ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

BÙI TẤN PHÁT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XIMĂNG GIA
CƯỜNG SI POLYPROPYLEN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU KHU VỰC
QUẬN 2 TP.HCM
CHUYÊN NGHÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
( MÃ NGÀNH 31.10.02)

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP.HCM THÁNG 06-2008


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học1

:TS Tô Văn Lận

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2

: PGS.TS. Nguyễn Văn Chánh

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

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

Luận văn thạc só được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày tháng

năm 2008


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Tp. HCM, ngày …… tháng …… năm 2008
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Bùi Tấn Phát
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 25/03/1975
Nơi sinh: Quảng Ngãi
Chuyên ngành: Công trình trên nền đất yếu
MSHV: 00904256
I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XIMĂNG GIA CƯỜNG SI
POLYPROPYLEN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU KHU
VỰC QUẬN 2 TP.HCM
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp xây dựng công trình đường vào cầu trên nền

đất yếu.
- Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu các đặc điểm địa chất ở khu vực Q2 – TP.HCM.
Chương 3: Nghiên cứu lý thuyết cọc xi măng đất sợi PP.
Chương 4: Nghiên cứu phng pháp tính toán cọc đất xi măng gia cường cốt sợi PP cho công
trình đường vào cầu.
Chương 5: Nghiên cứu phương pháp thí nghiệm trong phòng và ngoài hiện trường để xác định
cường độ nén đơn của cọc đất ximăng gia cường sợi PP.
Chương 6: ng dụng tính toán xử lý đất yếu bằng cọc đất ximăng gia cường sợi PP cho công
trình đường vào cầu đắp cao qua sông Kỳ Hà - Q2 .TP.HCM
- PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các nhận xét, kết luận và kiến nghị
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 30/12/2007
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/ 2008
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TÔ VĂN LẬN
PGS.TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

CHỦ NHIỆM NGÀNH

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS . TÔ VĂN LẬN

PGS.TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH

TS. VÕ PHÁN


TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày …… tháng …… năm 2008.
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

TRƯỜNG KHOA QL NGAØNH


PHẦN I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN


PHẦN II
NGHIÊN CỨU
ĐI
ĐISÂ
SÂ
UU&PHÁ
PHÁ
TTTRIỂ
TRIỂ
NN


PHẦN III
NHẬN XÉT, KẾT LUẬN
& KIẾN NGHỊ



LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu chương trình cao học và thực hiện luận văn
Thạc só tại Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, tôi không thể nào quên được
những công lao to lớn của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè đã dành cho tôi.
Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Tô Văn Lận, PGS.TS. Nguyễn Văn Chánh
người đã tận tình hướng dẫn và mở ra những hướng đi trên con đường nghiên cứu khoa học
cho tôi. Thầy đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành
luận văn.
Tôi chân thành cảm ơn Quý thầy, cô trong bộ môn Nền Móng cũng như Quý thầy, cô
phòng Quản Lý Khoa Học Khoa Sau Đại Học đã giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt những năm
học cao học và hoàn thành luận văn này.
Tôi chân thành cảm ơn sự quan tâm, động viên giúp đỡ của bạn bè, toàn thể gia đình và
Ban lãnh đạo cùng các đồng nghiệp thuộc TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ II đã giúp
đỡ, tạo nhiều điều kiện tốt để tôi học tập và làm việc trong thời gian học và thực hiện luận
văn Thạc só .
Tp.HCM, ngày tháng năm 2008


TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XIMĂNG GIA CƯỜNG SI
POLYPROPYLEN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH
ĐƯỜNG VÀO CẦU KHU VỰC QUẬN 2 TP.HCM
Hiện nay hiện tượng mất ổn định của đường vào cầu đắp cao xảy ra khá phổ biến
ở nước ta. Thành phố Hồ Chí Minh nói chung và Quận 2 nói riêng có những vùng
địa chất rất yếu, chiều dày từ 10 -:- 30m. Các công trình đường vào cầu khi xây
dựng trên những vùng này phải có biện pháp xử lý nền đất yếu thích hợp để công
trình được ổn định. Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý đất nền nhưng phương
pháp xử lý đất nền bằng cọc đất ximăng gia cường sợi PP là một trong những
phương pháp xử lý hiệu qủa và tiến độ thi công nhanh.

Sơ lược tổng quan về lịch sử các phương pháp xử lý đất nền được sử dụng ở số
nước trên thế giới và Việt Nam. Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp xử lý đất
nền cho công trình đường vào cầu đắp cao ở khu vực quận 2 một cách trình tự từ đó
ta chọn phương pháp xử lý đất nền bằng cọc đất - ximăng gia cường sợi PP để xử lý
nền đường vào cầu ở Quận 2.
Nghiên cứu các đặc điểm đất nền tại khu vực này kết hợp với nghiên cứu các
đặc trưng tính chất cơ lý của cọc đất – ximăng gia cường sợi PP. Từ những nghiên
cứu trên sẽ đưa ra nguyên lý tính toán cọc đất - ximăng cho các loại công trình
đường vào cầu. Bên cạnh đó tác giả tiến hành tính toán một công trình cụ thể bằng
hai phương pháp giải tích và phần mềm Plasix, để có thể đưa ra nhận xét và kết
luận cuối cùng.


ABSTRACT
RESEARCH SOLUTION DISPOSE BRIDGE APPROACHES HIGH BANK
LEVEL 3 BY KY HA – DISTRICT 2 HO CHI MINH CITY ON SOFT
DEEP EARTH OF PROJECT ROAD EAST BELT
One of the most popular problems in our country in current is the unsettlement
of bridge approaches. Not only Ho Chi Minh City but also Dist 2 have the soft
geology, from 10 to 30m in deepth. Some bridge approach projects that have been
operated on this area must have the suitable treatment methods to get the
settlement of the construction. Nowadays, there are many ways to treat the dat nen
but the method of treatment by soil - cement column is one of the effective ways
and get the quick progress.
Have a look through the story of treatment methods on soft that have used in
some countries over the world and Viet Nam. Upon the research of treatment
methods on soft for the bridge approach projects in Dist 2 orderly we can choose
the treatment methods by soil-cement column.
Studying characteristics of soft in this area combined with studying spectific
characteristics of soil – cement column. Upon above studying will lead to the basic

theory of soil – cement column for the bridge approach projects . Besides, the
author carried out for specific construction by 2 analytics analysis methods and
Plasix soft ware, it’s the foundation for the final conclusion.


MỤC LỤC
Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NỀN
ĐƯỜNG VÀO CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.
I. Các phương pháp xử lý nền :
I.1. Phương pháp đệm cát………………………………………… ............……………………………..1
I.2. Phng pháp gia tải bằng bơm hút chân không……….... ……………………...1
I.3. Phương pháp sử dụng bấc thấm kết hợp với gia tải trước…… ……… 2
I.4. Xử lý nền bằng giếng cát kết hợp với gia tải trước………………… ……. 3
I.5. Xử lý nền bằng cọc cát……………………………………………………………… ............... 4
I.6.Vải địa kỹ thuật……………………………………………………………………………….… …………… .. .. 4
I.7. Phương pháp phụt vữa ximăng gia cường nền……………………………………… 4
I.8 Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng chất phụ gia……………………. ..…...5
I.9. Các phương pháp khác……………………………………………………………………………… …...6
II.Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước trong việc xử lý nền đất yếu bằng biện
pháp cọc đất - ximăng:

II.1 Tình hình nghiên cứu ở các nước:……………………………………………………………..
II.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ……………………………………………….......
III. Hình ảnh các sự cố công trình đất đắp trên đất yếu:
III.1. Công Trình Đường Vào Cầu Trường Phước - Quận 9:…………… …..
III.2 Công Trình Cầu Kênh Ngang – Quận 8:………………………… …………...
III.3. Đường vào cầu Nguyễn HữuCảnh:………… …………………..….. …….
III.4. Một số công trình ngoài nước:……………………………………………….

IV. Một số nhận xét đi sâu và phát triển………………………………………………………
Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

7
11

11
12
13
13
14

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Ở KHU VỰC TP.HCM VÀ QUẬN 2

I. Khái quát cấu tạo địa chất công trình khu vực T.P HỒ CHÍ MINH :
I.1 Nguồn gốc hình thành………………………………………………………………
15
I.2 Sự phân bố các loại đất ở T.P Hồ Chí Minh ………………………………….
15
II. Điều kiện địa chất công trình tại khu vực nghiên cứu, quận 2 TPHCM :
II.1 Mô tả địa hình Quận 2…………………………………………………………
18
II.2 Mô tả địa chất Quận 2……………………………………………………………..
19
II.3 Thống kê và xử lý số liệu địa chất ………………………………………….
19
II.4 Kết quả thống kê các chỉ tiêu cơ lý cho mặt cắt địa chất tiêu biểu..24



CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ VẬT LIỆU :CỌC ĐẤT XI MĂNG CỐT
SI POLYPROPYLEN(PP)
I. Mô hình cấu trúc của đất Ximăng, sợi PP
I.1 Ximăng…………………………………………………………………………………………..
29
I.2 Đất bùn sét:………………………………………………………………………………………
30
I.3 Sợi Polypropylen (PP)……………………………………………………………………….
32
II.Các nghiên cứu về sự ảnh hưởng của hàm xi măng đến các tính chất của vật liệu
hỗn hợp đất gia cố xi măng.
II.1 Sự gia tăng các đặc trưng về lý học khi đất gia cố xi măng ……………….
33
II.2 Sự gia tăng các đặc trưng về cơ học khi đất gia cố xi măng………………
34
II.2.1 Sự gia tăng độ bền chống cắt không thoát nước ……………………
34
II.2.2 Sự gia tăng độ bền chống cắt không thóat nước theo thời gian…… 37
II.2.3 Sự thay đổi các thông số về cố kết (cv, cs, cc). …………………………… 38
III .Các nghiên cứu về sự ảnh hưởng của sợi đến các tính chất của vật liệu hỗn hợp đất
xi măng gia cố sợi.
III.1 Sự tương tác giữa sợi và vật liệu nền ………………………………………………..
39
III.1.1 Tương tác giữa sợi – vật liệu nền chưa nứt. ……………………………….
40
III.1.2 Tương tác giữa sợi – vật liệu nén đã nứt…………………………………….
43
III.1.3 Quá trình phát triển vết nứt:…………………………………………………..
45

III.2 Chiều dài tới hạn ……………………………………………………………………………..
46
III.3 Chỉ số dẻo dai của vật liệu composite đất ximăng sợi PP ………………… 46

CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT- XIMĂNG GIA CƯỜNG
CỐT SI PP CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO CẦU

I. Các giả thiết tính toán và nguyên lý thiết kế …………………………………………………… 48
1. Các giả thiết tính toán ……………………………………………………….. ……………………..
48
2. Các nguyên lý thiết kế hệ nền cọc đất - xi măng …………………………….. 48
II. Phương pháp tính toán cọc đất - xi măng ………………………………………………………… 49
1. Bố trí cấu tạo cọc đất xi măng ……………………………………………….
49
2. Cách xác định các kích thước cơ bản …………………………………………….
51
a. Xác định khoảng cách giữa các cọc đất xi măng, s(m) ……………………. 51
b. Xác định phạm vi bố trí nhóm cọc, Lp (m) ………………………………………. 52
c. Xác định chiều dài cọc Lcol (m) và phạm vi cần xử lý cọc theo phương
dọc cầu La (m) …………………………………………………….. ……………………
53
3. Khả năng chịu tải của cọc đơn ……………………………………………………………..
54
a. Theo phá hoại vật liệu cọc …………………………...... ……………………………
54
b. Khả năng chịu tải theo đất nền ………………………………….. ……………………. 58
4. Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc …………………………………………….. 59
5. Tính toán độ lún tổng cộng ……………………………. ………………………………………… 60
6. Kiểm tra ổn định ……………………………………………………………………………………………

65
a. Ổn định tổng thể theo phương dọc cầu …………………………….. ……………. 65


b. Ổn định tổng thể theo ngang đường ………………………………………………….
7. Xác định sức chịu kéo của vải địa kỹ thuật ………………………………………

65
67

CHƯƠNG 5
NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ NGOÀI HIỆN TRƯỜNG
ĐỂ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN ĐƠN CỦA CỌC ĐẤT – XIMĂNG
GIA CƯỜNG SI PP
I. Đặt vấn đề nghiên cứu ……………………………………………………………………………………………… 69
1. Giới thiệu một số ưu điểm của phương pháp cọc đất – ximăng ………………. 69
2. Mục tiêu đề ra ………………………………………………….. ………………………………………………………. 70
II. Vật liệu nghiên cứu ………………………………………………………………………………………………….. 70
1. Chất kết dính …………………………………………………….. ……………………………………………………… 70
2. Đất thí nghiệm ……………………………………………………….. …………………………………………………. 70
3. Sợi PP……………………………………………………………………………………………………………………………… 71
3. Tỉ lệ ximăng được pha trộn ……………………………………. ………………………………………….. 72
III. Tiến trình thí nghiệm trong phòng …………………………………………………………………….. 72
1. Tiến hành lấy mẫu đất, ximăng ……………….. ……………………………………………………….. 72
2. Chuẩn bị mẫu ………………………………………………………………….. …………………………………………. 72
3. Trộn đất và ximăng ………………………………………………………….. …………………………………….. 73
4. Đúc mẫu ………………………………………………………………………….. ………………………………………. 74
5. Thí nghiệm nén mẫu …………………………………………………………………………………………….. 74
IV. Kết quả ……………………………………………………………………………………………………………………. 75
1.Cường độ nén nở hông……………………………………………………………………………………………… 75

2. Biểu đồ ứng suất – biến dạng……………………………………………………………………………… 76
V. Thí nghiệm hiện trường ………………………………………………………………………………………
77
1. Quá trình lấy mẫu …………………………………………………. ……………………………………………… 77
2. Kết qủa nén mẫu …………………………………………………………… ……………………………………… 78
VI. Nhận xét kết quả thí nghiệm ……………………………………………………………………………….. 79
CHƯƠNG 6
ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC
ĐẤT – XIMĂNG GIA CƯỜNG SI PP CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀO
CẦU ĐẮP CAO QUA SÔNG KỲ HÀ – QUẬN 2 - TP.HCM
I. Số liệu địa kỹ thuật công trình ……………………………………………………………………………….. 80
II. Trường hợp nền đất yếu chưa có giải pháp xử lý ………………………………………….. 84
1. Kiểm toán ổn định tổng thể công trình (bài toán chưa xử lý nền)… …. 84
2. Tính toán độ lún tổng cộng (bài toán chưa xử lý nền) ……………………….. 87
III. Trường hợp nền đất yếu được xử lý bằng hệ nền cọc đất xi măng ………… 90
1. Yêu cầu về vật liệu ………………………………………………………………………………………
90
2. Xác định tải trọng tác dụng ………………………………………………………………………… …….. 90
3. Điều kiện đất nền ............................................................................... 91


4. Kiểm toán ổn định trượt sâu theo phương dọc cầu ....................
94
5. Tính toán thiết kế phương án cọc đất – xi măng ................................ 95
6. Tính toán lựa chọn vải địa kỹ thuật gia cường .................................... 99
IV. Phân tích sự phân bố tải trọng thẳng đứng xuống hệ nền cọcđất xi măng
kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường bằng phần mềm plaxis 2D.........
100
V. Nhận xét và so sánh kết quả tính toán ....................................................... 112
CHƯƠNG 7

CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Nhận xét, kết luận ....................................................................................... 113
II. Các kiến nghị …………………………………………………………………………………………………………………. 114
III. Các phương hướng nghiên cứu tiếp theo .................................................. 114


Trang 1

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NỀN
ĐƯỜNG VÀO CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.
I. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN :
I.1. Phương pháp đệm cát:
Sau khi thay thế lớp đất yếu dưới nền đường, đệm cát đóng vai trò như một
lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu tải trọng của công trình và truyền tải trọng đó
xuống lớp chịu lực bên dưới.
* Ưu điểm:
Giảm độ lún toàn bộ và độ lún không đều của công trình, đồng thời làm tăng quá trình
cố kết của đất nền (vì cát trong lớp đệm có hệ số thấm lớn và thoát nhanh ra ngoài theo
từng đệm cát).

Làm tăng khả năng ổn định khi công trình có tải trọng ngang (vì cát trong đệm
cát sau khi được đầm chặt có khả năng chống trượt).
Thi công đơn giản không đòi hỏi các thiết bị phức tạp.
* Nhược điểm:
Nếu chiều dày của lớp đất yếu lớn hơn 3m hoặc có nước ngầm có áp tác dụng
tại vị trí đệm cát thì không nên dùng biện pháp này.
I.2. Phng pháp gia tải bằng bơm hút chân không.
Tác dụng: khi cách ly được mặt đất với lớp không khí bên, tiến hành bơm hút
chân không tại khu vực cô lập thì áp lực nước lỗ rỗng giảm, ứng suất hữu hiệu tăng

(sức chịu tải của đất nền tăng) và gây lún trước.
* Ưu điểm:
Không phải mua và vận chuyển đất đắp, không choán nhiều chỗ như phương
pháp gia tải bằng đất đắp (thường phải sử dụng thêm bệ phản áp), có thể gia tải
liên tục.
* Nhược điểm:
Lượng nước từ khu vực xung quanh sẽ thấm vào vùng có áp lực lỗ rỗng thấp lượng
nước bơm sẽ lớn hơn nhiều lần độ giảm lỗ rỗng cần nén chặt.

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 2

SƠ ĐỒ THIẾT KẾ VÀ NÉN CHÂN KHÔNG
5
4

6

3

7
2

8

9


1. BẤC THẤM
2. CÁT ĐỆM
3. MÀNG PLASTIC
4. ỐNG CÓ LỖ
5. ĐẬP CHẮN

1

6. TẤM CHẮN
7. BỒN THU
8. BƠM NƯỚC
9. BƠM CHÂN KHÔNG

Hình 1.1 Nguyên lý gia tải trước bằng phương pháp bơm hút chân không
I.3. Phương pháp sử dụng bấc thấm kết hợp với gia tải trước.
Tác dụng: bấc thấm là loại thiết bị thoát nước chế tạo sẵn, có tác dụng tương tự
như giếng cát và được dùng nhiều trong khoảng 20 năm gần đây do có nhiều ưu
điểm vượt trội.
Đặc điểm: bấc thấm bao gồm bao lọc bằng vật liệu tổng hợp bao quanh trụ chất
dẻo và có đặc điểm sau:
- Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm vào cọc bản nhựa.
- Làm đường dẫn để thoát nước theo phương đứng.
* Ưu điểm:
- Bấc thấm có khả năng thoát nước cao.
- Dễ dàng công nghiệp hoá trong sản xuất.
- Đảm bảo tính liên tục của đường thoát nước.
- Thi công nhanh, giảm sự phá hoại kết cấu đất nền.
* Nhược điểm :
- Giá thành cao.

- Có thể bị tắc thấm lúc thi công.

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 3

Hình 1.2 Mô hình thi công bấc thấm dạng BEUDRAIN của hãng COFRA
I.4. Xử lý nền bằng giếng cát kết hợp với gia tải trước.
Đất yếu như bùn, than bùn và các loại đất dính ở trạng thái bảo hòa nước có
biến dạng lớn kéo dài theo thời gian
Tác dụng: giếng cát có 2 tác dụng chính.
- Làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm cho công trình nhanh
chóng đạt đến giới hạn lún và làm cho đất nền biến dạng đồng đều.
- Trong trường hợp nếu khoảng cách được thiết kế hợp lý sẽ làm tăng độ
chặt và sức chịu tải của đất nền.
* Tính toán giếng cát:
- Tính toán tải trọng phụ tạm thời.
- Tính toán đệm cát.
- Tính toán giếng cát.
- Tính toán chiều sâu của giếng cát D.
- Tính toán khoảng cách của giếng cát.

Hình 1.3 Sơ đồ thoát nước (gia tải + thoát nước thẳng đứng)
LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15



Trang 4

I.5. Xử lý nền bằng cọc cát.
Tác dụng của cọc cát: khác với giếng cát, cọc cát làm cho đất nền nén chặt,
giảm độ rỗng, độ ẩm của đất giảm, trong lượng thể tích, mô đun biến dạng, lực dính
và góc ma sát tăng, tăng sức chịu tải của đất nền. Sự phân bố ứng suất trong nền
đất được nén chặt bằng cọc cát có thể xem như là nền thiên nhiên.
Kinh nghiệm cho thấy cọc cát thích hợp để xử lý các loại đất yếu như cát nhỏ,
cát bụi rời bảo hoà nước, các lớp đất có xen kẻ các lớp bùn mỏng, các loại đất dính
yếu cũng như các loại bùn và than bùn.
I.6.Vải địa kỹ thuật
Tác dụng vải địa kỹ thuật ( Geotextile method) : được sử dụng rộng rãi trong
những năm 90 với chức năng là ngăn cách , lọc, tiêu nước, tăng khả năng chịu tải
đất nền, làm lớp bảo vệ và ngăn nước.

Hình 1.4 Vải địa kỹ thuật tăng cường độ
ổn định của mái dốc

Hình 1.5 Vải địa kỹ thuật tạo lớp ngăn
cách

I.7. Phương pháp phụt vữa ximăng gia cường nền.
Phương pháp này dùng vữa ximăng phụt vào đất để tăng cường khả năng chịu
tải của đất nền.

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15



Trang 5

Hình 1.6 Phương pháp phụt vữa ximăng gia cường nền
I.8 Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng chất phụ gia.
Những chất phụ gia thường sử dụng bao gồm vôi, vôi trộn ximăng, vôi trộn tro,
ximăng và nhựa đường.
Một trong những ứng dụng của phương pháp này là côït đất-vôi, đất-ximăng, đấtvôi-ximăng.
Ta biết, nếu trộn đất sét với một lượng vôi, ximăng hoặc một chất kết dính
tương tự thì sẽ được một vật liệu mới có tính chất cơ học cao hơn hẳn đất sét chưa
gia cố.
Lúc ban đầu người ta thi công các cọc vôi như sau : đào (hoặc khoan) lỗ có
đường kính từ 30 -:- 50cm, cách nhau 2 - 5m rồi cho vôi cục chưa tôi vào. Khi tác
dụng với nước, vôi sống được tôi sẽ tăng thể tích (có thể tăng đường kính cọc lên 60
- 80%), do đó có tác dụng nén chặt đất chung quanh cọc làm tăng cường độ, hút
nước rồi toả nhiệt, làm nước bốc hơi và làm giảm độ ẩm của đất yếu xung quanh
cọc vôi. Tuy nhiên, do độ thấm của đất sét nhỏ nên sự lan truyền của vôi trong
khối đất bị hạn chế, nên việc cải thiện tính chất của đất yếu của cọc vôi còn rất cục
bộ.
Để khắc phục nhược điểm nêu trên, người ta đã trộn trực tiếp vôi hoặc ximăng
với đất sét mềm ngay trong nền đất yếu làm thành các cọc đất - vôi hoặc đất ximăng đường kính 50cm bằng một thiệt bị đặc biệt. Lưỡi khoan được xoắn vào
trong đến độ sâu yêu cầu tương ứng với chiều dài thiết kế của cọc và được rút lên
khi xoay ngườc chiều. Vôi sống hoặc ximăng khô sẽ được chuyển đồng thời với khí
nén từ hệ thống xilô độ rút lên có liên quan đến hiệu quả khuấy trộn vật liệu, có
thể điều khiển theo tính chất của đất. Quá trình khuấy trộn đồng thời cũng làm chặt
đất trong cọc. Tác dụng hoá lý giữa vôi hoặc ximăng và đất xảy ra, quá trình rắn
LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15



Trang 6

chắc của đất gia cố phát triển theo thời gian tạo thành các cọc có sức chịu tải nhất
định.
Ngày nay người ta có thể sử dụng các loại chất kết dính như sau:
- Vôi.
- Ximăng
- Vôi + ximăng
- Tro xỉ + vôi
- Tro xỉ + enzymes
I.9. Các phương pháp khác.
- Đầm chấn động (Dynamic Compaction): mới đây phương pháp này được sử
dụng cho đất yếu.
- Phương pháp điện thấm (Electro-osmosis): phương pháp này được áp dụng gia
cường nền đất yếu lần đầu tiên năm 1934.
- Phương pháp xử lý hoá học (Chemical treatment method).
I.10. Những quan điểm hiện đại về cách phân loại các phương pháp kỹ thuật
cải tạo đất.
Hiện nay có hàng loạt cách phân loại các phương pháp kỹ thuật cải tạo đất.
Phạm vi sử dụng phương pháp này phần lớn được quyết định bởi thành phần khoáng
vật sét.
Nếu xét đến những yếu tố như : qui mô công trình, tải trọng tác dụng, điều kiện
hiện trường, thời gian thi công, chi phí đầu tư xây dựng thì việc lựa chọn phương
pháp thích hợp cho từng loại đất riêng biệt trở nên vô cùng quan trọng và có thể hệ
thống hoá trong bảng 1.
Tùy thuộc vào độ sâu tầng đất cần gia cố và cơ chế cải tạo, các nhà kỹ thuật cải
tạo đất trên thế giới phân ra hai nhóm phương pháp: cải tạo đất nông (cải tạo đất
bề mặt) và cải tạo đất sâu:
- Cải tạo nông (suriace stabilization), thông thường kiến trúc và thế nằm tự

nhiên của đất bị phá hoại. Nhờ đó, đất trở nên ổn định với nước, nâng cao độ bền,
giảm độ lún trong điều kiện có tác động của tải trọng ngoài cũng như các yếu tố
thời tiết thay đổi. Trong nhóm này có thể áp dụng các phương pháp hoá học, lý
học, và cơ học…
- Cải tạo sâu (gia cố sâu - deep stabilization), đất vẫn giữ nguyên được điều
kiện thế nằm tự nhiên, làm tăng độ bền cơ học , làm giảm tính thấm nước một cách
đáng kể. Trong nhóm này bao gồm : phương pháp hoá học, lý học, hoá - lý cơ và
cơ học.

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 7

Cơ chế cải
tạo
Thơi gian cải
tạo

Tạo cốt
Phụ thuộc vào
đất chôn vùi

Trộn hỗn hợp hay
bơm phun vữa
Tương đối ngắn

Đầm

chặt

Thoát nước

Lâu dài

Lâu dài

Đất hữu cơ
Đất sét có độ
dẻo cao
Đất sét có độ
dẻo thấp
Đất bùn
Đất cát
Đát sạn sỏi

Trạng thái của
đất được cải
tạo

Tương tác giửa
đất và chất chôn
vùi

Ximăng hóa

Không thay đổi
trạng thái đất


Dung trọng tăng cao do
hệ số rổng giảm

(Thay đổi trạng thái của đất)

Bảng 1.1: Phạm vi áp dụng phương pháp kỹ thuật cải tạo các loại đất khác nhau
II.Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước trong việc xử lý nền đất
yếu bằng biện pháp cọc đất - ximăng:
II.1 Tình hình nghiên cứu ở các nước:
Ngay từ đầu năm 1925, ở Liên Xô cũ người ta đã dùng vôi tôi cải tạo tính
chất của đất để phục vụ xây dựng đường giao thông, thuỷ lợi, xây dựng dân dụng
và công nghiệp. Gia cố nền đất yếu bằng vôi là một phương pháp được biết từ lâu
và đã được một số tổ chức nghiên cứu tiêu chuẩn hoá để áp dụng cho thiết kế xây
dựng đường giao thông (ví dụ : Ministèra del'Equipement, 1972); nhưng quy trình
chỉ xác định cho lớp đất mặt gia cố dày 0,3m.

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHAÙT K15


Trang 8

Vào năm 1954, IU.B.Osiopv đã dùng vôi sống để cải tạo tính chất xây dựng của
đất; theo ông vôi sống có khả năng ngưng kết (hoá cứng) trong vòng 5 - 10 phút ở
điều kiện xác định, tức là nó ngưng kết nhanh gấp 50 -:- 100 lần vôi tôi.
Năm 1967, Viện Nghiên Cứu Hải Cảng và bến Tàu ( PHRI - Port and Harbour
Research institute ) thuoäc Boä Giao Thông vận Tải Nhật Bản bắt đầu tiến hành các
thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột để xử lý cải tạo đất biển bằng
phương pháp Deep Lime Mixing DLM- Phương pháp trộn vôi dưới sâu . Đề tài

nghiên cứu này do Okumura Terashi chủ trì nhằm .
- Nghiên cứu phản ứng xảy ra giữa vôi và đất biển.
- Nghiên cứu việc chế tạo các thiết bị trộn phù hợp. Những thiết bị trộn được sử
dụng đầu tiên để thử nghiệm gần sân bay Hameda.
Vào năm 1974, người ta tiến hành các thử nghiệm với cọc vôi (limepiles) tại sân
bay Ska Edeby, Thụy Điển với cọc dài 15m, đường kính 0.5m.
Năm 1974 Viện Nghiên Cứu Hải Cảng và bến Tàu ( PHRI - Port and Harbour
Research institute ) báo cáo tổng kết bằng phương pháp DLM - Deep Lime Mixing,
Trộn vôi dưới sâu đã được áp dụng rộng rãi tại Nhật bản. Công ty FU DO
Construction Co., Ltd đã sử dụng thiết bị Mark VI đầu tiên vào việc cải tạo nền
đất sét yếu tại Chiba.
Vào năm 1974, tại Phần Lan, lần đầu tiên người ta sử dụng phương pháp cọc
vôi Thụy Điển để xử lý nền đất sét yếu.
Năm 1976, Viện Nghiên Cứu Công Chánh ( PHRI - Port and Harbour Research
institute ) thuoäc Boä xây Dựng Nhật Bản hợp tác với Viện Nghiên Cứu Máy xây
Dựng Nhật bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp DJM - Deep Jet Mixing Trộn
phun khô sử dụng bột ximăng khô hoặc đôi khi sử dụng vôi sống. Giai đoạn thử
nghiệm đầu tiên hoàn thành vào năm 1980.
Năm 1980, phương pháp DJM được áp dụng thực tế tại Nhật Bản.
Năm 1985, Viện Kỹ Thuật Th Điển SGl (Sweden Geotechnics lnstitute) xuất
bản tuyển tập tổng kết quá trình 10 năm phát triển của phương pháp trộn sâu DMM
(Ahnberg & Bolm).
Năm 1986, SMW Seiko lnc , bắt đầu ứng dụng DMM tại Mỹ dưới sự bảo trợ của
Công ty Seiko Tokyo Nhật Bản.
Năm 1987, từ kết quả nghiên cứu Cục Đường Bộ và Đường sắt Quốc Gia Pháp
tài trợ Công ty Bachy ( Pháp) ứng dụng và phát triển qui trình Colmix trong đó việc
thi công trộn và đầm chặt đất - ximăng được thực hiện bằng cách đảo ngược chiều
xoay của máy khoan khi rút lên trên .
LUẬN VĂN CAO HỌC


HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 9

Năm 1989, các công ty Trevi tại ltaly phát triển DMM theo kỹ thuật riêng
Trevimix method, trước hết bằng phương pháp phun trộn khô và tiếp theo là phương
pháp trộn ướt.
Năm 1990, giáo sư Tersashi người đã có quá trình nghiên cứu DLM ( Deep
Lime Mixing ), CDM ( Cement Deep Mixing ) vaø DJM ( Dry je1t Mixing ) từ năm
1970 với Viện Nghiên Cứu Hải Cảng và Bến Tàu PHRI Nhật Bản tổ chức các buội
hội thảo tại Phần lan; trong đó, giới thiệu hơn 30 loại chất kết dính (binde) bao
gồm thành phần xỉ, thạch cao, hoặc cement đang được sử dụng trong thực tế tại
Nhật bản.
Năm 1991, Viện hàn Lâm Khoa Học Bungari công bố các kết quả nghiên cứu
tại Bungari về gia cố bằng cọc - ximăng.
Trong thập niên 1990, việc sử dụng phương pháp gia cố sâu cho nền đất bằng
cọc vôi - ximăng đã gia tăng ở Na Uy.
Năm 1993, Hiệp hội Deep jet Mixing - DJM Nhật Bản phát hành tài liệu hướng
dẫn thiết kế và xây dựng theo phương pháp DJM.
Năm 1994, Hiệp hội DJM Nhật Bản tổng kết được 1820 dự án được hoàn thành
sử dụng DJM.
Năm 1995, các nhà nghiên cứu Kukko và Ruohomaki báo cáo chương trình
nghiên cứu qui mô lớn trong phòng thí nghiệm để phân tích các nhân tố ảnh hưởng
phản ứng hoá cứng trong đất sét gia cố sử dụng các chất trộn vôi mới như xỉ, tro
hay núi lửa ( fly ash).
Năm 1995 tại Th Điển có một công trình tiêu biểu đó là từ tháng 1 đến tháng
11 Công ty Hercules thi công hệ thống cọc vôi - ximăng cho Nhà thầu NCC-AB,
Chủ đầu tư là Cục Đường Sắt Quốc Gia Th Điển (the Swekish National Railways
Administration ) trong dự án mở rộng đường sắt West Coast nối liền Satinge và

Lekarekulle:
- Số lượng cọc vôi - ximăng
:
12.000 cọc
- Khối lượng cọc vôi - ximăng
:
170.000m
- Chiều dài trung bình cọc vôi - ximăng
:
14.6m
- Chiều cao lớn nhất của nền đất đắp
:
14.6m
- Kích thước cọc
:
0600mm
- Hàm lượng pha trộn chất pha trộn
:
30kg/m vôi/ximăng
- Tỉ lệ pha trộn vôi - ximăng
:
50/50
Công tác gia cố trên đây được tiến hành trong điều kiện địa chất nền có lớp đất
sét dày. Các cọc đất gia cố là cọc lơ lửng ở độ sâu từ 8m đến 20m.
LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 10


Năm 1996, Hội nghị về DMM ( Deep Mixing Method ) được tổ chức tại Nhật
bản.
Năm 1996, lần đầu tiên tại Mỹ Công ty Stabilator USA lnc, New York đã sử
dụng cọc đất - vôi - ximăng trong thực tiễn.
Năm 1997, trong dự án xây dựng mới hệ thống đường bộ E 18/ E 20 Arboga orebro – Thụy Điển, Công ty Hercules đã thi công đến 800.000m cọc vôi - ximăng.
Công việc gia cố cọc đất - vôi - ximăng hoàn thành vào năm 1999, toàn bộ dự án
hoàn thành năm 2000. Chủ đầu tư của công trình là NCC Anylaggning.
Năm 1998, Ratio lnc, lập văn phòng đại diện tại California, Mỹ nhằm ứng dụng
kỹ thuật DMM của Nhật và trúng thầu dự án đầu tiên tại Califoria vào năm 1999.
Năm 1999, Hội nghị quốc tế về DMM (Dry Mix Methods lnternational
Conference for Deep soil stabilization) được tổ chức tại Stockhoim, Th Điển từ
13/10 đến 15/10 do Trung Tâm Nghiên Cứu Gia Cố Sâu Nền Đất Thụy Điển SD
(Swedish Deep Stabilization Center). SD tiến hành chương trình nghiên cứu về gia
cố sâu nền đất dưới sự tài trợ của chính phủ, các Nhà thầu, các Nhà tư vấn, Nhà sản
xuất và các tổ chức nghiên cứu khác, đối tượng nghiên cứu bao gồm tất cả các hoạt
động liên quan đến sự phát triển của lónh vực gia cố sâu nền đất đặc biệt là cọc vôi
- ximăng. Chương trình SD kéo dài đến hết năm 2001. Mục tiêu chính của hội nghị
là nhằm phổ biến các thông tin liên quan đến lý thuyết và thực tiễn của việc sử
dụng phương pháp DMM trong gia cố nén đất. Hội nghị đã tổng kết như sau :
- Trong hơn 20 năm qua, DMM đã được xem là phương pháp rất có hiệu quả ở
vùng Scandinavia. Hầu hết việc sử dụng DMM là cho công trình đường giao thông,
gia cố nền đất cho hệ thống đường sắt.
- Đến nay đã có hơn 30 triệu m cọc gia cố được sự dụng ở các quốc gia Bắc Âu.
- Phương pháp phát triển DMM sẽ dẫn đến một phương pháp hiệu quả và kinh
tế hơn và sẽ được áp dụng rộng rãi ngoài bán đảo Scandinavia.
- Phương pháp gia cố sâu là phương pháp có lợi thế hơn những kỹ thuật khác cả
về yếu tố môi trường, thời gian thi công và giá thành thi công.
Trong suốt thời gian ba ngày của hội nghị Stockholm, nhiều đề tài quan trọng
liên quan đến DMM gia cố sâu nền đất đã được trình bày và thảo luận bao gồm các

lónh vực ứng dụng : cho nền đất gia cố thi công, thiết kế , thống kê địa kỹ thuật .

LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15


Trang 11

Hình 1.7 Thi công cọcvôi ximăng làm đường xe lửa ở Thụy Điển do Cty Skansk
II.2 Tình hình nghiên cứu trong nước :
Cọc vôi-ximăng: Năm 1961 - 1962, cơ quan tiến hành những nghiên cứu sớm
nhất ở Việt Nam về đất gia cố vôi dùng trong xây dựng mặt đường là Bộ Môn
Đường Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Khoảng giữa thập niên 70, trong một hiệp định hợp tác song phương, Công ty
Linden - Alimak ( Thụy Điển ) đã xuất khẩu sang Việt Nam một dàn khoan thi công
cọc vôi LPS4 trong số 6 dàn sản xuất đợt đầu ở Thụy Điển .
Năm 1985 đề tài nghiên cứu được Bộ Xây Dựng nghiệm thu và đưa vào sử dụng
cho một số công trình dân dụng và công nghiệp ở Hà Nội và Hải Phòng.
Năm 2000 gia cố nền đất yếu của bồn dầu 10000m3 ở Tổng kho xăng dầu Nhà
Bè.
Năm 2001 gia cố nền đất yếu của bồn dầu 12500m3 ở Khu Công Nghiệp Trà
Nóc TP. Cần Thơ.
Năm 2002 chúng ta cũng gia cố nền nhà máy điện Phú Mỹ 3 băng phương pháp
cọc vôi ximăng.
Hiện nay công trình đại lộ Đông Tây (TP.HCM) và nhà máy nhiệt điện Ô Môn
(Cần Thơ) cũng đang gia cố nền bằng phương pháp cọc đất ximăng.
III. Hình ảnh các sự cố công trình đất đắp trên đất yếu:
III.1. Công Trình Đường Vào Cầu Trường Phước - Quận 9:
Dài 295m, Cầu Trường Phước là con đường duy nhất nối xã Long Phước (là một

cù lao) với đất liền , dọc theo con đường vào cầu ở cả hai phía là hai con lạch nhỏ
có độ sâu tương đối so với mặt đường là 4,5m; cùng đổ ra nhánh phụ của sông Đồng
Nai mà cầu Trường Phước bắc qua. Khánh thành ngày 15/4/1999.
Vào tháng 4 năm 1999, tại mố B đường vào cầu Trường Phước bị trượt, Đất sỏi
đỏ đắp nền đường vào cầu bị trượt chuồi qua khoảng cách 1,5 m giữa các cọc bê
LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHAÙT K15


Trang 12

tông cốt thép 35 x 35 cm dài 12 m đã đóng gia cường dọc theo bờ sông nhánh. Giữa
các cọc, đã được sử dụng lớp cừ tràm đặt ngang, sau đó đắp đất sỏi đỏ mở rộng nền
đường cũ. Chiều cao đất đắp từ chân taluy đến đỉnh đường đắp mới là 6 m, Nếu tính
từ mặt đường cũ là 2,2 m. Đất trượt đã đạp gãy lớp phên cừ tràm trên chiều dài hơn
30 m đường vào cầu.

Hình1.8 Sự cố sạt lở đường vào cầu Trường Phước - Quận 9
III.2 Công Trình Cầu Kênh Ngang – Quận 8:
Ngày 08/01/2000, tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc 35 x 35 cm đóng sâu 24 m
dọc đường vào Cầu Kênh Ngang, Phường 15, Quận 8, bị sạt đẩy ra Kênh Tàu Hũ 4,5m;
làm sụp đổ mố cầu

Hình1.9 Sự cố sạt lở đường vào cầu Kêng Ngang - Quận 8
LUẬN VĂN CAO HỌC

HV : BÙI TẤN PHÁT K15