp đất của gói thầu EX2
20
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-12 Quan hệ giữa Cc với eo, Wn
Hình 3-13 Quan hệ Cv và K v ới W
L
Bảng 3.2 tổng hợp các giá trị Cc, Cv và K của lớp 1a tính toán từ các số liêụ thí nghiệm theo mối
quan hệ đã đề cập ở trên. Dựa trên những cơ sở này, các giá trị kiến nghị cũng được trình bày
trong bảng này.
Bảng 3.2 Tổng hợp giá trị Cc, Cv, K của lớp 1a và giá trị kiến nghị
Chỉ tiêu =f(e) =f(Wn) =f(WL) Kiến nghị
Cc 0.139 0.145 - 0.14
Cv x 10
-3
cm
2

/sec - - 2.228 2.228
21
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
K x 10
-7
cm/sec - - 0.853 0.853
3.5 Tóm tắt giá trị đất tính toán cho Thiết kế xử lý nền đất yếu
Theo như phân tích ở trên, các giá trị tính toán của đất cho thiết kế xử lý nền đất yếu được tóm
tắt trong bảng 3-3 sau.
Bảng 3-3 Tóm tắt các thông số tính toán của đất kiến nghị cho Thiết kế xử lý nền đất yếu
Vật liệu đắp nền
đường
γ (t/m3)
C (t/m2)
ϕ (o)
1.85 0 30
22
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
4. PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
4.1 Thời gian cho công tác xử lý nền đất yếu
Gói thầu này được dự kiến hoàn thành trong 32 tháng và một khoảng thời gian nhỏ hơn 18 tháng
được dự kiến cho xử lý nền đất yếu khi xem xét các vấn đề sau:
- Thời gian cho công tác chuẩn bị,
- Thời gian cho thi công cống và các kết cấu ngầm,
- Thời gian thi công các cọc và trụ cầu,
- Thời gian thi công áo đường và hoàn thiện và
- Tái sử dụng hợp lý các vật liệu gia tải và chất tải trước cho các đoạn để giảm thiểu chi phí vật
liệu.
4.2 Sự cần thiết của biện pháp xử lý nền đất yếu
Trong gói thầu EX-2, địa tầng biến đổi cả về sự phân bố ( đặc biệt là về chiều sâu các lớp đất) và

chỉ tiêu của các lớp đất. Do đó để lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu, trường hợp không xử lý sẽ
được kiểm tra đầu tiên cho mỗi đoạn. Trong trường hợp kết quả tính toán không phù hợp với độ
lún hoặc tiêu chí ổn định thì sau đó mới xem xét đến việc xử lý. Trong trường hợp này, nguyên
tắc xử lý sẽ được thử dần theo thứ tự từ đắp gia tải chờ lún rồi đến các giải pháp thoát nước
thẳng đứng (PVD, PD, SD, SCP)
4.3 Các biện pháp có thể áp dụng xử lý nền đất yếu.
a) Các biện pháp xử lý nền đất yếu
Có một số biện pháp để xử lý nền đất yếu, nhưng thường được phân loại thành 2 loại gồm chống
trượt và tăng cố kết như liệt kê trong bảng 4-2 dưới đây:
Bảng 4-2 Phân loại các biện pháp xử lý nền đất yếu
Phân loại Các biện pháp xử lý nền đất yếu
Chống trượt • Biện pháp bệ phản áp
• Vải địa kỹ thuật gia cường
• Cọc cát đầm
• Biện pháp trộn sâu
• Biện pháp thay thế
• Vật liệu nhẹ (EPS)
• Cọc cột đá
• Phun vữa
Tăng cố kết • Gia tải trước
• Giếng cát
• Bấc thấm
• Giếng cát có vỏ bọc
• Phương pháp hút chân không
b) Đánh giá thiết kế cơ sở
23
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Đánh giá đề xuất xử lý nền đất yếu trong Thiết kế cơ sở và theo đó, đề xuất một số phương án
cho Thiết kế Kỹ thuật. Tất cả các kết quả đánh giá được tóm tắt trong Bảng 4-3 như sau.
Bảng 4-3 Đánh giá Kết quả và Phương án cho Giai đoạn Thiết kế Kỹ thuật

Hạng mục Biện pháp xử lý nền đất yếu
Thiết kế cơ sở Phương án thiết kế
Tăng độ cố kết Nền đắp(H) < 5m
Chiều dày lớp đất yếu (D) < 20
Bấc thấm
Giếng cát có vỏ bọc
Bấc thấm
Cọc cát
Nền đắp (H)
≥
5m
Chiều dày lớp đất yếu (D)
≥
20
Cọc cát Giếng cát có vỏ bọc
Bấc thấm
Cọc cát
Chống trượt
Sàn giảm tải
Cọc xi măng đất
Cọc đầm cát
Sàn giảm tải
Cọc xi măng đất
c) Xem xét các trường hợp trong quá khứ
Đường quốc lộ/ đường cao tốc đã được nâng cấp và/ hoặc xây dựng mới ở Việt Nam từ năm
1995 như Quốc lộ 5, QL1, QL18, QL10, đường Pháp Vân – Cầu Giẽ, Cầu Giẽ - Ninh Bình, Sài
Gòn – Trung Lương, Trung Lương – Mỹ Thuận – Cần Thơ, v.v… Các vấn đề hỏng hóc và/ hoặc
lún đã được ghi chép lại từ các dự án đó. Dưới đây là 2 trường hợp điển hình về các loại vấn đề
đó.
•

Vấn đề lún ở đường dẫn cầu Đồng Niên
- Đường dẫn cầu Đồng Niên trên Quốc lộ 5 được xây dựng năm 1995.
- Nền đắp cao: 9m
- Độ dày nền đất yếu: 19m
- Biện pháp xử lý: bấc thấm (PVD)
- Sự cố: độ lún thực tế là hơn 3m, gần gấp đôi độ lún tính toán, và thời gian lún tới hơn 10 năm,
hoàn toàn khác với những tính toán.
•
Trượt ở đường dẫn cầu vượt Hàm Long
- Đường dẫn cầu vượt Hàm Long trên Quốc lộ 1 đang trong quá trình thi công thì bị trượt vào
năm 1999.
- Nền đắp cao: 7m
24
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
- Độ dày nền đất yếu: 13m
- Biện pháp xử lý: bấc thấm (PVD)
- Sự cố: Sự cố trượt nền đường xảy ra trong quá trình thi công khi độ cao nền đắp là 6,6m.
Các sự cố trên cũng như một sự cố khác như lún ở đường cao tốc Pháp Vân – Cầu Giẽ, trượt nền
đường tại lý trình km135 Quốc lộ 1… đều xảy ra ở các đoạn được xử lý bằng bấc thấm và chiều
cao nền đắp lớn hơn 5m.
Do các sự cố này, từ sau đó, đường trên nền đất yếu đã được thiết kế và thi công có sự khống chế
về chiều cao nền đắp và độ dày đất yếu đối với biện pháp bấc thấm.
25