1

MỤC LỤC........................................................................................................3
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................5
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................7
MỞ ĐẦU............................................................................................................8
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI................................8
1. Thơng tin chung:...........................................................................................8
2. Tính cấp thiết của đề tài :.............................................................................8
3. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................9
4. Phạm vị nghiên cứu:.....................................................................................9
5. Phương pháp nghiên cứu:............................................................................9
6. Kết cấu báo cáo:............................................................................................9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ CÁC BIỆN
PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU.....................................................................11
1 . Đất yếu và các phương pháp phân loại.....................................................11
1.1. Đất yếu......................................................................................................11
1.2. Phân loại đất của Việt Nam.....................................................................12
2. Sơ lược về đất yếu ở Việt Nam...................................................................13
2.1. Sự phân bố các vùng đất yếu ở Việt Nam...............................................13
2.2. Các loại đất yếu thường gặp....................................................................15
3. Một số biện pháp xử lý nền đất yếu...........................................................17
3.1 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất – xi măng....................19
3.2 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát.....................................................20
3.3 Phương pháp dùng bấc thấm...................................................................21
3.4 Phương pháp dùng cọc cát.......................................................................23
3.5 Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát.............................................................24


2
4. Kết luận........................................................................................................25

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ HÓA CỦA VẬT LIỆU
CỌC CÁT – XI MĂNG – TRO BAY............................................................26
1. Các đặc tính vật lý của đất.........................................................................26
1.1. Các thành phần chủ yếu của đất.............................................................27
1.2. Kết cấu của đất.........................................................................................29
2. Phân tích q trình nén chặt cơ học của đất nền khi gia cố bằng cọc cát
-xi măng-tro bay..............................................................................................30
2.1. Đặc điểm quá trình nén chặt đất.............................................................30
2.2. Quá trình nén chặt đất khi gia cố bằng cọc cát-xi măng-tro bay..........31
2.3. Vai trò của xi măng và tro bay đối với quá trình nén chặt đất khi gia cố
bằng cọc cát – xi măng – tro bay....................................................................34
3. Kết luận........................................................................................................36
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT XI MĂNG - TRO BAY....................................................................................37
1.

Đặt vấn đề...............................................................................................37

2. Quá trình gia tăng cường độ của cọc cát - xi măng..................................40
2.1 Quá trình nén chặt cơ học........................................................................40
2.2 Quá trình cố kết thấm...............................................................................41
2.3 Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của đất
nền.................................................................................................................... 42
2.4 Tính tốn sức chịu tải và biến dạng của nền đất sau gia cố...................43
3. Quá trình gia tăng cường độ của cọc cát-xi măng và nền đất yếu xung
quanh cọc.........................................................................................................47
3.1 Vai trò của cường độ cọc cát-xi măng-tro bay trong việc gia tăng sức
chịu tải và giảm độ lún của nền......................................................................47
3.2 Cơ sở lý luận khoa học gia tăng cường độ của cọc cát -xi măng-tro bay
và đất nền xung quanh cọc.............................................................................48



3
4. Kết luận........................................................................................................49
PHẦN KẾT LUẬN..........................................................................................50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hoàng Văn Tân và nhiều người khác. Những phương pháp xây dựng
công trình trên nền đất yếu, 1997. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
[2]. Tạ Đức Thinh. Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ
“Nghiên cứu khả năng gia cố nền đất yếu bằng cọc cát-xi măng-vôi”. Trường
Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội, 2002.
[3]. Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, 2002. Cơ học đất. Nhà xuất bản
Xây dựng, Hà Nội.
[4]. Bergado, D.T, Chai, J.C, Alfaro, M.C, Balasumbramaniam, A.S, 1994.
Những biện pháp kỹ thuật mới cải tạo đất yếu trong xây dựng. Nhà xuất bản
Giáo dục, Hà Nội.
[5]. Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng, 2009. Nền
và móng cơng trình. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.


4
DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ các vùng đất yếu thuộc đồng bằng Bắc bộ
Hình 1.2 Sơ đồ các vùng đất yếu thuộc đồng bằng Nam bộ
Hình 1.3 Cần cải tạo tính năng chịu lực của đất trước khi xây dựng
Hình 1.4 Mơ hình xử lý nền
Hình 1.5 Đệm cát
Hình 1.6 Thi cơng bấc thấm

Hình 1.7 Biện pháp thi cơng xử lý nền với bấc thấm
Hình 1.8 Xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Hình 1.9 Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
Hình 2.1 Đường kính trung bình của hạt đất
Hình 2.2 Các mơ hình hạt đất
Hình 2.3 Hình ảnh SEM mẫu đá xi măng-cát-tro bay 1 ngày tuổi
Hình 3.1 Máy khoan thi cơng cọc cát
Hình 3.2 Cọc cát xi măng sau khi thi cơng xong
Hình 3.3 Bãi cọc sau khi thi cơng xong
Hình 3.4 Thân cọc cát xi măng


5
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành đề tài nghiên cứu khoa
học này, nhóm viên chúng em xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giảng dạy, hướng
dẫn của các thầy cơ giáo, cũng như sự giúp đỡ bạn bè và đồng nghiệp.
Đặc biệt học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn,
PGS.TS HỒ ANH CƯƠNG đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cụ thể, tạo điều kiện
thuận lợi cho học viên hoàn thành các nhiệm vụ đề tài nghiên cứu khoa học đã đề ra.
Nhóm viên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ mơn Cơng
trình Giao thơng Cơng chính và Mơi trường - khoa Cơng trình - Trường Đại học Giao
thơng Vận tải đã có những nhận xét quý báu để học viên hoàn thành đề tài nghiên cứu
khoa học này.
Một lần nữa nhóm viên chúng em xin được chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 26 tháng 07 năm 2021
TM. Nhóm sinh viên
Trưởng nhóm


Nguyễn Hữu Tú


6
MỞ ĐẦU
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Bước đầu nghiên cứucông nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc cát xi-măngtro bay trong xây dựng cơ sở hạ tầng
- Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Tú, Vũ Đức Thắng, Tô Văn Tăng, Phạm Văn
Thanh, Trần Thị Ánh
- Lớp: Cơng trình giao thơng cơng chính K58
Năm thứ: 4

Khoa: Cơng trình

Số năm đào tạo: 4.5 năm

- Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Anh Cương.
2. Tính cấp thiết của đề tài :
Nước ta đang bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hố, các khu công
nghiệp tập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới… đang được xây dựng với tốc
độ ngày càng lớn. Các cơng trình xây dựng thường tập trung ở những nơi có điều kiện
kinh tế, giao thơng thuận lợi nhưng lại bất lợi về điều kiện địa chất cơng trình. Tại đây,
cấu trúc nền thường rất phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày lớn, phân bố
ngay trên mặt. Khi xây dựng các cơng trình có quy mơ, tải trọng vừa và nhỏ, việc lựa
chọn giải pháp nền móng thường gặp nhiều khó khăn. Thì cơ sở lý thuyết không rõ
ràng, chiều sâu gia cố hạn chế, thi công bằng phương pháp thủ công nên tiến độ chậm,
hiệu quả kinh tế khơng cao. Vì vậy, nghiên cứu giải pháp gia cố nền móng thích hợp
cho các cơng trình có quy mơ, tải trọng vừa và nhỏ xây dựng trên nền đất yếu là nhu
cầu cấp bách và thiết thực.

Một vài năm gần đây, tại một số địa phương (Thái Bình , Quảng Ninh)một số
cơng trình đã mạnh dạn đã bắt đầu áp dụng phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc
cát - xi măng - tro bay phục vụ xây dựng các cơng trình có quy mơ vừa và nhỏ. Đây là
phương pháp mới, phát huy được những ưu điểm của phương pháp gia cố bằng cọc cát
- xi măng - tro bay, tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, phù hợp với điều kiện
Việt Nam nên làm giảm giá thành cơng trình, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên,
việc áp dụng rộng rãi phương pháp này vẫn còn bị hạn chế, một phần là do chưa xây
dựng được cơ sở lý thuyết và thực nghiệm vững chắc, phần khác là do công nghệ thi


7
cơng cịn lạc hậu. Do đó, bài tốn đặt ra là phải xây dựng được cơ sở lý thuyết cho
phương pháp, tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng và hoàn thiện.
3. Đối tượng nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu ở đây là công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc cát - xi măng tro bay trong xây dựng cơ sở hạ tầng tại Việt Nam
4. Phạm vị nghiên cứu:
Đề tài cứu đặc điểm đất dính mềm yếu ở đồng bằng Bắc bộ và Nam bộ, đặc biệt chú
trọng chúng ở các khu đô thị tại các vùng đồng bằng này. Xử lý nền đất yếu này ở
nước ta.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Tổng hợp, thống kê, xử lý, phân tích, đánh giá các số liệu và tài liệu thu thập
được về đặc điểm đất dính mềm yếu ở Việt Nam.
Tổng hợp, phân tích, tính tốn và kết hợp phương pháp chuyên gia để đánh giá
các yếu tố liên quan đến hiệu quả sử dụng phương pháp lý thuyết dựa trên các tài liệu
tham khảo, phương pháp của các chuyên gia có kiến thức trong sử lý nền đất yếu đặc
biệt là phương pháp sử dụng cọc cát xi măng-tro bay, phương pháp thí nghiệm trong
phịng thí nghiệm tại Việt Nam.

6. Kết cấu báo cáo:
Ngoài Phần Lời cảm ơn, mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, Tài liệu tham khảo, kết

cấu của báo cáo bao gồm Chương chính sau:
Chương 1 Tổng quan về đất yếu và các biện pháp sử lý nền đất yếu
Chương 2 Xác định các chỉ tiêu cơ lý hóa của vật liệu cọc cát - xi măng - tro bay
Chương 3 Phương pháp xử lý nên đất yếu bằng cọc cát - xi măng - tro bay

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):


8
Nhóm nghiên cứu chịu khó học tập, tự nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu đặc biệt trong điều
kiện ảnh hưởng dịch bệnh như hiện nay.
Đề tài giúp các em sinh viên bước đầu học hỏi thêm các kiến thức chuyên sâu về gia
cố nền đất yếu để giúp các em hiểu biết hơn về lĩnh vực chuyên môn mà các em theo
học ở trường đại học GTVT.
Ngày 26 tháng 7 năm 2021
Người hướng dẫn

PGS.TS. Hồ Anh Cương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ MỘT SỐ CÁC BIỆN PHÁP GIA
CỐ NỀN ĐẤT YẾU


9
Ở chương 1 chúng ta sẽ tìm hiểu một cách tổng quan về nền đất yếu bằng cách thông
qua khái niệm nền đất yếu là gì, các tiêu chí để đánh giá, các các yếu tố cơ sở hạ tầng,
các bước thực hiện xây dựng hay sử lý nền đất yếu và các thách thức khi xây dựng khi
phải xây dựng một cơng trình khi bên dưới đó nền đất không được ổn định (nền đất
yếu). Đề tài nghiên cứu khoa học lần này chúng e chọn đề tài “Bước đầu nghiên cứu

công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc cát xi- măng-tro bay trong xây dựng cơ sở hạ
tầng”. Bên cạnh đó là tìm hiểu thêm về các phương pháp sử lý nền đất yếu một cách
tổng quan để dễ dàng làm nổi bật phương pháp xử lý nền đất yếu mà đề tài chúng em
đang thực hiện .
1 . Đất yếu và các phương pháp phân loại
1.1. Đất yếu
Đất yếu là những đất có khả năng chịu lực tải (0,5 ÷ 1,0 kG/cm 2), hầu như hồn
tồn bão hịa nước, có hệ số rỗng lớn (thường ε > 1), hệ số nén lún lớn (a tới phần
mười hoặc vài ba đơn vị), mô đun tổng biến dạng bé (E 0 ≤ 5000 kPa), trị số sức chống
cắt khơng đáng kể.
Đất yếu có thể là đất sét yếu, đất cát yếu, than bùn và đất hữu cơ, đất thải.... Đất
yếu được tạo thành ở lục địa (bồi tích, sườn tích, lũ tích, lở tích, do gió, do lầy, do con
người), ở vùng vịnh (cửa sông, tam giác châu, vịnh biển) hoặc ở biển (khu vực nước
nông (không quá 200m), thềm lục địa (200 ÷ 3000m), biển sâu (trên 3000m). Chiều
dày lớp đất yếu có thể từ một vài mét đến 35 ÷ 40 m. Tất cả các loại đất yếu đều có
chung các đặc trưng sau đây:
- Cường độ chống cắt nhỏ;
- Biến dạng nhiều (tính nén lún lớn) khi chịu tác dụng của tải trọng ngồi;
- Tính thấm nước kém (hệ số thấm nhỏ);
- Hệ số rỗng lớn;
- Đất yếu thường ở trạng thái bão hòa hoặc gần bão hòa (độ ẩm lớn).
1.2. Phân loại đất của Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam đang tồn tại một số tiêu chuẩn phân loại đất chung như
TCVN 5747-1993, tiêu chuẩn mang tính phân loại chung cho tất cả các dạng đất, cịn
đất yếu hoặc khơng đề cập, hoặc đề cập sơ lược và khơng có tiêu chuẩn rõ ràng. Chỉ


10
trong TCXD 245-200 (Bộ Xây dựng), 22TCN 262-2000 (Bộ Giao thông Vận tải) và
trong TCXD 45-78 - chỉ dẫn thiết kế nền nhà và cơng trình dịch từ ngun bản tiếng

Nga có đưa ra định nghĩa, tiêu chuẩn và phân loại đất yếu.
1.2.1. Theo TCXD 245-2000
Đất yếu là loại đất phải xử lý, gia cố mới có thể dùng làm nền cơng trình.
Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng
thái dẻo chảy. Những loại đất này thường có độ sệt lớn (I s>1), hệ số rỗng lớn (e>1),
góc ma sát trong <10o, có lực dính theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước C<15kPa,
có lực dính kết theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước C<35kPa, có sức chống mũi
xun tĩnh qc<0,1 MPa và có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N<5.
1.2.2. Theo 22TCN 262-2000
a) Theo nguyên nhân hình thành, đất yếu có thể có nguồn gốc khống vật hoặc
nguồn gốc hữu cơ.
- Loại có nguồn gốc khống vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở
ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ
trong q trình trầm tích (hàm lượng cơ có thể tới 10 ÷ 12%) nên có thể có mầu nâu
đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e 
1,5, á sét e  1), lực dính đơn vị C theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước từ 15kPa
trở xuống, góc nội ma sát  từ 0-10o hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện
trường Cu  35kPa.
Ngoài ra ở các vùng thung lũng cịn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn
cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0 độ bão hồ G > 0,8).
- Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và
phân huỷ, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khống vật. Loại này thường
gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%, thường có màu đen
hay nâu sẫm, cấu trúc khơng mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Đối với loại này được
xác định là đất yếu nếu bị số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng cũng đạt


11

các trị số như nói ở trên. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu
cơ có trong chúng:
- Lượng hữu cơ có từ 20 ÷ 30%: Đất nhiễm than bùn
- Lượng hữu cơ có từ 30 ÷ 60%: Đất than bùn
- Lượng hữu cơ trên 60%: Than bùn
b) Theo trạng thái tự nhiên, đất đầm lầy than bùn được phân thành 3 loại I,
II, III:
Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng sâu
1m trong chúng vẫn duy trì được ổn định trong 1 ÷ 2 ngày.
Loại II: Loại có độ sệt khơng ổn định; loại này không đạt tiêu chuẩn loại I
nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy.
Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.
2. Sơ lược về đất yếu ở Việt Nam
2.1. Sự phân bố các vùng đất yếu ở Việt Nam
Cũng như ở khu vực Đông Nam Á, các vùng đất yếu ở Việt Nam chủ

yếu

là

những tầng trầm tích mới được thành tạo trong kỷ Đệ Tứ.
Các tầng trầm tích này chủ yếu là trầm tích tam giác châu, thường gặp ở các
miền đồng, trong đó đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ là lớn nhất
-

Đồng bằng Bắc Bộ: chủ yếu là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam

giác

châu mới của hai sông lớn là sông Hồng và sơng Thái Bình và các chi lưu của chúng.

Miền đồng bằng này có diện tích rất rộng (khoảng 15.000Km2). Vùng phù sa sơng
Hồng chiếm diện tích rộng nhất trong miền này.
Về mặt địa mạo thì đây là miền đồng bằng thuộc loại hình bồi tụ. Do các điều
kiện địa chất, địa hình như vậy nên chiều dày tầng trầm tích kỷ Đệ Tứ, từ vài mét đến
hơn 100m.


12

Hình 1.1 Sơ đồ các vùng đất yếu thuộc đồng bằng Bắc bộ
- Đồng bằng Thanh Hóa– Hà Tĩnh: khu vực này có sự đan xen giữa sản phẩm
bồi tụ và mài mòn. So với đồng bằng Bắc Bộ, tầng trầm tích kỷ Đệ Tứ ở đây khơng
lớn. Các trầm tích ở đây cũng rất đa dạng (có trầm tích bồi tụ tam giác châu, có loại
trầm tích bồi tụ ven biển).
- Đồng bằng ven biển Trung Bộ: là đồng bằng mài mịn bồi tụ điển hình. Trầm
tích kỷ Đệ Tứ ở đây thường thấy là các thung lũng sông và thường là các loại phù sa
bồi tích. Vùng duyên hải thuộc loại trầm tích phát triển trên các đầm phá cạn dần: trầm
tích trong điều kiện lắng đọng tĩnh.
- Đồng bằng Nam Bộ: có thể chia thành 3 khu vực dựa vào chiều dày lớp đất
yếu: Khu vực có lớp đất yếu dày 1 ÷ 30m, bao gồm các vùng ven thành phố Hồ Chí
Minh, thượng nguồn các sơng Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đơng, phía Tây Đồng Tháp
Mười, rìa quanh vùng Bẩy Núi cho tới vùng ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa Đơng Bắc
đồng bằng từ Vũng Tàu tới Biên Hịa.
Khu vực có lớp đất yếu dày 5 ÷ 30m phân bố cận khu vực có lớp đất yếu dày 1
÷ 30, chiếm đại bộ phận đồng bằng và khu trung tâm Đồng Tháp Mười.
Khu vực có lớp đất yếu dày 15 ÷ 30m chủ yếu thuộc lãnh thổ các tỉnh

Vĩnh

Long, Trà Vinh, Bến Tre tới vùng duyên hải các tỉnh Bạc Liêu, Cần Thơ, Tiền Giang,



13
Sóc Trăng. Nguồn gốc của các tầng đất yếu là loại trầm tích châu thổ (sơng, bãi bồi,
tam giác châu), trầm tích bờ, vùng vịnh và đều thuộc vào trầm tích kỷ Đệ Tứ.

Hình 1.2 Sơ đồ các vùng đất yếu thuộc đồng bằng Nam bộ
2.2. Các loại đất yếu thường gặp
Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn và than bùn. Ngoài ra, ở một
số vùng cịn gặp các loại đất có ít nhiều tính chất lún sập như đất bazan ở Tây Nguyên
và thi thoảng còn gặp các lớp cát chảy là những loại đất yếu có những đặc điểm riêng
biệt.
- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét, ở trạng thái bão hịa nước, có
cường độ thấp (có cường độ cao hơn so với bùn). Những tính chất quan trọng của đất
sét mềm là tính dẻo, độ bền cấu trúc và tính lưu biến. Bảng 1.4 trình bày một số tính
chất cơ lý của đất sét mềm yếu ở một số địa phương miền Bắc nước ta.


14
Bảng 1.4- Tính chất cơ lý của đất sét mềm yếu ở một số địa phương ở miền Bắc

Bùn: là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước gồm các hạt có đường
kính nhỏ (d < 0,002mm), bản chất khống vật thay đổi và có kết cấu tổ ong. Tỷ lệ các
hạt hữu cơ thường dưới 10%. Bùn được thành tạo chủ yếu do sự bồi lắng đáy biển,
vũng, vịnh, hồ hoặc các bãi bồi của sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của
thủy triều. Bùn luôn ở trạng thái no nước và chịu lực rất yếu. Độ ẩm của nó ln cao
hơn độ ẩm giới hạn chảy vì thế mà bùn có độ sệt rất cao. Như vậy bùn là trầm tích
chưa nén chặt và dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, trong thực tế muốn xây dựng cơng
trình trên loại đất nền này cần phải có những biện pháp xử lý đặc biệt trước khi xây
dựng.

Bảng 1.5 - Giới thiệu một số tính chất của bùn ở một số địa phương


15
-

Than bùn: là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được tạo thành do kết quả phân hủy
các di tích hữu cơ tại các đầm lầy. Thơng thường, than bùn có trọng lượng đơn vị rất
thấp (3 ÷ 9 kN/m3), hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20 ÷ 80%, có màu đen hoặc nâu sẫm,
cấu trúc khơng mịn, cịn thấy tàn dư thực vật. Ở điều kiện tự nhiên than bùn có độ ẩm
cao từ 85 ÷ 95%, loại đất này bị nén lún lâu dài và không đều, hệ số nén lún có khi đạt
từ 3 ÷ 10 daN/cm2.
Các loại đất yếu khác:
- Cát chảy: gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha
lỗng đáng kể, có chứa nhiều hữu cơ hoặc sét. Loại đất này khi chịu tải trọng động
hoặc hoặc ứng suất thủy động thì chuyển sang trạng thái nhớt gọi là cát chảy. Trong
thành phần hạt của cát chảy hàm lượng các hạt bụi chiếm (0,05 ÷ 0,002mm) chiếm 60
÷ 70% hoặc lớn hơn. Ở trạng thái tự nhiên, cát chảy có thể có cường độ và khả năng
chịu lực tương đối cao, nhưng khi bị phá hoại kết cấu và làm rời rạc thì khơng cịn khả
năng đó nữa, khi đó cát chuyển sang trạng thái chảy như chất lỏng.
- Đất bazan: đây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé,
thành phần hạt của nó gần giống với thành phần hạt của đất á sét, khả năng thấm nước
cao, dễ bị lún sập khi xây dựng cơng trình.


16

3. Một số biện pháp xử lý nền đất yếu.
Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở
lý thuyết và phương pháp thực tế để cải thiện khả năng tải của đất sao cho phù hợp

với yêu cầu của từng loại cơng trình khác nhau.
Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng cơng trình xây dựng
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu lực của
nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.

Hình 1.3 Cần cải tạo tính năng chịu lực của đất trước khi xây dựng

Việc xử lý khi xây dựng cơng trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện
như: Đặc điểm cơng trình, đặc điểm của nền đất… Với từng điều kiện cụ thể mà
người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử lý cụ thể
khi gặp nền đất yếu như:
 Các biện pháp xử lý về kết cấu cơng trình.
 Các biện pháp xử lý về móng.
 Các biện pháp xử lý nền.
 Các biện pháp xử lý về kết cấu cơng trình.
Kết cấu cơng trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều
kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu
tải bé.


17

Các biện pháp về kết cấu cơng trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền
hoặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu cơng trình. Người ta thường dùng các
biện pháp sau:
Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả năng
chịu lực của cơng trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân cơng trình,
tức là giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng.
Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu cơng trình kể cả móng bằng cách dùng kết
cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún để khử

được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều.
Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu cơng trình để đủ sức chịu các ứng
lực sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép để tăng khả
năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các vị trí dự đốn
xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.
3.1 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất – xi măng
Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn,
bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão.
Việc sử dụng cọc vơi có những tác dụng sau:
Sau khi cọc vơi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho đất xung
quanh nén chặt lại.
Khi vơi được tơi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng
bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh q trình nén chặt.
Sau khi xử lý bằng cọc vơi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đất giảm 5 –
8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5 – 3lần.
Việc chế tạo cọc đất – ximăng cũng giống như đối với cọc đất – vôi, ở đây xilô chứa
ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước.
Lưu ý sàng ximăng trước khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng khơng bị vón cục
và các hạt ximăng có kích thước đều < 0,2mm, để khơng bị tắc ống phun.


18
Hình 1.4 Mơ hình xử lý nền
Hàm lượng ximăng có thể từ 7 – 15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng
ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét. Qua kết
quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ 4 – 5 lần so
với khi chưa gia cố.Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất – ximăng này để xử lý gia cố
một số cơng trình và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất – ximăng này để gia cố
nền là rất tốt.
Do bê tơng cốt thép thì giá thành cao ta có thể thay thế bằng cách chọn giải

pháp gia cố nền bằng cọc tre và cọc tràm trong trường hợp này
3.2 Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước
(sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ
hơn 3m.

Hình 1.5 Đệm cát
Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp lớp
đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt trung, hạt thô đầm chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:
Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trị
như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng cơng trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu
bên dưới.
Giảm được độ lún và chênh lệch lún của cơng trình vì có sự phân bộ lại ứng suất do tải
trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.
Giảm được chiều sâu chơn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng.


19
Giảm được áp lực cơng trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận
được.
Làm tăng khả năng ổn định của cơng trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì
cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt.
Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của
nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho cơng trình.
Về mặt thi cơng đơn giản, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng
tương đối rộng rãi.
Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m. Không nên
sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn
kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.

3.3 Phương pháp dùng bấc thấm
Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm là phương pháp kỹ thuật thoát
nước thẳng đứng bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước.
Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của đất rất nhỏ thì có thể bố trí
đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết. Phương pháp này thường dùng để xử lý
nền đường đắp trên nền đất yếu.
Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh q
trình thốt nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung
trọng. Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và
làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép.

Hình 1.6 Thi cơng bấc thấm


20
Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp cần
tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý
bằng bấc thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp cao thêm nền đường so với chiều dày
thiết kế 2 – 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đường
đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải.
Bấc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) được bao
ngoài bằng vật liệu tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie
khơng dệt…)
Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trưng sau:Cho nước trong lỗ rỗng của đất
thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lõi chất dẽo.Lõi chất dẽo chính là đường
tập trung nước và dẫn chúng thốt ra ngồi khỏi nền đất yếu bão hịa nước.
Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngồi là Polypropylene và Polyesie không dệt hay vật
liệu giấy tổng hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung quanh, đồng
thời là bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị.
Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường cho nước

thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn.

Hình 1.7 Biện pháp thi công xử lý nền với bấc thấm
Nếu so sánh hệ số thấm nước giữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho
thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10-4m/s) lớn hơn nhiều lần so với hệ
số thấm nước của đất sét ( k = 10 x 10-5m/ngày đêm). Do đó, các thiết bị PVD dưới tải
trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng của đất thốt tự do ra ngồi.
3.4 Phương pháp dùng cọc cát


21

Hình 1.8 Xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát là biện pháp cơ học có phần khác biệt so
với các biện pháp xử lý nền đất yếu khác, cụ thể là không giống như khi bạn thi công
với các loại cọc cứng như bê tông, cốt thép, cọc đất, cọc vôi, cọc gỗ, tre,...
Bởi cọc cát hay cọc lõi cát là một bộ phận đóng vai trị tiếp nhận và truyền trọng tải
của cả cơng trính xuống phần đất nền. Nó nằm trong kết cấu móng.
Đất yếu sẽ được gia cố bằng một mạng lưới cọc lõi cát tùy theo mỗi cơng trình được
gọi là nền cọc cát. Dưới đây sẽ là một vài ưu/nhược điểm của phương pháp xử lý nền
đất yếu bằng cọc cát.
Ưu điểm: Thi công một cách khá đơn giản và tiết kiệm thời gianGiá thành vật liệu rất
rẻ và dễ mua với số lượng lớn.Hàm lượng nước trong đất được nén chặt và thoát ra
bằng các lỗ khoan được nhồi thép.Cọc cát đóng vai trị như một giếng cát, hút nước và
cô kết tầng đất.
Nhược điểm: Kích thước cọc các ảnh hưởng đến khả năng nén chặt của đất.Cần hỗ trợ
bởi các trang thiết bị, máy móc hiện đại.Thời gian thi cơng kéo dài có thể xảy ra một
số trường hợp xáo trộn cấu trúc nền.
3.5 Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát
Biện pháp giếng cát là cách tạo ra nhiều rãnh thoát nước trong tầng đất nền yếu. Tạo ra

nhiều biên ngang thoát nước, tăng tốc độ thẩm thấu. Thực hiện gia tải trước hoặc quá
gia tải để tạo ra gradient thủy lực cho dịng thấm trước khi có tải trọng thực tế của
cơng trình. Tác dụng làm cho q trình giảm thể tích lỗ rỗng trong đất xảy ra và kết
thúc sớm. Đất trở nên cố kết trước khi xây dựng công trình.


22

Hình 1.9 Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát

Ưu điểm: Xử lý cho nền đất yếu có chiều sâu hơn 20m,tốc độ cơ kết tầng đất nhanh
chóng,độ lún dư được tính tốn sau khi xử lý nhỏ,ngồi có tác dụng thốt nước cịn
giúp cải thiện đất trong q trình thi công.
Nhược điểm:Phải nhất định cắm giếng cát sau hơn 20m.Cần thiết bị thi cơng hiện
đại.Có thể gặp một số trường hợp bị ngắt do xuất hiện cát nhồi làm nghẽn..Xử lý nền
đất yếu bằng giếng cát sẽ phát huy hiệu quả cao nếu đất yếu có hàm lượng hữu cơ


23

4. Kết luận
- Nền đất yếu có nhiều tác hại và nguy cơ gây mất an tồn cho các cơng trình
xây dựng. Việc nghiên cứu nền đất yếu và xác định biện pháp xử lý phù hợp có một ý
nghĩa quan trọng.

- Trong thực tế, cần căn cứ vào điều kiện địa chất cơng trình cụ thể để sử dụng
các biện pháp xử lý về kết cấu cơng trình, các biện pháp xử lý về móng hay các biện
pháp xử lý nền, hoặc sử dụng kết hợp tổ hợp nhiều biện pháp, giải pháp phù hợp có
liên quan.


- Từ các ưu nhược điểm của một số giải pháp trên nhóm nghiên cứu chúng
em có đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp sử dụng cọc cát xi
măng tro bay ứng dụng vào thực tiễn


24
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ HÓA CỦA VẬT LIỆU CỌC
CÁT – XI MĂNG – TRO BAY

1. Các đặc tính vật lý của đất
Thành phần chủ yếu của đất là các hạt đất, các hạt đất có kích thước to nhỏ
khác nhau, chúng được tạo nên do sự phá hoại các tầng lớp đất đá ban đầu bởi các tác
dụng vật lý, hố học, q trình này gọi là q trình phong hố. Q trình phong hố
đất đá được phân làm ba loại là: Phong hoá vật lý, Phong hoá hoá học và phong hoá
sinh học. Ba loại phong hoá trên thường tác dụng đồng thời trong thời gian dài làm
cho các lớp đá trên mặt bị vỡ vụn, sau đó do tác dụng của dịng nước của gió làm các
hạt đó bị cuốn đi nơi khác. Tuỳ theo kích thước các hạt to nhỏ mà trong quá trình di
chuyển chúng sẽ lắng đọng lại hoặc rơi xuống tạo thành các tầng lớp đất khác nhau.
Quá trình di chuyển và lắng đọng sản phẩm phong hoá gọi là trầm tích, ba phần tư bề
mặt lục địa được bao phủ bởi các lớp đất đá trầm tích, phần cịn lại là các vùng cịn giữ
được thành phần khống chất như đá gốc hoặc thay đổi ít. Các hạt lắng đọng chồng
chất lên nhau, giữa chúng khơng có lực liên kết đó là các lớp đất cát, cuội, sỏi, loại này
nói chung là đất rời. Các hạt nhỏ với kích thước vài phần nghìn mm thường có tính
keo dính và tích điện, khi lắng đọng chúng liên kết với nhau thành các tầng đất gọi
chung là đất dính hoặc đất sét.
1.1. Các thành phần chủ yếu của đất
Thành phần chủ yếu của đất là các hạt đất, Các hạt đất có kích thước và hình dáng
khác nhau nên khi sắp xếp với nhau sẽ tồn tại các khe rỗng, các khe rỗng này trong tự
nhiên thường có nước và khơng khí. Nước và khơng khí trong các khe rỗng có ảnh
hưởng đáng kể đến các tính chất của đất vì vậy khi nghiên cứu đất phải sét tới các

phần này, vì vậy đất là vật thể ba pha: Pha cứng là hạt đất, Pha lỏng là nước trong khe
rỗng, pha khí là khí trong khe rỗng.
Hạt đất là thành phần chủ yếu của đất. Khi chịu lực tác dụng bên ngồi lên mặt
đất thì các hạt đất cùng chịu lực, vì vậy người ta gọi tập hợp các hạt đất là khung cốt
của đất. Các hạt đất có hình dạng và kích thước khác nhau tuỳ thuộc vào tác động của
q trình phong hố và q trình di chuyển, lắng đọng. Để phân loại và gọi tên các hạt


25
đất, người ta dùng khái niệm đường kính trung bình của hạt, đây là đường kính của
vịng trịn bao quanh tiết diện lớn nhất của hạt đất ấy (Hình 2.1).

Hình 2.1 Đường kính trung bình của hạt đất
Bảng 2.1 Tên gọi hạt đất theo đường kính trung bình

Các hạt đất có kích thước càng lớn thì thành phần khống vật càng giống đá gốc
cịn các hạt có kích thước càng nhỏ thì các thành phần khống vật bị biến chất và được
gọi là khoáng vật thứ sinh. Những hạt lớn như cát, cuội, sỏi có thành phần khống vật
giống đá gốc, khi sắp xếp cạnh nhau thì giữa chúng khơng có lực liên kết loại này gọi
chung là đất hạt rời. Khi số lượng các hạt sét và hạt keo có một tỷ lệ nhất định ở trong
đất thì có hiện tượng các hạt dính kết với nhau thành từng lớp hoặc từng khối, loại này
gọi chung là đất dính.
Nước trong đất có ảnh hưởng lớn đến tính chất chịu lực của đất, nước được tồn
tại trong đất dưới nhiều dạng khác nhau, với mỗi dạng đều có ảnh hưởng nhất định đến
các tính chất khác nhau của đất ngưới ta phân ra làm ba dạng sau:
a, Nước trong khoáng vật của hạt đất
Đây là loại nước nằm trong tinh thể khống vật của hạt đất, nó tồn tại dưới dạng
phân tử H2O hoặc ở dạng i-on H+ và OH-. Loại nước này ít ảnh hưởng đến tính chất
cơ học của đất.
b, Nước kết hợp mặt ngoài của đất