Xây dựng giao thông nông thôn trong nhiều năm qua trở thành phong trào rộng lớn, kết hợp từ nguồn vốn ngân sách và đóng góp của dân cư. Hiện nay có 156 trên tổng số 188 xã có đường ô tô đến trung tâm (chiếm 83%), còn 32 xã thuộc 7 huyện chưa có đường ô tô đến trung tâm bao gồm 18 tuyến đường với tổng chiều dài 126 km và 140 cầu6637md.Đầu tư cho ngành giao thông trong thời gian qua không ngừng tăng lên qua các năm. Tuy nhiên nguồn vốn ngân sách cho việc duy tu bảo dưỡng được bố trí hàng năm còn thấp nên chất lượng đường mau xuống cấp. Các chuyên gia kinh tế khuyến cáo cần ưu tiên vốn cho duy tu bảo dưỡng hơn là đầu tư xây dựng mới sẽ mang lại hiệu quả về mặt kinh tế xã hội lớn hơn nhiều.Đánh giá khái quát chung hệ thống đường bộ trong thời gian qua được tỉnh quan tâm tập trung đầu tư nhưng nhìn chung còn chưa rộng khắp và chưa đồng bộ, ảnh hưởng đến thu hút đầu tư phát triển kinh tế xã hội của tỉnh.Trong 1015 năm qua, khi xây dựng đường ôtô đi qua khu vực nền đất yếu với địa chất phức tạp, phân bố không đều như ở huyện Cần Đước, Cần Giuộc với chiều dày lớp bùn sét yếu trung bình là 5 20m, thậm chí có khi đến 2425m, thì đã có nhiều công trình lớn có các biện pháp xử lý đất yếu khác nhau như đường Tân Tập – Long Hậu sử dụng biện pháp bấc thấm, vải địa kỹ thuật ...., nhưng chưa có đánh giá tổng hợp nào về tính hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, thi công của các giải pháp xử lý đó.Chính vì vậy, việc nghiên cứu kỹ lưỡng đặc điểm địa chất của khu vực Thạnh Hóa – Đức Huệ, với điều kiện địa chất yếu thì đâu là giải pháp đạt hiệu quả được lẫn kinh tế, kỹ thuật và thi công. Những đặc điểm chung nhất cũng như những giải pháp xử lý nền đất đã được áp dụng ở các dự án trước để đề xuất được các giải pháp xử lý hợp lý với điều kiện địa chất và chiều cao đắp cũng như tính chất, qui mô xây dựng công trình là đề tài có tính khoa học và thực tiễn cấp thiết.
Trang 1NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐOẠN TUYẾN TÂN TẬP – LONG HẬU, CẦN GIUỘC, LONG AN
Ngành:Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
TP Hồ Chí Minh - Năm 2014
Trang 2PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 6
1.1 Khái quát chung về nền đất yếu đối với công tác xây dựng đường ô tô: 6
1.1.1 Khái niệm đất yếu: 6
1.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu 7
1.1.3 Các loại nền đất yếu thường gặp 7
1.1.4 Sự phân vùng của đất yếu ở Việt Nam: 7
1.1.5 Công tác xây dựng nền đường ô tô trên đất yếu: 12
1.2 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu của các nước trên thế giới và trong khu vực: 14
1.3 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu tại Việt Nam: 16
1.4 Giới thiệu chung về một số PP gia cố nền đất yếu hiện nay thường áp dụng:.20 1.4.1 Đắp theo giai đoạn và gia tải tạm thời 22
1.4.2 Thay đất và bệ phản áp 24
1.4.3 Dùng vải, lưới địa kỹ thuật 26
1.4.4 Giải pháp đóng cọc tre hay cừ tràm 28
1.4.5 Sử dụng các phương tiện thoát nước thẳng đứng 30
1.4.6 Giải pháp dùng cọc đất gia cố xi măng, vôi 39
1.4.7 Giải pháp sàn giảm tải 43
1.4.8 Một số giải pháp khác đã dùng ở Việt Nam 44
1.5 Kết luận: 48
Trang 32.1 Các yêu cầu khi thiết kế đường ô tô trên nền đất yếu: 50
2.1.1 Các yêu cầu về sự ổn định: 50
2.1.2 Các yêu cầu về lún: 51
2.1.3 Yêu cầu quan trắc lún: 52
2.1.4 Xác định các tải trọng tính toán 53
2.2 Các vấn đề về ổn định và viêc tính toán ổn định cho nền đường: 53
2.3 Các vấn đề về lún và viêc tính toán lún đối với nền đường: 57
2.4 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm và vải địa kỹ thuật: 61
2.4.1 Cơ sở lý thuyết của PP xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm: 61
2.4.2 Cơ sở lý thuyết của PP xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật: 86
CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG TRÊN KHU VỰC CẦN GIUỘC, LONG AN 88
3.1 Đặc điểm địa chất tỉnh Long An: 88
3.2 Đặc điểm và phân vùng địa chất ở khu vực Cần Giuộc, tỉnh Long An: 89
3.2.1 Đặc điểm địa chất ở khu vực Cần Giuộc, tỉnh Long An: 89
3.2.2 Phân vùng địa chất đất yếu công trình: 90
3.3 Đặc điểm khai thác của các tuyến đường đã và sẽ được xây dựng trên khu vực Cần Giuộc, tỉnh Long An: 92
3.4 Một số công trình đã áp dụng biện pháp xử lý đất yếu được xây dựng trên khu vực Cần Giuộc, Long An: 94
3.5 Kết luận: 95
CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐOẠN TUYẾN TÂN TẬP – LONG HẬU, CẦN GIUỘC, LONG AN 96
Trang 44.1.1 Tình hình địa hình, khí hậu thủy văn: 98
4.1.2 Các thông số tính toán: 100
4.2 Phương pháp tính toán nền đường đắp đối với đoạn tuyến Tân Tập - Long Hậu, Cần Giuộc, Long An: 103
4.2.1 Yêu cầu tính toán 103
4.3 Đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu cho đoạn tuyến Tân Tập – Long Hậu, Cần Giuộc, Long An: 106
4.3.1 Lựa chọn biện pháp xử lý: 106
4.3.2 Kết quả xử lý nền đất yếu: 109
4.3.3 Các quy định kỹ thuật: 110
4.3.4 Thi công: 113
4.4 Các yêu cầu về thiết kế và bố trí hệ thống quan trắc trong quá trình thi công nền đường đắp trên đất yếu tại đoạn tuyến Tân Tập – Long Hậu, Cần Giuộc, Long An: 122
4.4.1 Bàn đo lún 122
4.4.2 Các quan trắc dịch chuyển ngang 123
4.4.3 Chế độ quan trắc 123
4.4.4 Chế độ đắp 124
4.5 Kết luận: 124
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO 130
Trang 5Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng bằng Bắc Việt Nam 17
Bảng 1.2: Đặc trưng cơ lý các lớp đất chủ yếu 18
Bảng 2.1: Độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường (*) 59
Bảng 4.1: Số liệu thiết kế 104
Bảng 4.2: Tần suất mực nước 108
Bảng 4.3: Số liệu kỹ thuật bấc thấm 120
Trang 6Hình 1 Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An 9
Hình 1.1 Đắp đất theo giai đoạn 31
Hình 1.2 Phương pháp gia tải tạm thời 32
Hình 1.3 Xử lý nền bằng biện pháp thay đất 33
Hình 1.4 Bệ phản áp 34
Hình 1.5 Vải địa kỹ thuật 35
Hình 1.6 Bố trí vải địa kỹ thuật để tăng cường chống trượt cho thân nền đường 36
Hình 1.7 Thi công bấc thấm 39
Hình 1.8 Sử dụng giếng cát để gia xử lý nền 42
Hình 1.9 Trình tự thi công giếng cát 43
Hình 1.10 Các ứng dụng của cọc cát đầm chặt 45
Hình 1.11 Phương pháp thi công cọc cát đầm chặt 46
Hình 1.12 Thiết bị thi công cọc cát đầm chặt 47
Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ thi công cọc đất gia cố xi măng 49
Hình 1.14 Sử dụng bê tông nhẹ thay cho đất đắp nền đường 53
Hình 1.15 Sử dụng ống cống thay cho đất đắp nền đường đầu cầu để giảm nhẹ tải trọng tác dụng lên nền đất yếu bên dưới 54
Hình 1.16 Sơ đồ công nghệ hút chân không (máy bơm được nối trực tiếp với bấc thấm ngang và mạng lưới bấc thấm thẳng đứng) 55
Hình 1.17 Bố trí nước trong bình theo phương pháp điện thấm 56
Hình 2.1 Độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường (*) 62
Hình 2.2 Diễn biến lún theo thời gian có xét đến thời gian thi công 69
Hình 2.3 Chất tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng 70
Hình 2.4 Mặt cắt điển hình của bấc thấm PVD 71
Trang 7Hình 2.7 Sơ đồ phân mảnh với mặt trượt tròn 81
Hình 2.8 Sơ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm 83
Hình 2.9 Vùng phá hoại xung quanh trụ cắm 85
Hình 2.10 Sơ đồ hình vuông (square pattern) và hình tam giác (triangular pattern) 86
Hình 2.11.Vị trí đệm cát trong sơ đồ thiết kế gia cố nền đất yếu 89
Hình 2.12 Toán đồ xác định hệ số chịu tải Nc của nền đất đắp có chiều rộng B trên nền đất yếu có chiều dày Hy 92
Hình 2.13 Sử dụng vải điạ kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định 95
Hình 3.1 Bản đồ QH mạng lưới giao thông Long An đến năm 2020 .99
Hình 4.1.Các kích thước của bấc thấm ngang 120
Hình 4.2 Mặt cắt một đoạn thi công bấc thấm 122
Hình 4.3 Bản neo(màu nâu) và bấm thấm(màu trắng) 122
Hình 4.4 Quá trình thi công bấc thấm ngang kết hợp bấc thấm đứng 123
Hình 4.5 Hình ảnh so sánh quá trình thoát nước giữa đệm cát và bấc thấm ngang 123
Hình 4.6 Hiện trường thi công bấc thấm ngang kết hợp bấc thấm đứng 124
Hình 4.7 Biện pháp lắp đặt bấc thấm 124
Hình 4.8 Biện pháp ngăn đất chảy vào bấc thấm 125
Hình 4.9 Biện pháp nối bấc thấm dọc với nhau 125
Hình 4.10 Biện pháp nối bấc ngang với bấc dọc 126
Hình 4.11 Biện pháp nối bấc ngang với bấc đứng 126
Hình 4.12 Độ dốc bấc ngang 127
Hình 4.13 Bảo quảng bấc thấm 129
Trang 9Long An có vị trí địa lý khá đặc biệt là tuy nằm ở vùng ĐBSCL song lạithuộc Vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam (VPTKTTĐPN), được xác
Hình 1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An
định là vùng kinh tế động lực có vai trò đặc biệt quan trọng trong chiến lượcphát triển kinh tế Việt Nam Long An có đường ranh giới quốc gia vớiCampuchia dài : 137,7 km, với hai cửa khẩu Bình Hiệp (Mộc Hóa) và Tho Mo(Đức Huệ) Long An là cửa ngõ nối liền Đông Nam Bộ với ĐBSCL, nhất là cóchung đường ranh giới với TP Hồ Chí Minh, bằng hệ thống giao thông đường
Trang 10bộ như : quốc lộ 1A, quốc lộ 50, các đường tỉnh lộ: ĐT.823, ĐT.824,ĐT.825 v.v Đường thủy liên vùng và quốc gia đã có và đang được nâng cấp,
mở rộng, xây dựng mới, tạo động lực và cơ hội mới cho phát triển Ngoài ra,Long An còn được hưởng nguồn nước của hai hệ thống sông Mê Kông và ĐồngNai
Là tỉnh nằm cận kề với TP.HCM có mối liên hệ kinh tế ngày càng chặt chẽvới vùng phát triển kinh tế trọng điểm Phía Nam (VPTKTTĐPN), nhất là Thànhphố Hồ Chí Minh một vùng quan trọng phía Nam đã cung cấp 50% sản lượngcông nghiệp cả nước và là đối tác đầu tư, chuyển giao công nghệ, là thị trườngtiêu thụ hàng hóa nông sản lớn nhất của Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL).Diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 4.491,221 km2, chiếm tỷ lệ 1,3 % so vớidiện tích cả nước và bằng 8,74 % diện tích của vùng Đồng bằng Sông CửuLong Tọa độ địa lý: 105030' 30'' đến 106047' 02'' kinh độ Đông và 10023'40''đến 11002' 00'' vĩ độ Bắc
Đến cuối năm 2004 tổng số km đường bộ trên địa bàn tỉnh là 1.698 km,trong đó đường nhựa 474 km chiếm tỉ trọng 27,9%, đường cấp phối 1053 km(62%), đường loại khác 171 km (10,1%) (không tính đường nông thôn)
Tổng chiều dài cầu 15.799 md/346 cái, trong đó cầu Bê tông các loại 7.099md/123 cái, cầu dầm, dàn các loại 6812 md/194 cái, các loại khác 1889 md/29cái Mật độ đường theo diện tích tăng từ 0,198 Km/Km2 năm 1991 tăng lên0,285 Km/Km2 năm 2000 và 0,359 km/Km2 năm 2004
Mật độ đường theo dân số tăng từ 0,667 Km/1.000 dân năm 1991 tăng lên0,957 Km/1000 dân năm 2000 và 1,130 km/1000 dân năm 2004
Nhìn chung hệ thống giao thông bộ được ưu tiên tập trung đầu tư, góp phầntích cực trong việc phát triển sản xuất và cải thiện đời sống dân cư Tuy nhiêncũng còn một số tuyến chưa đáp ứng được nhu cầu vận chuyển, thiếu tính đồng
bộ giữa đường và cầu, chưa tạo được các tuyến nhánh liên hoàn
Mạng lưới giao thông khu vực phía Nam hầu như không tăng thêm, chủyếu là cải tạo, nâng cấp, mở rộng, ngoại trừ một số tuyến giao thông nông thôn
Trang 11Khu vực phía Bắc mạng lưới giao thông phát triển khá nhanh góp phần khaihoang phục hóa, phân bổ lại dân cư Tuy nhiên, đến nay khu vực này đườnggiao thông còn khá thưa thớt, đường tỉnh chỉ có một vài tuyến độc đạo ô tô điqua, các tuyến nhánh đi vào các cụm dân cư chưa được xây dựng hết nên đã ảnhhưởng đến sự đi lại và việc tổ chức cuộc sống người dân nông thôn.
Hiện nay hầu hết các tuyến chính từ tỉnh xuống huyện và các tuyến vào cáckhu công nghiệp hệ thống cầu và đường đã được xây dựng đồng bộ về tải trọng.Tuy nhiên vẫn còn một số tuyến có các cầu tải trọng thấp, làm hạn chế rất nhiềutrong việc khai thác vận chuyển hàng hóa
Các tuyến giao thông vành đai biên giới trong nhiều năm qua tuy đã đượcđầu tư nhưng chủ yếu là các tuyến giao thông nông thôn, quy mô nhỏ, cầuđường chưa đồng bộ, đã ảnh hưởng đến việc phòng thủ quốc gia và chống buônlậu
Xây dựng giao thông nông thôn trong nhiều năm qua trở thành phong tràorộng lớn, kết hợp từ nguồn vốn ngân sách và đóng góp của dân cư Hiện nay có
156 trên tổng số 188 xã có đường ô tô đến trung tâm (chiếm 83%), còn 32 xãthuộc 7 huyện chưa có đường ô tô đến trung tâm bao gồm 18 tuyến đường vớitổng chiều dài 126 km và 140 cầu/6637md
Đầu tư cho ngành giao thông trong thời gian qua không ngừng tăng lên quacác năm Tuy nhiên nguồn vốn ngân sách cho việc duy tu bảo dưỡng được bố tríhàng năm còn thấp nên chất lượng đường mau xuống cấp Các chuyên gia kinh
tế khuyến cáo cần ưu tiên vốn cho duy tu bảo dưỡng hơn là đầu tư xây dựng mới
sẽ mang lại hiệu quả về mặt kinh tế - xã hội lớn hơn nhiều
Đánh giá khái quát chung hệ thống đường bộ trong thời gian qua được tỉnhquan tâm tập trung đầu tư nhưng nhìn chung còn chưa rộng khắp và chưa đồng
bộ, ảnh hưởng đến thu hút đầu tư phát triển kinh tế xã hội của tỉnh
Trong 10-15 năm qua, khi xây dựng đường ôtô đi qua khu vực nền đất yếuvới địa chất phức tạp, phân bố không đều như ở huyện Cần Đước, Cần Giuộcvới chiều dày lớp bùn sét yếu trung bình là 5 - 20m, thậm chí có khi đến 24-
Trang 1225m, thì đã có nhiều công trình lớn có các biện pháp xử lý đất yếu khác nhaunhư đường Tân Tập – Long Hậu sử dụng biện pháp bấc thấm, vải địa kỹthuật , nhưng chưa có đánh giá tổng hợp nào về tính hiệu quả kinh tế, kỹthuật, thi công của các giải pháp xử lý đó.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu kỹ lưỡng đặc điểm địa chất của khu vựcThạnh Hóa – Đức Huệ, với điều kiện địa chất yếu thì đâu là giải pháp đạt hiệuquả được lẫn kinh tế, kỹ thuật và thi công Những đặc điểm chung nhất cũngnhư những giải pháp xử lý nền đất đã được áp dụng ở các dự án trước để đề xuấtđược các giải pháp xử lý hợp lý với điều kiện địa chất và chiều cao đắp cũngnhư tính chất, qui mô xây dựng công trình là đề tài có tính khoa học và thực tiễncấp thiết
1.2 Tính thực tiễn:
Rà soát lại các giải pháp xử lý đất yếu dưới nền đắp để lựa chọn giải phápphù hợp nhất với điều kiện khu vực, có những hiệu chỉnh thích đáng đối vớibiện pháp xử lý
Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý khi xây dựng đường ôtô đắp qua đất yếu vớiđiều kiện địa chất khu vực huyện Cần Giuộc, sẽ góp phần nhanh chóng lựa chọnphương án xử lý hợp lý, cũng đồng nghĩa với việc rút ngắn được quá trình chuẩn
bị đầu tư cho một dự án đầu tư xây dựng
Nghiên cứu điều kiện địa chất công trình Tân Tập – Long Hậu, Cần Giuộc,Long An để đưa ra giải pháp xử lý nền đất yếu đạt được hiệu quả kinh tế, kỹthuật và thi công
2 Mục tiêu của đề tài:
- Giúp cho công tác thiết kế cấu tạo đảm bảo nhanh chóng và phù hợp
- Giúp mặt đường ô tô sẽ bền vững hơn theo thời gian
- Giúp tăng hiệu quả kinh tế
3 Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: Chủ đạo là phương pháp lýthuyết, kết hợp với số liệu thống kê thực tế và tính toán Dựa vào các công trình
Trang 13đã và đang được triển khai để phân tích, đánh giá, trên kết quả đó để đưa ranhững giải pháp xử lý khi xây dựng đường ôtô đắp trên đất yếu phù hợp với điềukiện cụ thể của khu vực nghiên cứu.
4 Kết cấu của luận văn: nội dung đề tài bao gồm:
Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Chương 1: Tổng quan chung về công tác xây dựng đường ô tô trên nền đất
yếu
Chương 2: Nghiên cứu, tính toán khi thiết kế và thi công đường ô tô trên
nền đất yếu
Chương 3: Khái quát chung về các tuyến đường đã và sẽ được xây dựng
trên khu vực huyện Cần Giuộc, Long An
Chương 4: Áp dụng tính toán đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu cho đoạn
tuyến Tân Tập – Long Hậu, Cần Giuộc, Long An
Tài liệu tham khảo:
Phụ lục tính toán:
5 Độ tin cậy của đề tài:
Đề tài dùng số liệu địa chất của các công trình có quy mô lớn đã hoànthành đưa vào khai thác, sử dụng các phương pháp tính ổn định và tính lún nềnđường đất yếu theo phần mềm phổ biến hiện nay đồng thời áp dụng theo quytrình thiết kế hiện hành Kết quả tính toán có so sánh với các dự án đã hoànthành nên có thể đủ độ tin cậy
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài xây dựng được giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp với loại đặcđiểm địa hình - địa chất đặc trưng cho khu vực xây dựng nền đắp trên tuyến TânTập – Long Hậu, Cần Giuộc, Long An
Giúp cơ quan chức năng, các đơn vị thiết kế lựa chọn giải pháp xử lý đấtyếu hợp lý ở khu vực Cần Giuộc, Long An nhằm sơ bộ được kinh phí đầu tư xâydựng công trình
Trang 14CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG
Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU1.1 Khái quát chung về nền đất yếu đối với công tác xây dựng đường ô tô: 1.1.1 Khái niệm đất yếu:
Định nghĩa và đặc trưng của nền đất yếu trình bày trong 22 TCN 262-2000
và TCXD 245 : 2000 “là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gầnbằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo cắt quả cắtnhanh không thoát nước từ 0.15 haN/cm2 trở xuống, gốc nội ma sát từ 00 đến
100 hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0.35 daN/cm2” Phầnlớn các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nền đất yếu theo sức khángcắt không thoát nước, Su, và trị số xuyên tiêu chuẩn, N, như sau:
- Đất rất yếu : su ≤ 12.5 kPa hoặc N ≤ 2
- Đất yếu : su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biếndạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng.Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nềnđất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình
mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tảicủa nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho côngtrình, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xâydựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánhgiá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất Do vậy việc đánh giá chínhxác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệmtrong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móngphù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa
Trang 15kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các
sự số, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu
1.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu
Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải
bé (0,5 - 1kg/cm2);
Đất có tính nén lún lớn (a>0,1cm2/kg); Hệ sô rõng e lớn (e>1,0);
Độ sệt lớn (B>1);
Môđun biến dạng bé (E<50kg/cm2);
Khả năng chống cắt (, c bé), khả năng thấm nước bé;
Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8,dung trọng bé
1.1.3 Các loại nền đất yếu thường gặp
- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng tháibão hòa nước, có cường độ thấp;
- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn(<200m) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;
- Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kếtquả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20-80%);
- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặthoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sangtrạng thái chảy gọi là cát chảy;
- Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô
bé, khả năng thấm nước, dễ bị lún sập
1.1.4 Sự phân vùng của đất yếu ở Việt Nam:
Trong những năm qua, thành tựu về công nghệ trong GTVT Việt Nam córất nhiều tiến bộ Những công trình như: hầm đường bộ qua đèo Hải Vân, cầu
Mỹ Thuận, QL1A, QL5, đường cao tốc TP HCM- Trung Lương, Đại lộ ThăngLong, tuyến Pháp Vân - Cầu Giẽ… đều sử dụng những công nghệ hiện đại, tiêntiến và đều nằm trong vùng đất yếu
Trang 16Tuy nhiên, xử lý nền đất yếu vẫn luôn là việc làm phức tạp và gây nhiềukhó khăn cho các đơn vị thiết kế và thi công công trình “Hiện nay, Việt Nam có
2 vùng đất yếu chủ yếu là châu thổ Bắc Bộ và Đồng bàng sông Cửu Long Vớivùng châu thổ Bắc Bộ, chiều sâu của nhiều vị trí đất yếu lên đến từ 15 - 28m.Với Đồng bàng sông Cửu Long còn lớn hơn, nhiều khi lên đến 35m Cả hai khuvực này đều nằm trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.Chính vì vậy, trong thời gian qua phải đầu tư rất nhiều tiền của để đầu tư pháttriển hạ tầng giao thông Việc phải xử lý nền đất yếu khiến cho tổng mức đầu tưcủa các dự án bị đội lên rất cao”
1.1.4.1 Nền đất yếu đồng bằng Bắc Việt Nam
Đồng bằng Bắc Việt Nam có diện tích khoảng 30.000km2, trong đó đồngbằng Bác Bộ chiếm khoảng 18.000km2 Bằng phẳng có cao độ 1-12m, trungbình 6-8m hơi nghiêng về phía đông Địa hình bị phân cắt bợi hệ thống sôngsuối, kênh mương chằng chịt Nhiều nơi thấy vết tích hố móng ngựa, đầm lầy,khu trũng bị úng nước
Nhìn chung, trầm tích hệ Thứ Tư ở đồng bằng cấu tạo từ 2 tầng lớn: tầngdưới - hạt thô (cuội, sỏi, sạn lẫn cát thô, cát vừa hay nhỏ, cát pha sét), tầng trên -hạt mịn (sét, sét pha cát, bùn và than bùn)
Nhóm đất yếu phân bố khắp khắp nơi gồm 2 loại bùn và than bùn:
a) Đất bùn
- Bùn đầm lầy ven biển (bm Q2IV, bmQm) hầu như bị phủ kín, nằm sátdưới đáy hay xen giữa các lớp sét biển (trừ vùng Phủ Lý, Ninh Bình lộ ra trênmặt đất) Bùn sét hay bùn cát màu xám đen, xám tro, chứa 20%-30% tạp chấthữu cơ thân, cành lá cây Chiều dày 2-15m có thể >15m
- Bùn nguồn gốc hồ (IQIV3) trong lòng hồ cạn hay đầm hồ như hồ Tây (HàNội), đầm Nậu, đầm Vạc, đồng sâu hải Bối (Vĩnh Phú), đồng sâu Hà Nam Ninh,
Cổ Định (Thanh Hóa), Can Lộc, Đức Thọ (Hà Tĩnh) và bùn bồi tích hiện đại(aQ3IV), sông - biển hỗn hợp (aQ3IV) Là loại bùn cát, bùn sét màu xám tro,chứa 10-20% tạp chất hữu cơ, chiều 0,2-1m, thường ở trạng thái chảy lỏng
Trang 17Bùn đầm lầy có nhóm hạt cát 13-20%, hạt bụi 40-45%, hạt sét 35-40%.Bùn sông - biển có nhóm hạt cát 25-35%, hạt bụi 30-35%, hạt sét 25-30%.
Chỉ tiêu cơ lý đất bùn cho trong bảng 1.1 Độ ẩm khá cao 50-60% tới 75%, =1,4-1,6
30-Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng bằng Bắc Việt Nam
)
a (cm 2 /kG )
Hóa
bmIQ IV2 46,71 1,70 1,13 2,69 97,5 1,27 37,3 26,4 8,12’ 0,09 0,18 bmQIII 61,85 1,63 1,12 2,70 98,6 1,69 52,5 29,6 5,00’ 0,06 0,14 Vinh bmIQ IV2 48,82 1,68 1,03 2,68 96,8 1,27 36,2 24,7 8,42’ 0,13 0,12
Than bùn có màu nâu đỏ, xám đen rất xốp và nhẹ Độ ẩm tự nhiên 140%, giới hạn chảy 70-80%, dung trọng khô 1,2-1,45g/cm2, tỉ trọng 1,5-1,6,
80-=2-10 đôi khi >10; =5-100, lực dính c=0,05-0,3kG/cm2 Than bùn có sứcchịu tải thấp, tính nén lún cao
Trang 18Sơ đồ phân khu địa chất công trình vùng đồng bằng Bắc Việt Nam đượcthấy trên hình 1.1 Đất yếu ở phụ khu 2b, phụ khu 3a.
Trị số trung bình chỉ tiêu cơ lý các lớp đất được cho trong bảng 1.2
1.1.4.2 Nền đất yếu đồng bằng sông Cửu Long:
Trầm tích Holoxen đồng bằng sông Cửu Long được phân chia thành 3 bậc:Bậc Haloxen dưới giữa QIV-1-2: cát màu vàng, xám tro, chứa sỏi nhỏ cùngkết vốn sắt, phủ trên tầng sét loang nổ Pleixtoxen hoặc đá gốc Bề dày tới 12m.Bậc Haloxen giữa QIV-2: bùn xét màu xám, sét xám xanh, xám vàng, bềdày 10-50m
Bậc Haloxen trên QIV-3: gốc trầm tích biển, sông biển hỗn hợp (mQIV-3)(mbQIV-3) là cát mịn, bùn sét hữu cơ, đầm lầy ven biển (mbQIV-3) gồm bùnsét hữu cơ, than bùn và bồi tích (AqIV=33): sét, cát pha sét chảy hoặc bùn sét
Bề dày 9-20m, trung bình 15m
Có thể chia vùng đồng bằng sông Cửu Long thành 3 khu vực ĐCCT:
a) Khu vực ven Thành phố Hồ Chí Minh, thượng nguồn Vàm Cỏ Tây, VàmCỏ Đông, rìa tây Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy Núi chạy tới ven biển
Hà Tiên, Rạch Giá, rìa đồng bằng Vũng Tàu đến Biên Hòa là khu vực đất yếu,
Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất chủ yếu trong bảng 1.2
Bảng 1.2: Đặc trưng cơ lý các lớp đất chủ yếu.
IV
amQ
Bùn sét pha
2 4 3
IV
ambQ
Bùn sét
1 2
IV
mabQ
Sét xámnâumaQ IV2
Trang 191.1.4.3 Đất yếu khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh thuộc loại địa hình đồng bằng bồi tụ cáctrầm tích phù sa cổ đến trẻ với các nguồn gốc sông, đầm lầy, sông - biển, vũngvịnh hỗn hợp Tầng trầm tích biến đổi khá lớn và phức tạp, chiều dày từ vài métđến hơn một trăm mét
Khu vực thành phố có thể chia ra làm 2 vùng:
a) Vùng cao phía bắc gồm Củ Chi, Hóc Môn, Gò Vấp, một phần các quận
1, 3, 5, 10, 12, Thủ Đức, Phú Nhuận, Tân Bình: phân bố trầm tích cổ Plextoxengồm có: sét, sét cát, cát mịn đến thô lẫn sỏi sạn có khả năng chịu tải tốt
b) Vùng đồng bằng thấp phía nam gồm toàn bộ các quận 2, 4, 6, 7, 8, 11,Bình Chánh, Nhà Bè và Cần Giờ; phân bố trầm tích trẻ Holoxen nguồn gốc sôngbiển đềm lầy gồm có: sét bùn, bùn á sét hữu cơ bão hòa nước, sét xám ghi xámxanh có nguồn gốc trầm tích tro núi lửa Bề dày từ 8 đến 30m, một số nơi 35mđến 40m
Trang 20Đất yếu hoàn toàn bão hòa nước và chưa cố kết, đang trong quá trình phânhủy, độ ẩm rất cao từ 50% đến trên 100%, dung trọng khô nhỏ <10kN/m3, độsệt Is>1, hệ số rỗng >1 (tới 2 đến 3), chỉ số nén lún Cc=0,5-1,5, môđun tổngbiến dạng E0-2=5-10kG/cm2.
Nước dưới đất trong tầng sét bùn, bùn á sét hữu cơ cách mặt đất từ 0,5 đến0,8m có quan hệ thủy lực với nước mặt, sông, đầm lầy và nước thải Nước bịnhiễm bẩn, nhiễm phèn, nhiễm mặn, có tính ăn mòn axit và sunfat cao đối vớimóng công trình Cần lưu ý là khi được cố kết hoặc xử lý cọc cừ, đất sẽ thoátnước và chặt hơn, nhưng khi nước bị tháo kiệt (mùa khô), tầng đất bị giảm thểtích tới giới hạn co và có thể làm sụp đổ toàn bộ móng đã xử lý
1.1.5 Công tác xây dựng nền đường ô tô trên đất yếu:
Nền đường là bộ phận chủ yếu của công trình đường Nhiệm vụ của nó làđảm bảo cường độ và ổn định của kết cấu mặt đường Nó là nền tảng của áođường; cường độ, tuổi thọ và chất lượng của nền đường Nền đường yếu, mặtđường sẽ rất lớn vào cường độ và độ ổn định của nền đường Nền đường yếu,mặt đường sẽ biến dạng, rạn nứt và hư hỏng mau Cho nên trong bất kỳ tìnhhuống nào, nền đường cũng phải có đủ cường độ và độ ổn định, đủ khả năngchống được các tác dụng phá hoại của các nhân tố bên ngoài Các yếu tố ảnhhưởng tới cường độ và độ ổn định của nền đường là tính chất đất của nền đường,như phương pháp đắp, chất lượng đầm lèn, biện pháp thoát nước và biện phápbảo vệ nền đường
Hiện tượng lún nền mặt đường là một hiện tượng khá phức tạp tổng hợpnhiều yếu tố tác động Trên cơ sở đặc điểm địa chất khu vực xây dựng cũng nhưbản thân công trình mà sử dụng một hoặc kết hợp nhiều giải pháp được áp dụngnhằm phòng tránh tối đa việc lún nền đường trình được xây dựng trên nền địachất yếu thì vấn đề đầu tiên cần giải quyết là các biện pháp đảm bảo không xảy
ra sự lún cố kết, lún sụt, mất ổn định mái dốc nền đường Do vậy, cần căn cứvào tình hình cụ thể của công trình, kết hợp với phương pháp thi công, kinh
Trang 21nghiệm của Tư vấn thiết kế, Nhà thầu, Chủ đầu tư…để đưa ra các giải phápnhằm xử lý sự lún nền đường một cách hiệu quả nhất.
Nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đắp trên đất yếu là một trongnhững công trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựngnền đắp trên đất yếu vẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối vớingười xây dựng, đặt ra nhiều vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêmtúc, đảm bảo sự ổn định và độ lún cho phép của công trình Nền đất yếu là nềnđát không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy khôngthể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năng chốngđỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tùy thuộc vào quy mô tải trọng bên trên.Khi thi công các công trình xây dựng gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộcvào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùngphương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm
độ lún, phương pháp đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình.Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựngtrên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giáchính xác được xác tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giảipháp xử lý nền móng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sựkết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết,giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng của công trình khi xây dựng trên nền đấtyếu
Ngành Giao thông đường bộ của Việt Nam từ những năm cuối thế kỷ XX
có những tiến bộ vượt bậc về số lượng, chiều dài, cấp các tuyến đường Trongquá trình phát triển, xuất hiện nhiều yêu cầu kỹ thuật; một trong những ván đề
đó là yêu cầu xử lý đất yếu nền đường
Việc xử lý nền đất yếu để khắc phục độ lún chênh lệch, trong các dự ángiao thông ở Việt Nam ngày càng được quan tâm do các nguyên nhân:
Trang 22- Các tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ ngày càng được nâng cấp với tốc độthiết kế cao hầu hết đều đạt >=60km/h (phổ biến là 80km/h), các trục đường caotốc độ đạt >=100k/h; do vậy yêu cầu êm thuận rất quan trọng.
- Các khu kinh và các đô thị lớn của Việt Nam chủ yếu tập trung tại cácvùng đồng bằng, ven biển, trong đó quan trọng nhất là vùng đồng bằng châu thổsông Cửu Long (miền Nam) và châu thổ sông Hồng (miền Bắc), và mật độđường giao thông, cầu cống lớn tại đây cũng rất cao Trong khi đó địa chất cáckhu vực này chủ yếu là bồi tích từ các con sông nên thường có nhiều lớn đấtyếu, có khu vực phía nam cực nam ven biển ở độ sâu 80m trị số SPT vẫn <20
- Thời gian thi công các dự án thường yêu cầu ngắn trong 2 – 3 năm; dovậy nếu không xử lý độ lún dư còn rất lớn (trước hết những năm 1990, thườngthời gian thi công kéo dài, nên sự chênh lệch lún xảy ra chậm) hoặc xảy ra mất
ổn định (trượt sâu hay trượt phẳng khi đang thi công hay khi khai thác)
Do vậy với tất cả các dự án giao thông hiện nay, vấn đề xử lý nền đất yếuđều được đặt ra
Dự án đường Tân Tập – Long Hậu nằm trên địa bàn huyện Cần Giuộc, nốigiữa 2 xã Tân Tập và Long Hậu nằm trong khu vực có nền địa chất yếu Do đóviệc điều tra, đánh giá địa chất nền đường để tính toán, lựa chọn ra phương pháp
xử lý nền đất yếu thích hợp là một trong những yêu cầu bức thiết hiện nay đốivới việc xây dựng dự án đảm bảo về chất lượng và tiến độ
1.2 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu của các nước trên thế giới và trong khu vực:
Trong 3 thập kỷ qua, các công nghệ mới về cải tạo đất yếu đã được pháttriển, đồng thời các Ban kỹ thuật TC9 “Gia cường đất” và TC17 “Cải tạo đất”của Hiệp Hội quốc tế về Cơ học đất và Địa kỹ thuật trong những năm qua đãhoạt động để phát triển công nghệ TC9 đã tổ chức 4 hội thảo chuyên đề về Giacường đất vào các năm 1988, 1992, 1996 và 2001 TC 17 tổ chức 5 hội thảo vớicác chuyên đề về:
+ Bơm trám, Gia cường đất và Vải địa kỹ thuật ở New Orleans năm 1992
Trang 23+ Bơm phụt và Gia cố sâu ở Tokyo, năm 1996
+ Làm chặt và Gia cố đất, tại London năm 1997
+ Cải tạo đất, Helsinki năm 2000
+ Bơm trám và Cải tạo đất, New Orleans, 2003
Các chuyên đề về cải tạo đất cũng được thảo luận tại các Hội thảo quốc tếlần thứ 13 ICSMFE, New Delhi, 1994, lần thứ 14 ICSMFE, Hamburg, 1997,15th ICSMFE, Istanbul, 2001, lần thứ 16 ICSMFE, Osaka, 2005, lần thứ 12ECSMGE, Amsterdam, 1999 và lần thứ 13 ECSMGE, Prague, 2003
Một công trình rất ấn tượng cần phải nhắc đến do CEN/TC 288 thực hiện là
đã xuất bản các tiêu chuẩn: EN 1536 Cọc khoan nhồi, EN 1537 Neo đất, EN
1538 Tường chắn trong đất; EN 12063 Tường cọc cừ, EN 12699 Cọc đóng, EN
12715 Bơm vữa; EN 12716 Bơm vữa cao áp Và một số các tiêu chuẩn khácđang được hoàn tất EN - Cọc mini; EN - Neo đất; EN - Gia cường đất đắp; vàbắt đầu chuẩn bị viết các tiêu chuẩn về Phương pháp trộn sâu, Thoát nước đứng,
và phương pháp rung sâu
Và hàng loạt các Hội thảo quốc tế về cải tạo đất đã được tổ chức ở Macau(1997), Singapure (1998; 2000), Kuala Lumpur (2002; 2004) và Coimbra(2005)
Thế giới đã thấy chiến lược khai thác qui hoạch các thành phố ở Nhật Bảnphát triển hầu hết dọc theo các vùng bờ biển trên địa tầng trầm tích - đất yếuphải gia cường xử lý bằng tất cả các biện pháp kỹ thuật tiên tiến nhất khi xâydựng nhà và công trình
Từ địa chất - địa chất thủy văn xấu hoàn toàn bất lợi trong công cuộc xâydựng mà Công ty TNHH NIPPON KAIKO ra đời với đội ngũ kỹ thuật chuyênnghiệp sâu về địa chất có 40 đơn vị cơ giới hạng nặng thi công đất và 19 Xínghiệp Khảo sát - Thi công, Văn phòng Tư vấn Thiết kế độc quyền trong lĩnhvực dịch vụ xử lý đất yếu trên toàn quốc (từ Tokyo, Yokohama, Nagoya, Oaka,Hirohima, Kyushu, Tohoku, đến Okinawa…) Thương hiệu NIPPON KAIKOnổi tiếng trên khắp nước Nhật với nhiều kinh nghiệm giá trị về giải pháp đường
Trang 24thoát nước đúng (SD) (thường là bấc thấm) và giải pháp làm chặt đất yếu (SCP)(thường bằng cọc cát, giếng cát, cọc xi măng đất trộn sâu dưới lòng đất bằngchấn động, gia tải tạm thời bằng tĩnh tải hoặc bệ phản áp…) Cả hai giải phápnày trên thực tế đều đem lại hiệu quả kinh tế hơn cả Với con số thống kê chođến cuối năm 1996 chỉ tính riêng sản lượng của Công ty đạt 15 triệu mét tổngchiều dài cọc trên đất liền và 40 triệu mét dưới đáy biển bằng phương phápđường thoát nước đúng, và bằng phương pháp làm chặt đất yếu đạt 6 triệu trênđất liền và 20 triệu dưới đáy biển Con số thành quả trên chứng minh công nghệthoát nước đứng và làm chặt đất tương đối đơn giản.
Phương pháp đường thoát nước đứng và làm chặt đất thường áp dụng trongxây dựng nền đất cần phát triển lún sớm hơn như công trình đê chắn sóng, tuyếnđường giao thông, đất đắp nền đường cầu dẫn, nền móng bể chứa chất lỏng, nềnbăng sân bay v.v Các công trình Dự án minh họa đã áp dụng hầu hết Hanneda,biển đảo càng Kobe, nhà máy nhiệt điện Matsura, đường ngầm ngày nay thuộcvịnh biển Tokyo ở tân đảo biển đã bị tàn phá Các phương pháp xử lý này được
áp dụng với tỷ lệ cao hầu hết rơi vào các Dự án có quy mô lớn Công ty có 3 tàukhoan biển sâu ở Hải ngoại đang triển khai xử lý nền đất yếu phía dưới móngcác khoa chứa Container - tại Singapore bằng phương pháp gia tải làm tăng độchặt (SCP)
1.3 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu tại Việt Nam:
Từ các khu vực châu thổ Bắc Bộ, Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung Bộ,đến đồng bằng Nam Bộ đều có những vùng đất yếu Trong lĩnh vực nghiên cứu
và xử lý nền đường đắp trên đất yếu trên các tuyến đường của Việt Nam, ngànhGTVT đã có nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công nghệ mới để xử lý hàngtrăm km đường bộ đắp trên đất yếu và đã thu được những kết quả bước đầu đầykhích lệ
Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cátlàm chặt đất kết hợp với việc chất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhấtnhưng vẫn đạt hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh Theo phương pháp
Trang 25này, người ta thường dùng giếng cát đường kính 50-60cm, được nhồi vào nềnđất yếu bão hòa nước đến độ sâu thiết kế để làm chức năng những kênh thoátnước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết nền đất yếu Do đó, phươngpháp này luôn phải kèm theo biện pháp gia tải trước để tăng nhanh quá trình cốkết Lớp đất yếu bão hòa nước càng dầy thì phương pháp giếng cát càng hiệuquả về độ lún tức thời Trong thực tế, phương pháp này đã được ngành GTVT
áp dụng phổ biến từ năm 1990 để xử lý nền đất yếu Công trình có quy mô lớnđầu tiên áp dụng giếng cát để xử lý nền đất yếu được triển khai trên đườngThăng Long - Nội Bài (Hà Nội) và đoạn Km 93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, HảiPhòng), sau này được áp dụng đại trà trên nhiều tuyến QL khác nữa, trong đó cóđường Láng - Hòa Lạc (Hà Nội), đường Pháp Vân - Cầu Giẽ…
Từ năm 1960 trở lại đây phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật được cácnước trên thế giới áp dụng rộng rãi trong xử lý đất yếu Đặc biệt từ những năm
1990 trở lại đây, các nước ASEAN đã áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6chức năng cơ bản, là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năngchịu tải của đất nền, làm lớp bảo vệ và ngăn nước Phương pháp sử dụng vải địa
kỹ thuật cũng đã được áp dụng lần đầu tiên tại Việt Nam từ cuối những năm 90của thế kỷ trên QL5, QL51, QL10 và đường Láng - Hòa Lạc (Hà Nội)
Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất - Vôi/xi măng (XM) là mộtcông nghệ mới được thế giới biết đến và áp dụng từ những năm 1970 nhưng đạtđược công nghệ hoàn chỉnh và phát triển mạnh mẽ phải tính từ những năm 1990trở lại đây Phương pháp cọc đất Vôi/XM có thể được chia ra làm 2 loại: phươngpháp trộn khôn, phun khô và phương pháp trộn phun ướt - mà thực chất phươngpháp này là phun vữa Đối với Việt Nam, công nghệ cọc đất - Vôi/XM lần đầutiên được Thụy Điểm chuyển giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào những năm1992-1994, sử dụng trong gia cường nền nhà công trình xây dựng dân dụng Tạinhiều nước trên thế giới, việc sử dụng công nghệ cọc đất - Vôi/XM cho gia cốnền đất yếu trong các dự án đường bộ, đường sắt đã cho hiệu quả rất cao Dovậy, nếu nghiên cứu để áp dụng cho các dự án đường bộ đắp trên nền đất yếu
Trang 26khu vực đồng bằng sông Cửu Long thì rất có thể sẽ là một trong các phươngpháp hiệu quả góp phần giải quyết tình trạng lún kéo dài và kém ổn định của nềnđường tại khu vực này.
Từ những năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần đầutiên công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳngđứng (PVD) kết hợp gia tộc tải trước đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thếgiới Tại Việt Nam, công nghệ mới bấc thấm này đã được sử dụng trong xử lýnền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5 trên đoạn Km 47 - Km 62 vào năm 1993,sau đó dùng cho QL 51 (TP Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu) và đường Láng - HòaLạc Từ 1999 - 2004, phương pháp này đã được sử dụng để xử lý đất yếu trongcác dự án nâng cấp và cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80… Theo báo cáo vềcác sự cố công trình nền đường ô tô xây dựng trên vùng đất yếu trong nhữngnăm gần đây, các vấn đề mắc phải của nền đường đắp trên đất yếu trong thờigian qua ở Việt Nam chủ yếu dưới dạng nền đường bị lún rụt - trượt trồi và ởdạng lún kéo ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường - trượt trồi và ởdạng lún kéo dài ảnh hưởng lớn đên chất lượng khai thác đường Gần đây nhất,nhiều đoạn nền đường đắp trên đất yếu tuyến Pháp Vân - Cần Giẽ trên QL1A(đoạn cửa ngõ Hà Nội), mặc dù đã được xử lý và không xuất hiện các vết nứtnhưng biến dạng lún vẫn còn kéo dài Theo số liệu đo đạc quan trắc cho thấy,sau một năm đưa vào khai thác, nền vẫn lún thêm khoảng 40-60cm, ảnh hưởnglớn đến khai thác
Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi ápdụng thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng Do đó, căn cứvào điều kiện cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương phápthi công và kinh nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháphợp lý nhất Tiêu chuẩn cho phép lún của nền đường ô tô sau khi đưa đường vàokhai thác cũng cần phải được xem xét theo quan điểm kinh tế - kỹ thuật Trong
đó, phải lựa chọn và so sánh theo các quan điểm hoặc là sử dụng các biện phápđắt tiền để tăng nhanh độ lún tức thời hoặc là hãy chấp nhận một độ lún nhất
Trang 27định bằng việc sử dụng các biện pháp rẻ tiền và đơn giản hơn để rồi sau đó chothông xe và theo thời gian tiến hành bù lún bằng rải bù lớp mặt đường Thực tế
đã cho thấy, nếu lún nhiều mà không nứt, không xảy ra truộc trồi thì việc tổchức kịp thời rải bù mặt đường cũng sẽ không gây ảnh hưởng gì lớn đến khaithác
Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòihỏi công tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công phu
Để xử lý đất yếu đạt hiệu quả cao cũng phải có yếu tố tay nghề thiết kế và bềdày kinh nghiệm xử lý của tư vấn trong việc lựa chọn giải pháp hợp lý
Những năm trở lại đây, rất nhiều giải pháp mới xử lý nền đất yếu đượcnghiên cứu và áp dụng như: cọc đất xi măng phương pháp trộn khô, ướt; bấcthấm thay ngang tầng đệm cát; cọc cát đầm chặt; sàn giảm tải cho đoạn đườngđầu cầu; hút chân không… Những phương pháp này cũng đã đem lại hiệu quảcao trong công tác xử lý nền đất yếu hiện nay
* Các công trình có nền móng đất yếu đã được xử lý ở Việt Nam:
Trong những năm vừa qua các công trình giao thông được nâng cấp cải tạo
và xây dựng mới, cùng với sự phát triển công nghệ, các dự án xây dựng giaothông đã áp dụng hầu hết các phương pháp trên thế giới để xử lý nền đất yếunhư:
- Quốc lộ 1A: sử dụng cọc cát, bệ phản áp (đầu cầu Phù Đổng), bấc thấm,vải địa kỹ thuật (đoạn Cà Mau - Năm Căn)…
- Quốc lộ 5: bấc thấm kết hợp vải địa tầng kỹ thuật, tầng đệm cát, vétbùn…
- Quốc lộ 18, 10: cọc cát, tầng đềm cát kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm
- Dự án đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1): thay đất yếu, làm rãnh ngầm hạmực nước ngầm, thả đá hộc (Km89 - Km92)
- Dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương: cầu cạn, vét bùn thay đất,giếng cát, bấc thấm, sàn giảm tải
Trang 28- Những công nghệ mới như cọc xi măng - đất áp dụng để xử lý nền móngsân bay Trà Nóc (TP Cần Thơ), đường vào khu khí đện đạm Cà Mau.
- Hút chân không áp dụng để xử lý nền móng nhà máy khí điện đạm CàMau
Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làmphong phú các phương pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng nền đườngqua vùng địa hình có địa chất yếu từ đó có cơ sở lựa chọn những biện pháp tối
ưu để áp dụng cho các công trình xây dựng một cách có hiệu quả
1.4 Giới thiệu chung về một số phương pháp gia cố nền đất yếu hiện nay thường áp dụng:
a) Mục đích:
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cảithiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rõng, giảm tính nénlún, tăng độ chặt, tăng trị số môđun biến dạng, tăng cường sức chống cắt củađất…
Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấmcủa đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp
b) Các biện pháp xử lý nền thông thường:
+ Phương pháp thay nền: Đây là một phương pháp ít được sử dụng, đểkhắc phục vướng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nềnđất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ họccao như làm gối cát, đệm cát Phương pháp này đòi hỏi kinh tế và thời gian thicông lâu dài, áp dụng được với mọi điều kiện địa chất Bên cạnh đó cũng có thểkết hợp cơ học bằng phương pháp nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đấtmùn xốp
+ Các phương pháp cơ học: Là một trong những nhóm phương pháp phổbiến nhất, bao gồm các phương pháp làm chặt bằng sử dụng tải trọng tĩnh(phương pháp nén trước), sử dụng tải trọng động (đầm chấn động), sử dụng cáccọc không thầm, sử dụng lưới nền cơ học và sử dụng thuốc nổ sâu, phương pháp
Trang 29làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc cát, cọc xi măng đất, cọc vôi…),phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát… để gia cố nền bằng cáctác nhân cơ học Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đấtcát hoặc đất sỏi như dùng máy đầm rung, đầm lăn Cọc không thấm như cọc tre,cọc cừ tràm, cọc gỗ chắc thường được áp dụng với các công trình dân dụng Sửdụng hệ thống lưới nền cơ học chủ yếu áp dụng để gia cố đất trong các côngtrình xây mới như đường bộ và đường sắt Sử dụng thuốc nổ sâu tuy đem lạihiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng không thích hợp với đất sét và đòi hỏitính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.
+ Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phươngpháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm…
+ Phương pháp nhiệt học: Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kếthợp với một số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép Sử dụngkhí nóng trên 8000 để làm biến đổi đặc tính lý hóa của nền đất yếu Phươngpháp này chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét hoặc đất cát mịn.Phương pháp đòi hỏi một lượng năng lượng không nhỏ, nhưng kết quả nhanh vàtương đối khả quan
+ Các phương pháp hóa học: Là một trong các nhóm phương pháp đượcchú ý trong vòng 40 năm trở lại đây Sử dụng hóa chất để tăng cường liên kếttrong đất như xi măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa… hoặc một số hóachất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa Phương pháp xi măng hóa và sử dụngcọc xi măng đất tương đối tiện lợi và phổ biến Trong vòng chưa tới 20 năm trởlại đây đã có những nghiên cứu tích cực về việc thâm cốt cho cọc xi măng đất
Sử dụng thủy tinh ít phổ biến hơn do độ bền của phương pháp không thực sựkhả quan, còn điện hóa rất ít dùng do đòi hỏi tương đối về công nghệ
+ Phương pháp sinh học: Là một phương pháp mới sử dụng hoạt động của
vi sinh vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nước úng trong vùng địachất công trình Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời gian thicông tương đối dài, nhưng lại được khá nhiều ủng hộ về phương diện kinh tế
Trang 30+ Các phương pháp thủy lực: Đây là nhóm phương pháp lớn như là sửdụng cọc thấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử dụngbơm chân không, sử dụng điện thẩm Các phương pháp phân làm hai nhómchính, nhóm một chủ yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi hỏimột lượng tương đối thời gian và còn khiêm tốn về tính kinh tế Nhóm hai ngoàimục đích trên còn muốn mượn lực nén thủy lực để gia cố đất, nhóm này đòi hỏicao về công nghệ, thời gian thi công giảm đi và tính kinh tế được cải thiện đángkể.
+ Ngoài ra, còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗnhợp, đâm xuyên, bơm cát…
*/ Các giải pháp xử lý nền đất yếu:
1.4.1 Đắp theo giai đoạn và gia tải tạm thời
1.4.1.1 Đắp theo giai đoạn
Nguyên lý đắp theo giải đoạn: Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rấtthấp, để đảm bảo cho nền đường ổn định cần áp dụng biện pháp tăng cường độcủa nó bằng đắp đất từng lớp một, chời cho đất nền cố kết, sức chịu cắt tăng lên,
có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp đất từng lớp một, chờ chođất từng lớp một, chờ cho đất nến cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả năng chịuđược tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo
Đây cũng là biện pháp xử lý đơn giản nhất nhưng thời gian thi công kéo dài
và bị không chế bởi thời gian chờ cho phép phụ thuộc vào cách tính toán dự báo
cố kết U=f(t)
Trang 31Hình 1.1: Đắp đất theo giai đoạn
1.4.1.2 Gia tải tạm thời
Nguyên lý gia tài tạm thời: Là đắp trên nền đất yếu một tải trọng lớn để épnước ra, đẩy nhanh quá trình lún Đây là phương pháp cho phép đạt được một cốkết yêu cầu một thời gina ngắn hơn
Phạm vi áp dụng của phương pháp: Gia tài này phải phù hợp với điều kiện
ổn định của nền đắp Phương pháp này chỉ nên dùng khi chiều cao tới hạn caohơn nhiều so với thiết kế Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểmtoán sự ổn định của nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước trước và theodõi khống chế tốc độ đắp phần đắp gia tải trước, nếu khống rất đễ xảy ra mất ổnđịnh trong quá trình đắp Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường đượckết hợp với giải pháp bệ phản áp
Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp, vì tận dụng vật liệu đắpđường để gia tải Nhưng có nhược điểm thời gian đắp kéo dài
Giải pháp gia tải trước thông thường được dùng kết hợp với các giải phápthoát nước thẳng đứng như giếng cát, bấc thấm Ở nước ta, đã áp dụng giải phápgia tải trước tại một số đoạn trên QL1A như đoạn Hà Nội - Lạng Sơn, dự án
Trang 32QL10, QL37…một số đoạn đường đầu khi lớp đất yếu móng và 1 số dự án dândụng (như rạp xiếc Trung Ương, viện nhi Thụy Điển, trường ĐH Bách khoa).
Hình 1.2: Phương pháp gia tải tạm thời: gia tải ∆H được lấy đi ở thời điểm mà t độ lún cuối cùng S, dưới tác dụng của nền đắp chiều cao H
1.4.2 Thay đất và bệ phản áp
1.4.2.1 Biện pháp thay đất
Nguyên lý và phạm vi sử dụng: Giải pháp thay đất là đào bỏ lớp đất yêu vàthay bằng đất tốt hay cát (cát hạt thô hat cát hạt mịn) Thường thay đất với chiềusâu 1m-3m Giải pháp thường sử dụng khi lớp đất yếu nằm sát mặt đất thiênnhiên, không dầy và chiều cao đất lắp không lớn (thường từ 1.5-3m) Nếu thaybằng cát trung và thô sẽ còn tác dụng thoát nước
Theo các kết quả nghiên cứu thì trong cùng một lớp đất yêu tỉ lệ giảm được
độ lún (trị số giảm lún so với độ lún tổng cộng) sẽ bằng khoảng 1,1 ÷ 1,3 lần tỉ
lệ đào thay đất (chiều sâu thay đất so với chiều sâu vung gây lún) Ngoài ra nhờgiảm chiều dài đường thấm đào thay đất cũng góp phần tăng nhanh độ lún cố kếttừ đó giảm thời gian chờ lún
Ưu nhược điểm:
Trang 33+ Nhược điểm quan trọng của công nghệ thay đất chính là giải quyết vấn
đề bãi thải đất đổ đi vì đòi hỏi cần diện tích bãi lớn
+ Không có tác dụng khi lớp địa chất yếu nằm sâu, hay dày
Hình 1.3: Xử lý nền bằng biện pháp thay đất
Các dự án đã sử dụng phương pháp và hiệu quả:
Hầu hết các dự án đường trên vùng đồng bằng hay trung du đều sử dụnggiải pháp này, như QL5A, phần cạp mở rộng trên gói thầu từ Km0-Km46; QL38(đoạn Hải Dương - Bắc Ninh), dự án mở rộng QL1A, một số đoạn trên đườngcao tốc Lào Cai-Nội Bài qua vùng trung du…
1.4.2.2 Bệ phản áp
Trang 34Nguyên lý của giải pháp: Giải pháp phản áp là đắp đất cạnh ta luy với chiềucao thấp hơn nền đường tạo nên khối phản áp, để chống lại khối gây ra trượt (về
lý thuyết hiện tượng trượt xảy ra khi mô men gây trượt lớn hơn mô men chốngtrượt; khối phản áp dẽ đặt trong vùng chống trượt)
Ưu nhược điểm
- Ưu điểm: Giải pháp này có tác dụng chống trượt sâu, được dùng phổ biếntrong hầu hết các dự án Giao thông, kết hợp đồng thời với giải pháp khác nhưthay đất bấc thấm, giếng cát,…hay dùng tại các đoạn sát đầu cầu hay cống hộp,đắp cao, thi công nhanh Với một số cầu cao, còn phải dùng phản áp đặt trước
mố, để chống trượt dọc cầu
- Nhược điểm của bệ phản áp: Đó là không giảm được thời gian lún cố kết
và không những không giảm được độ lún mà còn tăng thêm độ lún (do thêm tảitrọng của bệ phản áp ở hai bên) Ngoài ra còn có nhược điểm là khối lượng đắplớn và diện tích chiếm dụng lớn Giải pháp này cũng không thích hợp với cácloại đất yếu là than bìn và bùn sét
Hình 1.4: Bệ phản áp
Trang 35Các dự án đã sử dụng phương pháp bệ phản áp: giải pháp xử lý đất yếubằng bệ phản áp đã được áp dụng rất phổ biến ở VN trong xây dựng giao thôngkết hợp với các giải pháp khác (như bấc thấm, giếng cát, thay đất…) TD: TuyếnQL1A (ác đoạn đường đầu cầu), tuyến đường ven sông Lam (Nghệ An), tuyếnN2… Hiện nay các đoạn tuyến này chưa có số liệu đánh giá cụ thể.
1.4.3 Dùng vải, lưới địa kỹ thuật
Nguyên lý của giải pháp: Dùng vải, lưới địa kỹ thuật làm cốt tăng cường
ở đáy nền đắp, khu vực tiếp xúc giữa nền đắp và đất yếu Do bố trí cốt như vậykhối trượ của nền đắp nếu xảy ra sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng thêmmức độ ổn định cho nền đắp Tùy theo lực kéo tạo ra lớn hay nhỏ chiều cao đắp
an toàn có thể vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh nhiều hay ít
Hình 1.5: Vải địa kỹ thuật
Giải pháp dùng vải địa kỹ thuật trong xử lý nền đất yếu có 2 tác dụng:Tác dụng ngăn cách: Để ngăn cách giữa các lớp địa chất không trộn lẫnkhi thi công hay khai thác, cân có 1 lớp vải địa kỹ thuật (ĐKT) không dệt cócường độ chịu kéo thấp (12Kg/m) đặt trên lớp địa chất phía dưới sau đó đắp cácvật liệu tốt phía trên
Tác dụng chống mất ổn định: Khi đất bị trượt xuất hiện các mặt trượt, đểchống lại khả năng gây trượt, người ta rải 1 hay nhiều lớp vải địa kỹ thuật dệt có
Trang 36khả năng chịu kéo lớn (>100Kg/m) nằm ngang trong phạm vi cung trượt, đểchống lại lực cắt khi mất ổn định.
Ưu nhược điểm của giải pháp:
- Ưu điểm: Lợi ích khi sử dụng vải địa kỹ thuật chủ yếu là để tăng ổn địnhcủa nền, giữ được tốc độ lún đều của các lớp đất, đặc biệt trong vùng chuyểntiếp Vải địa kỹ thuật có thể làm tăng độ bền, tính ổn định cho các tuyến đường
đi qua những khu vực có nền đất yếu như đất sét mềm, bùn, than bùn…
- Nhược điểm: Giải pháp này được sử dụng đồng thời với các giải phápkhác trong một số dự án xử lý nền đất yếu, khi xử lý xong nhưng vẫn mất ổnđịnh do trượt sâu, giải pháp này không có tác dụng đẩy nhanh độ lún
Hình 1.6: Bố trí vải địa kỹ thuật để tăng cường chống trượt
cho thân nền đường
Các dự án đã sử dụng phương pháp
Thực tế trong xây dựng giao thông ở nước ta, đã áp dụng vải ĐKT tại cáccông trình như: Đường cao tốc TP Hồ Chí Minh - Trung Lương; Các đoạnđường nối Bình Thuận - Chợ Đêm, Tân Tạo - Chợ Đêm, QL1A, đoạn Pháp Vân
- Cần Giẽ, QL18, QL10, QL5, Tuyến N2, Láng - Hòa Lạc, Đường Bắc ThăngLong - Nội Bài…
Xu thế phát triển của giải pháp này là sử dụng các loại lưới vải địa kỹthuật để tăng ma sát giữa đất yếu và lưới (có lợi cho việc tạo ra lực kéo), thậmchí người ta đã sử dụng cả tầng đệm đáy bằng một lớp lồng cao 1m, các lồngnày bằng lưới địa kỹ thuật kết cấu mạng tổ ong hoặc bằng lưới ô vuông Polime
Trang 37móc chặt với nhau sau đó đổ chặt sỏi cuội, đá vào trong các lồng đó Khi đắpnền đắp cả khối lồng đá này chòm vào trong đất yếu tạo ra tác dụng chống lại sựphá hoại trượt trồi.
1.4.4 Giải pháp đóng cọc tre hay cừ tràm
Cọc tre và cọc tràm là giải pháp công nghệ mang tính truyền thống để xử
lý nền cho công trình có tải trọng nhỏ trên nền đất yếu, nền đất luôn luôn ở trạngthái ẩm ướt
Nguyên lý và phạm vi sử dụng: Giải pháp đóng cọc tre tươi dài 2-3.5mmật độ 16-25 cọc/m2 (ở miền Bắc) và cừ tràm dài 3-5m mật độ 16 cọc/m2 (ởmiền Nam) và gần đây có cọc bạch đàn dài 5-7m mật độ 9 cọc/m2 (cả 2 miền)trên phủ 1 lớp cát Phương pháp này được sử dụng khi lớp đất yếu nằm gần mặtđất thiên nhiên, không dày và chiều cao đất đắp không quá lớn, yêu cầu đất bùnyếu, phải bão hòa nước quanh năm (nếu có nước các cọc này có thể tồn tại nhiềunăm, nhưng nếu khô, cọc sẽ bị mục, mối) Giải pháp này có thể coi như thay 1lớp đất trong phạm vi cọc do đất bị thu nhỏ thể tích, tăng cường độ và bản thâncọc cũng làm cứng đất
Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Không cần thời gian chờ cố kết, sua khi đóng cọc có thể đắp nền được ngay.+ Giải pháp thi công đơn giản, thiết bị chủ yếu là máy đào (để ấn cọc), cóthể dùng nhân lực đóng bằng vồ, không cần thiết bị đầm lèn Có thể đẩy nhanhtiến độ xây dựng
+ Không cần đào hố móng, nhất là khi đào thành hố móng không ổn định
- Nhược điểm:
+ Không có tác dụng khi lớp địa chất yếu nằm sây, hay dầy
+ Với những khu vực hiếm vật liệu làm cọc, giá thành có thể đắt
Các dự án đã sử dụng phương pháp và hiệu quả
Giải pháp này đã được cha ông dùng từ xưa để gia cố đất, dùng phổ biếnvới móng nhà, móng cống (toàn bộ móng cống trên QL5A từ Km46 - cuối
Trang 38tuyến); trong những năm 1990 trở lại đã áp dụng cho đường TL351 Hải Phòng
-Đồ Sơn dùng cọc trên các đoạn mở rộng có nền đất yếu; toàn bộ đoạn QL5Akéo dài đến cảng Đình Vũ Nói chung các dự án sử dụng giải pháp này tốt chođến nay chưa có sự cố gì
Đoạn gần đê trên QL5A kéo dài, tại đó đắp tới 8-9m, do vậy có hiệntượng nền mất ổn định gây trượt trồi, xử lý bằng cách đắp phản áp
1.4.5 Sử dụng các phương tiện thoát nước thẳng đứng
Nhờ có bố trí các phương tiện thoát nước theo phương thẳng đứng (giếngcát hoặc bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụngcủa tải trọng đắp sẽ có điều kiện để thoát nhanh (thoát theo phương nằm ngang
ra giếng cát hoặc bấc thấm rồi theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên) Tuy nhiên,
để đảm bảo phát huy được hiệu quả thoát nước này thì chiều cao nền đắp tốithiểu nên là 4m (nếu không đỉ phải đắp gia tải theo tính toán)
1.4.5.1 Giải pháp thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm
Nguyên lý và phạm vi sử dụng
Một trong những giải pháp chính để tăng cường độ của đất nền yếu là làmgiảm hàm lượng nước chứa trong đất bằng cách cắm vào trong đất yếu một vậtliễu dẫn nước tốt như bấc thấm, cột cát; trên phủ lớp cát đệm để thoát nướcngang (gần đây dùng bấc thấm đặt ngang để tăng khả năng thoát nước ngang)
Bấc thấm làm bằng vật liệu tổng hợp có khả năng dẫn nước tốt (nên gọi làbấc thấm), dùng máy cắm bấc thấm ấn bấc thấm xuống Chiều dài của bấc thấmthông thường từ 10-20m, gần đây có thể tới 28-30m Bấc thấm có các tính chấtvật lý đặc trưng sau:
- Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoàivào lõi chất dẻo
- Lõi chất dẻo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra ngoàikhỏi nền đất yếu bão hòa nước
Bấc thấm được sử dụng phổ biến trong vùng có đất yếu dày và sâu (cómột số tài liệu khuyến cáo không nên dùng trong đất bùn có hàm lượng chất hữu
Trang 39cơ cao, do các sợi hữu cơ bị hút và bấc thấm, làm tắc đường dẫn nước, tuy nhiênvấn đề này chưa được kết luận), không dùng khi phía trên lớp đất yếu là đấtcứng, không ấn được cần dẫn bấc thấm.
Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Sử dụng trong vùng có đất yếu dày, nằm sâu
+ Thiết bị thi công tương đối đơn giản, thường cải tiến từ máy đào, cầncẩu thủy lực
+ Tiến độ thi công nhanh (hơn giếng cát)
+ Giá thành rè hơn giếng cát
+ Tiết kiệm được khối lượng đào đắp (nếu thay đất), giảm được chi phívận chuyển
- Nhược điểm:
+ Không có tác dụng thay đất như giếng cát hay cọc cát
+ Dùng kém hiệu quả khi lớp đất yếu là bùn hữu cơ (vấn đề này đangnghiên cứu)
+ Chiều sâu cắm bấc thấm sâu hạn chế hiệu quả thoát nước, do bấc có thể
bị thay biến hình, không thẳng, có thể bị đứt, nếu bấc dài >20m
+ Phương pháp xử lý này vẫn còn nhiều tồn tại như còn nghi ngờ khôngđảm bảo liên tục dưới biến dạng lớn
Trang 40Hình 1.7: Thi công bấc thấm
Các dự án đã sử dụng phương pháp và hiệu quả
Bấc thấm được bắt đầu sử dụng ở Việt Nam vào cuối những năm 1980cho dự án xây dựng trường ĐH Hàng Hải Bắt đầu sử dụng cho ngành GT vàonăm 1994 cho cầu Đồng Niên và Phú Lương (dự án nâng cấp QL5A) do Công tyxây dựng của Đài Loan thi công, và sau đó sử dụng phổ biến cho ngành Giaothông tại các dự án nâng cấp đường, chủ yếu cho các dự án nằm trong đồngbằng sông Hồng, sông Cửu Long và các dự án ven biển Công nghệ mới xử lýđất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) kết hợp giatải trước đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới Công nghệ bấc thấmnày đã được sử dụng trong xử lý nền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5A trênđoạn Km 47 - Km 62 vào năm 1993, sua đó dùng cho QL51 (TP Hồ Chí Minh
đi Vũng Tàu) và đường Láng - Hòa Lạc
+ Năm 1997 xảy ra sự cố đường đầu cầu vượt đường sắt (dự án cầuHoàng Long); sử dụng bấc thấm để gia cố nền đất yếu, khi đắp đến 6m, toàn bộđoạn nền dài gần 100m bị trượt sâu, nguyên nhân khi thiết kế chiều dầy lớp cátđệm thoát nước 1m bị lún toàn bộ trong nền đất thiên nhiên, nên không thoátđược nước, mặt khác đoạn này nằm trên con sông chết, nên địa chất rất xấu,nhưng khảo sát các lỗ khoan quá thưa, nên không phát hiện được, sau phải xử lýbằng giếng cát và đắp bệ phản áp hai bên đường Do thay đổi này dự án phải tốnthêm gần 10 tỷ đồng và phải thêm 1 nhịp cầu Hoàng Long
+ Năm 1998 hai đầu cầu Đồng Niên Km49+300 ÷ Km49+900 QL5 xử lýbằng bấc thấm sâu 17-19m, dự báo theo tính toán: lún tổng công cộng S=1,7m,lún thực tế đến tháng 4/1998 là 2,64-3,3m Khắc phục bằng cách liên tục rải bêtông nhựa bù phụ, từ tháng 4/1998 vẫn còn tiếp tục lún (chưa có số liệu cập nhậttiếp)
+ Hai đầu cầu Phú Lương: đắp cao 10-12m, xử lý bấc thấm, lún trong thờigian đắp (cm) (cả đắp gia tải) 222,2cm-205,4cm (trong cả thời gian đắp và chờtrước khi đưa vào khai thác), lún sau khi đưa vào khai thác: 10,7-17cm sau 12
