Nghiên cứu, đánh giá xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm cho dự án cao tốc trung lương mỹ thuận luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý củ

TRƯƠNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-

HỒ HỮU TÀI

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẤC THẤM CHO DỰ ÁN CAO TỐC

TRUNG LƯƠNG – MỸ THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP Hồ Chí Minh - Năm 2019

TRƯƠNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-

HỒ HỮU TÀI

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẤC THẤM CHO DỰ ÁN CAO TỐC

TRUNG LƯƠNG – MỸ THUẬN

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 60.58.02.05

Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS LÊ VĂN BÁCH

TP Hồ Chí Minh - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Đây là bản luận văn thạc sĩ của học viên Hồ Hữu Tài báo cáo kết quả nghiên cứu do PGS.TS Lê Văn Bách Bộ môn Đường bộ Trường Đại học Giao thông Vận tải hướng dẫn

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tôi thực hiện và chưa từng được công bố ở bất cứ nơi nào Những kết quả nghiên cứu và phát hiện mới trên cơ sở phân tích số liệu và tham khảo các tư liệu, dự án, giáo trình và đề tài nghiên cứu đã được công bố của các nhà khoa học trong và ngoài nước

Để hoàn thiện luận văn này, một số kết quả trích dẫn được tham khảo của các tác giả liên quan

Học viên

Hồ Hữu Tài

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luân văn với đề tài ―Nghiên cứu, đánh giá xử lỹ nền đất

yếu bằng phương pháp bấc thấm cho dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận‖ học viên đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều và vô cùng quý báu của

các thầy cô trong Khoa đã giảng dạy, trang bị và hướng dẫn tận tình cho học viên

Học viên xin chân thành cảm ơn:

Thầy PGS.TS Lê Văn Bách Bộ môn Đường bộ Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn, động viên và cung cấp cho học viên những kiến thức vô cùng ý nghĩa để học viên hoàn thành luận văn này

Ban giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải, các thầy cô đã giảng dạy lớp Xây dựng đường ô tô và đường thành phố đã tạo điều kiện cho học viên trong suốt quá trình học tập

Cảm ơn các bạn các anh chị đồng nghiệp tại Dự án cao tốc Trung Lương- Mỹ Thuận đã giúp học viên có thêm những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để học viên thực hiện luận văn này

Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành luận văn với kết quả tốt nhất nhưng do thời gian, sự hiểu biết và kinh nghiệm chưa có nhiều nên không tránh khỏi những khiếm khuyết Rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô bạn

bè và đồng nghiệp

Một lần nữa học viên xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Hồ Hữu Tài

MỤC LỤC Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT x

PHẦN MỞ ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài: 1

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

IV Phương pháp nghiên cứu 3

V Kết cấu của luận văn: 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 4

1.1 Khái quát chung về nền đất yếu đối với công tác xây dựng đường ô tô: 4

1.1.1 Khái niệm đất yếu: 4

1.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu 5

1.1.3 Các loại nền đất yếu thường gặp 5

1.1.4 Sự phân vùng của đất yếu ở Việt Nam: 5

1.2 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu của các nước trên thế giới và trong khu vực: 12

1.3 Tình hình xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu tại Việt Nam: 13

1.4 Giới thiệu chung về một số phương pháp gia cố nền đất yếu hiện nay thường áp dụng: 17

1.4.1 Đắp theo giai đoạn và gia tải tạm thời 18

1.4.2 Thay đất và bệ phản áp 20

1.4.3 Dùng vải, lưới địa kỹ thuật 22

1.4.4 Giải pháp đóng cọc tre hay cừ tràm 24

1.4.5 Sử dụng các phương tiện thoát nước thẳng đứng 25

1.4.6 Giải pháp dùng cọc đất gia cố xi măng, vôi 34

1.4.7 Giải pháp sàn giảm tải 37

1.4.8 Một số giải pháp khác đã dùng ở Việt Nam 39

1.5 Kết luận: 42

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM 43

2.1 Các yêu cầu khi thiết kế đường ô tô trên nền đất yếu: 43

2.1.1 Các yêu cầu về sự ổn định: 43

2.1.2 Các yêu cầu về lún: 44

2.1.3 Yêu cầu quan trắc lún: 45

2.1.4 Xác định các tải trọng tính toán 45

2.2 Các vấn đề về ổn định và viêc tính toán ổn định cho nền đường: 46

2.3 Các vấn đề về lún và viêc tính toán lún đối với nền đường: 49

2.4 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm và vải địa kỹ thuật: 53

2.4.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm: 53

2.4.2 Ưu - nhược điểm của bấc thấm 56

2.5 Tính toán thiết kế bấc thấm 57

2.5.1 Cơ sở tính toán thiết kế bấc thấm 57

2.6.Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả kỹ thuật xử lý nền bằng bấc thấm 65

2.6.1 Ảnh hưởng của cấu trúc nền đất 65

2.6.2 Ảnh hưởng của lượng gia tải trước 65

2.6.3 Ảnh hưởng của đới xáo động và phá hoại 65

2.6.4 Ảnh hưởng sức cản của giếng 66

2.6.5 Ảnh hưởng của sơ đồ bố trí bấc thấm 66

2.6.7 Ảnh hưởng của các thông số tới thời gian cố kết 67

2.6.8 Hệ số cố kế ngang 67

2.6.9 Ảnh hưởng của việc lựa chọn thiết bị tiêu nước 68

2.7.Thiết kế gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm 69

2.7.1.Thiết kế đệm cát trên đầu bấc thấm 69

2.7.2.Thiết kế chiều sâu cắm bấc thấm 69

2.7.3.Thiết kế khoảng cách cắm bấc thấm 70

2.7.4.Dự báo độ lún cố kết của nền đất yếu khi dùng bấc thấm 70

2.7.5.Thiết kế hệ thống quan trắc 71

2.7.6.Tính toán lượng gia tải trước 72

2.7.7.Tính toán lượng bù lún 73

2.8 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật: 73

2.9 Kết luận chương 2: 74

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẤC THẤM CHO DỰ ÁN CAO TỐC TRUNG LƯƠNG - MỸ THUẬN 76

3.1 Giới thiệu về dự án Trung Lương _ Mỹ Thuận: 76

3.1.1 Giới thiệu về dự án 76

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu: 77

3.1.3 Các căn cứ pháp lý: 77

3.1.3 Hệ thống qui trình, qui phạm áp dụng: 78

3.1.4 Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật: 78

3.1.5 Địa tầng đoạn nghiên cứu: 79

3.2 Giải pháp thiết kế nền đường thông thường 80

3.3 Giải pháp thiết kế nền đường đắp trên đất yếu 80

3.3.1 Yêu cầu tính toán 80

3.3.2 Phân đoạn tính toán 86

3.3.4 Các thông số tính toán 87

3.3.5 Phân tích xử lý nền đất yếu 93

3.4 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 dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận 100

3.4.1 Bàn đo lún 100

3.4.2 Các quan trắc dịch chuyển ngang 100

3.4.3 Chế độ quan trắc 100

3.4.4 Chế độ đắp 101

3.5 Kết quả quan trắc và các thí nghiệm bổ sung: 102

3.5.1 Tần suất đo 102

3.5.2 Yêu cầu về ổn định và dỡ tải 102

3.5.3.Phương pháp theo dõi đo đạc 103

3.6 Kết luận: 104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106

1 KẾT LUẬN: 106

2 KIẾN NGHỊ: 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

PHỤ LỤC 110

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng bằng Bắc Việt Nam 7

Bảng 1.2: Đặc trưng cơ lý các lớp đất chủ yếu 8

Bảng 2.1: Độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường 44

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp lớp đất yếu cần xử lý 86

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất dùng cho tính toán 91

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tính toán độ lún nền đường khi chưa xử lý 92

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp giải pháp xử lý nền đất yếu 95

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết quả xử lý nền đất yếu 97

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp tần suất đo 102

Bảng 3.6 So sánh ai phương pháp đo lún 103

Phụ lục 1: Bảng tổng hợp tiến trình đắp xử lý nền đất yếu 117

Phụ lục 2: 120

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1 Bình đồ tuyến Trung Lương Mỹ Thuận 2

Hình 1.1: Đắp đất theo giai đoạn 19

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 20

Hình 1.3: Xử lý nền bằng biện pháp thay đất 21

Hình 1.4: Bệ phản áp 22

Hình 1.5: Vải địa kỹ thuật 23

Hình 1.6: Bố trí vải địa kỹ thuật để tăng cường chống trượt 24

Hình 1.7: Thi công bấc thấm 27

Hình 1.8: Sử dụng giếng cát để gia xử lý nền 29

Hình 1.9: Sơ đồ thi công giếng cát 30

Hình 1.10: Các ứng dụng của cọc cát đầm chặt 32

Hình 1.11: Phương pháp thi công cọc cát đầm chặt 33

Hình 1.12: Thiết bị thi công cọc cát đầm chặt 34

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ thi công cọc đất gia cố xi măng 36

Hình 1.14: Sử dụng bê tông nhẹ thay cho đất đắp nền đường 40

Hình 1.15: Sơ đồ công nghệ hút chân không (máy bơm được nối trực tiếp với bấc thấm ngang và mạng lưới bấc thấm thẳng đứng) 41

Hình 2.1: Độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường (*) 47

Hình 2.2: Diễn biến lún theo thời gian có xét đến thời gian thi công 52

Hình 2.3: Chất tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng 53

Hình 2.4: Mặt cắt điển hình của bấc thấm PVD 54

Hình 2.5: Bấc thấm PVD điển hình 54

Hình 2.6: Sơ đồ sức cản tiêu nước và phá hoại đất theo Rixner(1986) 59

Hình 2.7: Sơ đồ phân mảnh với mặt trượt tròn 63

Hình 2.8: Sơ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm 64

Hình 2.9: Vùng phá hoại xung quanh trụ cắm 66

Hình 2.10: Sơ đồ hình vuông (square pattern) và hình tam giác (triangular pattern) 67

Hình 2.11:Vị trí đệm cát trong sơ đồ thiết kế gia cố nền đất yếu 69

Hình 2.12: Toán đồ xác định hệ số chịu tải Nc của nền đất đắp 72

có chiều rộng B trên nền đất yếu có chiều dày Hy 72

Hình 2.13: Sử dụng vải điạ kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định 74

Hình 3.1 Mặt cắt ngang điển hình xử lý đất yếu 86

Hình 3.2 Sơ đồ xếp tải 88

Hình 3.3 Biểu đồ tổng hợp giá trị Su theo chiều sâu 89

Hình 3.4 Biểu đồ tổng hợp giá trị Pc theo chiều sâu 90

[theo hồ sơ thiết kế dự án] 90

Hình 3.5 Biểu đồ tổng hợp giá trị Cv trung bình 90

Hình 3.6 Biểu đồ tổng hợp giá trị Ch/Cv theo toàn tuyến 91

Hình 3.7: Hình ảnh nước chảy ra từ bấc thấm ngang vào rãnh dọc 94

Hình 3.8: Hình ảnh nước chảy ra từ bấc thấm ngang vào rãnh dọc 94

Hình 3.9: Đắp gia tải cát tại dự án Trung Lương – Mỹ Thuận 101

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài:

Nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đắp trên đất yếu là một trong những vấn đề công trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu vẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo

sự ổn định và độ lún cho phép của công trình

Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năng chống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên trên Khi thi công các công trình xây dựng gặp các loại nền đất 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 tải của nền đất, giảm độ lún, 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 dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết 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 đất yếu

Dự án đầu tư xây dựng đường cao tốc Trung Lương - Mỹ Thuận giai đoạn 1 theo hình thức hợp đồng BOT đã được Bộ GTVT phê duyệt tại Quyết định số 4145/QĐ-BGTVT ngày 31/10/2014 Ngày 15/06/2017, Bộ GTVT đã có quyết định phê duyệt số 1700/QĐ-BGTVT về việc phê duyệt điều chỉnh Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án đầu tư xây dựng đường cao tốc Trung Lương - Mỹ Thuận, giai đoạn 1 theo hình thức hợp đồng BOT

Hình 1 Bình đồ tuyến Trung Lương Mỹ Thuận

Khu vực dự án đi qua hầu hết là nền đất yếu, cần phải được xử lý trước khi thi công nền đường Căn cứ vào tài liệu, kết quả khoan khảo sát địa chất và kết quả thí nghiệm mẫu đất trong phòng, địa tầng khu vực đoạn tuyến nghiên cứu có những đặc điểm chính sau đây: Đoạn tuyến thuộc phạm vi gói thầu nghiên cứu xuất hiện các lớp đất yếu với thành phần chủ yếu là bùn sét xám xanh xám đen đôi chỗ lẫn hữu cơ, có trạng thái dẻo chảy đến chảy Lớp đất yếu này xuất lộ ngay trên mặt hay phân bố phía dưới lớp đất mặt ngay trên mặt và xuất hiện ở toàn bộ phạm vi nghiên cứu với chiều dày thay đổi trong khoảng từ 6.0-:-19 m Lớp đất yếu này có hệ số rỗng tương đối lớn có giá trị ~1.915 và có sức chịu tải qui ước R0 < 1kG/cm2

Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấmkết 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 quá trình thoát 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

Do đó, đề tài " Nghiên cứu, đánh giá xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc

thấm cho dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận " có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, đánh giá được khả năng xử lý nền đất yếu, góp phần đảm bảo tiến độ cũng như chất lượng cho các dự án xây dựng nói chung và cho dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận nói riêng

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá được khả năng ứng dụng phương pháp bấc thấm trong việc xử lý nền đất yếu

- Ứng dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm trong thi công nền đường tại Dự án cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá phương pháp bấc thấm xử lý nề đất yếu trong thi công nền đường chó dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, đánh giá dựa trên các kết quả đo đạc tai công trường

IV Phương pháp nghiên cứu

- Đánh giá, phân tích vấn đề cơ sở lý thuyết, các tiêu chuẩn quy phạm liên quan, áp dụng vào trong nghiên cứu

- Dùng các phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu đặc trưng tính chất và xác định tính chất cơ lý khả năng làm việc của bấc thấm

- Phương pháp tính toán: Đo đạc hiện trường, tính toán những số liệu thu được, xử lý kết quả và đưa ra kết luận nghiên cứu

V Kết cấu của luận văn:

Luận văn được triển khai với các nội dung sau:

Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu sử dụng bấc thấm trong xử lý đất yếu

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Nghiên cứu đánh giá xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm cho dự án Cao tốc Trung Lương – Mỹ Thuận

Kết luận và kiến nghị

Phụ lục bảng biểu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG

Ô TÔ TRÊN NỀN 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 gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính C theo cắt quả cắt nhanh 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‖ Phần lớn các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt 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 biến dạng 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 nền đất 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 tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình, 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 xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp

là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến 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

- 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 có rất 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 Thăng Long, tuyến Pháp Vân - Cầu Giẽ… đều sử dụng những công nghệ hiện đại, tiên tiến và đều nằm trong vùng đất yếu

Tuy nhiên, xử lý nền đất yếu vẫn luôn là việc làm phức tạp và gây nhiều khó 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 Với vùng 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 khu vực 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 phát triển hạ tầng giao thông Việc phải xử lý nền đất yếu khiến cho tổng mức đầu tư của các dự án bị đội lên rất cao‖

1.1.4.1 Nền đất yếu đồng bằng Bắc Bộ

Đồng bằng Bắc Việt Nam có diện tích khoảng 30.000km2, trong đó đồng bằng Bác Bộ chiếm khoảng 18.000km2 Bằng phẳng có cao độ 1-12m, trung bình 6-8m hơi nghiêng về phía đông Địa hình bị phân cắt bợi hệ thống sông suối, 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: tầng dưới

- 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 sát dưới đáy hay xen giữa các lớp sét biển (trừ vùng Phủ Lý, Ninh Bình lộ ra trên mặt đất) Bùn sét hay bùn cát màu xám đen, xám tro, chứa 20%-30% tạp chất hữu 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 (Hà Nội), 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

Bùn 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 30-75%,

=1,4-1,6

Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng bằng Bắc Việt Nam

b) Than bùn

Chỉ tập trung phần tây, tây bắc các đồng bằng Tại đồng bằng Bắc Bộ, các thấu kính hay lớp mỏng than bùn rộng 10-30km kéo dài từ Thuận Thành qua Đông Anh, Hà Nội, Ứng Hòa, Mỹ Đức đến Thường Tín Ở đồng bằng Bắc Trung Bộ, phân bố ở Triệu Lộc, Thọ Lâm và Triệu Sơn (Thanh Hóa); Đức Sơn (Hà Tĩnh) Than bùn có màu nâu đỏ, xám đen rất xốp và nhẹ Độ ẩm tự nhiên 80-140%, giới hạn chảy 70-80%, dung trọng khô 1,2-1,45g/cm2, tỉ trọng 1,5-1,6, =2-10 đôi khi >10; =5-100, lực dính c=0,05-0,3kG/cm2 Than bùn có sức chịu tải thấp, tính nén lún cao

Sơ đồ phân khu địa chất công trình vùng đồng bằng Bắc Việt Nam được thấy 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 cùng kết 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, bề dày 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 bùn sét 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, Vàm

Cỏ 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, bề dày 1-10m

b) Khu vực đất yếu dày 5-30m, phân bố kế cận khu (a) và đại bộ phận trung tâm đồng bằng và trung tâm Đồng Tháp Mười

c) Khu vực đất yếu dày 15-30m, chủ yếu thuộc Cửu Long, Bến Tre với ven biển Minh Hải, Hậu Giang, Tiền Giang, Cần Giuộc, Vũng Tàu

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

Loại đất

Sét

3 4 3

IV

Bùn sét

3 4 3

IV

Bùn sét pha

2 4 3

IV

Bùn sét

1 2

IV

mabQ

Sét xám nâu

Loại đất

Sét

3 4 3

IV

Bùn sét

3 4 3

IV

Bùn sét pha

2 4 3

IV ambQ 

Bùn sét

1 2

IV

mabQ

Sét xám nâu

2

IV maQ

Sét loang

lổ

I III maQ

1.1.4.2 Nền đất yếu khu vực Tiền Giang:

Tỉnh Tiền Giang có địa hình bằng phẳng, với độ dốc nhỏ hơn 1% và cao trình biến thiên từ 0 mét đến 1,6 mét so với mặt nước biển, phổ biến từ 0,8 mét đến 1,1 mét Nhìn chung, toàn vùng không có hướng dốc rõ ràng, tuy nhiên có những khu vực có tiểu địa hình thấp trũng hay gò cao hơn so với địa hình chung Trên địa bàn còn có rất nhiều giồng cát biển hình cánh cung có cao trình phổ biến từ 0,9 - 1,1 mét nổi hẳn lên trên các đồng bằng chung quanh

Tỉnh Tiền Giang có diện tích không lớn (2.366,6 km2 ), trải dài từ Tây sang Đông dọc theo tả ngạn sông Tiền Lịch sử thành tạo trầm tích địa chất khác nhau, địa hình khác 5 nhau, chế độ khí hậu – thủy văn khác nhau đã tạo nên nhiều loại đất phong phú và đa dạng:

- Nhóm đất phù sa: Phân bố dọc theo bờ của sông Tiền và sông Vàm Cỏ Tây, chiếm phần nhiều diện tích của huyện Cái Bè, Cai Lậy, Châu Thành, Chợ Gạo, Thành Phố Mỹ Tho và một phần huyện Gò Công Tây Với 123.949 ha, chiếm 52,99% diện tích tự nhiên, đây là nhóm có diện tích lớn nhất trong 4 nhóm đất

- Nhóm đất mặn: Chiếm phần lớn diện tích các huyện Gò Công Đông, Gò Công Tây và một phần huyện Chợ Gạo với 34.143 ha (14,59% diện tích tự nhiên), đứng thứ 3 sau hai nhóm đất phèn và đất phù sa

- Nhóm đất phèn: Là nhóm đất có diện tích lớn thứ hai sau nhóm đất phù sa, chiếm 19,36% diện tích đất tự nhiên với 45.298 ha Phân bố khá tập trung, chủ yếu

ở khu vực phía bắc của hai huyện Cai Lậy và Châu Thành, mặn ít nằm rải rác ở phía Bắc và Tây Bắc của huyện Cái Bè, thuộc vùng Đồng Tháp Mười, Tiền Giang Đất được hình thành trên các lớp trầm tích đầm lầy biển có chứa FeS2 và ngày nay là các vật liệu sinh phèn

- Nhóm đất cát: Ở Tiền Giang chủ yếu là đất cát giồng, ký hiệu ―CZ‖ chiếm 1,44% diện tích tự nhiên với 7.152 ha, được phân bố rải rác ở các huyện Cai Lậy, Châu Thành, Gò Công Tây và tập trung nhiều nhất ở Gò Công Đông thành từng dải hình vòng cung song song với bờ biển và nhô cao hơn so với vùng đất phù sa xung quanh Hiện nay phần lớn các giồng cát ở Gò Công Đông, Gò Công Tây bị lấp hoàn toàn dưới lớp phù sa

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 là đảm bảo cường độ và ổn định của kết cấu mặt đường Nó là nền tảng của áo đường; cường độ, tuổi thọ và chất lượng của nền đường Nền đường yếu, mặt đường 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 tình huống nào, nền đường cũng phải có đủ cường độ và độ ổn định, đủ khả năng chống được các tác dụng phá hoại của các nhân tố bên ngoài Các yếu tố ảnh hưởng 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 pháp bảo vệ nền đường

Hiện tượng lún nền mặt đường là một hiện tượng khá phức tạp tổng hợp nhiều yếu tố tác động Trên cơ sở đặc điểm địa chất khu vực xây dựng cũng như bản thân công trình mà sử dụng một hoặc kết hợp nhiều giải pháp được áp dụng nhằm phòng tránh tối đa việc lún nền đường trình được xây dựng trên nền địa chất 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 cứ vào tình hình cụ thể của

công trình, kết hợp với phương pháp thi công, kinh nghiệm của Tư vấn thiết kế, Nhà thầu, Chủ đầu tư…để đưa ra các giải pháp nhằm 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 trong những công trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu vẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt

ra nhiều vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo sự ổn định và độ lún cho phép của công trình Nền đất yếu là nền đát không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năng chống đỡ 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 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 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 dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được xác tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết 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 đất yếu

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 Trong quá 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 án giao thông ở Việt Nam ngày càng được quan tâm do các nguyên nhân:

- Các tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ ngày càng được nâng cấp với tốc độ thiết

kế cao hầu hết đều đạt >=60km/h (phổ biến là 80km/h), các trục đường cao tốc 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 các vùng đồng bằng, ven biển, trong đó quan trọng nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Cửu Long (miền Nam) và châu thổ sông Hồng (miền Bắc), và mật độ đường giao thông, cầu cống lớn tại đây cũng rất cao Trong khi đó địa chất các khu vực này chủ yếu là bồi tích từ các con sông nên thường có nhiều lớn đất yếu, 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; do vậy nếu không xử lý độ lún dư còn rất lớn (trước hết những năm 1990, thường thời 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 yếu đều được đặt ra

Dự án đường Tân Tập – Long Hậu nằm trên địa bàn huyện Cần Giuộc, nối giữa 2 xã Tân Tập và Long Hậu nằm trong khu vực có nền địa chất yếu Do đó việc 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 đối với 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 phát triển, 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 đã hoạt động để phát triển công nghệ TC9 đã tổ chức 4 hội thảo chuyên đề về Gia cường đất vào các năm 1988, 1992, 1996 và 2001 TC 17 tổ chức 5 hội thảo với các chuyên đề về: + Bơm trám, Gia cường đất và Vải địa kỹ thuật ở New Orleans năm 1992 + 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 tế lần thứ 13 ICSMFE, New Delhi, 1994, lần thứ 14 ICSMFE, Hamburg, 1997, 15th

ICSMFE, Istanbul, 2001, lần thứ 16 ICSMFE, Osaka, 2005, lần thứ 12 ECSMGE, 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 khác đang được hoàn tất EN - Cọc mini; EN - Neo đất; EN - Gia cường đất đắp; và bắt 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 Bản phát triển hầu hết dọc theo các vùng bờ biển trên địa tầng trầm tích - đất yếu phải gia cường xử lý bằng tất cả các biện pháp kỹ thuật tiên tiến nhất khi xây dựng nhà

và công trình

Phương pháp đường thoát nước đứng và làm chặt đất thường áp dụng trong xây dựng nền đất cần phát triển lún sớm hơn như công trình đê chắn sóng, tuyến đường giao thông, đất đắp nền đường cầu dẫn, nền móng bể chứa chất lỏng, nền băng 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 thuộc vịnh 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 tàu khoan biển sâu ở Hải ngoại đang triển khai xử lý nền đất yếu phía dưới móng các khoa chứa Container - tại Singapore bằng phương pháp gia tải làm tăng độ chặt (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, ngành GTVT đã có nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công nghệ mới để xử lý hàng trăm km đường bộ đắp trên đất yếu và đã thu được những kết quả bước đầu đầy khích lệ

Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cát làm chặt đất kết hợp với việc chất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhất nhưng vẫn đạt hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh tế Theo phương pháp này, người ta thường dùng giếng cát đường kính 50-60cm, được nhồi vào nền đất yếu bão hòa nước đến độ sâu thiết kế để làm chức năng những kênh thoát nước thẳng đứng, nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết nền đất yếu Do đó, phương pháp này luôn phải kèm theo biện pháp gia tải trước để tăng nhanh quá trình cố kết Lớp đất yếu bão hòa nước càng dầy thì phương pháp giếng cát càng hiệu quả 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 lớn đầu tiên áp dụng giếng cát để

xử lý nền đất yếu được triển khai trên đường Thăng Long - Nội Bài (Hà Nội) và đoạn Km 93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, Hải Phòng), sau này được áp dụng đại trà trên nhiều tuyến QL khác nữa, trong đó có đường 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 các nước 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 6 chức năng cơ bản, là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu 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 90 của 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 một công nghệ mới được thế giới biết đến và áp dụng từ những năm 1970 nhưng đạt được công nghệ hoàn chỉnh và phát triển mạnh mẽ phải tính từ những năm 1990 trở lại đây Phương pháp cọc đất Vôi/XM có thể được chia ra làm 2 loại: phương pháp trộn khôn, phun khô và phương pháp trộn phun ướt - mà thực chất phương pháp này là phun vữa Đối với Việt Nam, công nghệ cọc đất - Vôi/XM lần đầu tiên được Thụy Điểm chuyển giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào những năm 1992-1994, sử dụng trong gia cường nền nhà công trình xây dựng dân dụng Tại nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng công nghệ cọc đất - Vôi/XM cho gia cố nền đất yếu trong các dự

án đường bộ, đường sắt đã cho hiệu quả rất cao Do vậy, nếu nghiên cứu để áp dụng

cho các dự án đường bộ đắp trên nền đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long thì rất có thể sẽ là một trong các phương pháp hiệu quả góp phần giải quyết tình trạng lún kéo dài và kém ổn định của nền đường tại khu vực này

Từ những năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần đầu tiên công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) kết hợp gia tộc tải trước đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới Tại Việt Nam, công nghệ mới bấc thấm này đã được sử dụng trong xử lý nền 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 - Hòa Lạc Từ 1999 - 2004, phương pháp này đã được sử dụng để xử lý đất yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80… Theo báo cáo về các sự cố công trình nền đường

ô tô xây dựng trên vùng đất yếu trong những năm gần đây, các vấn đề mắc phải của nền đường đắp trên đất yếu trong thời gian qua ở Việt Nam chủ yếu dưới dạng nền đường bị lún rụt - trượt trồi và ở dạng lún kéo ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường - trượt trồi và ở dạng 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 nứt nhưng 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 hưởng lớn đến khai thác

Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi áp dụng thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng Do đó, căn cứ vào điều kiện cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi công và kinh nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháp hợp lý nhất Tiêu chuẩn cho phép lún của nền đường ô tô sau khi đưa đường vào khai 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 pháp đắt tiền để tăng nhanh

độ lún tức thời hoặc là hãy chấp nhận một độ lún nhất định bằng việc sử dụng các biện pháp rẻ tiền và đơn giản hơn để rồi sau đó cho thông 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 tổ chức kịp thời rải bù mặt đường cũng

sẽ không gây ảnh hưởng gì lớn đến khai thác

Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòi hỏi 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 bề dày 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 được nghiên cứu và áp dụng như: cọc đất xi măng phương pháp trộn khô, ướt; bấc thấm thay ngang tầng đệm cát; cọc cát đầm chặt; sàn giảm tải cho đoạn đường đầu cầu; hút chân không… Những phương pháp này cũng đã đem lại hiệu quả cao trong công tác

xử lý nền đất yếu hiện nay

* Các công trình có nền móng đất yếu đã đƣợc 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 giao thông đã

áp dụng hầu hết các phương pháp trên thế giới để xử lý nền đất yếu như:

- 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, vét bùn…

- 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 hạ mực 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

- Những công nghệ mới như cọc xi măng - đất áp dụng để xử lý nền móng sân 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 Cà Mau Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú các phương pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng nền đường qua 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, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rõng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số môđun biến dạng, tăng cường sức chống cắt của đất… Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của 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, để khắc phục vướng mắc do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao như làm gối cát, đệm cát Phương pháp này đòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng được với mọi điều kiện địa chất Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng phương pháp nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp

+ Các phương pháp cơ học: Là một trong những nhóm phương pháp phổ biến 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 các cọc không thầm,

sử dụng lưới nền cơ học và sử dụng thuốc nổ sâu, phương pháp làm 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 các tác nhân cơ học Sử dụng tải trọng động khá phổ biến với điều kiện địa chất đất cát 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 Sử dụng hệ thống lưới nền cơ học chủ yếu áp dụng để gia cố đất trong các công trình xây mới như đường bộ và đường sắt

Sử dụng thuốc nổ sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng không thích hợp với đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng

+ Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm…

+ Phương pháp nhiệt học: Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kết hợp với một số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép Sử dụng khí

nóng trên 8000 để làm biến đổi đặc tính lý hóa của nền đất yếu Phương pháp 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 và tương đối khả quan + Các phương pháp hóa học: Là một trong các nhóm phương pháp được chú ý trong vòng 40 năm trở lại đây Sử dụng hóa chất để tăng cường liên kết trong đất như xi măng, thủy tinh, phương pháp Silicat hóa… hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa Phương pháp xi măng hóa và sử dụng cọc xi măng đất tương đối tiện lợi và phổ biến Trong vòng chưa tới 20 năm trở lại 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 sự khả 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 địa chất công trình Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời gian thi công tương đối dài, nhưng lại được khá nhiều ủng hộ về phương diện kinh tế

+ Các phương pháp thủy lực: Đây là nhóm phương pháp lớn như là sử dụng cọc thấm, lưới thấm, sử dụng vật liệu composite thấm, bấc thấm, sử dụng bơm chân không, sử dụng điện thẩm Các phương pháp phân làm hai nhóm chính, nhóm một chủ yếu mang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi hỏi một lượng tương đối thời gian và còn khiêm tốn về tính kinh tế Nhóm hai ngoài mục đích trên còn muốn mượn lực nén thủy lực để gia cố đất, nhóm này đòi hỏi cao về công nghệ, thời gian thi công giảm đi và tính kinh tế được cải thiện đáng kể

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗn hợp, đâm xuyên, bơm cát…

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 rất thấp,

để đảm bảo cho nền đường ổn định cần áp dụng biện pháp tăng cường độ của 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 cho đất từng lớp

một, chờ cho đất nến cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả năng chịu được 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)

Hình 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 ép nước ra, đẩy nhanh quá trình lún Đây là phương pháp cho phép đạt được một cố kết 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 cao hơn nhiều so với thiết kế Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểm toán sự ổn định của nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước trước và theo dõi khống chế tốc độ đắp phần đắp gia tải trước, nếu khống rất đễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường được kết hợp với giải pháp

bệ phản áp

Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp, vì tận dụng vật liệu đắp đường

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 pháp thoát nước thẳng đứng như giếng cát, bấc thấm Ở nước ta, đã áp dụng giải pháp gia tải trước tại một số đoạn trên QL1A như đoạn Hà Nội - Lạng Sơn, dự án QL10,

QL37…một số đoạn đường đầu khi lớp đất yếu móng và 1 số dự án dân dụng (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 và thay bằng đất tốt hay cát (cát hạt thô hat cát hạt mịn) Thường thay đất với chiều sâu 1m-3m Giải pháp thường sử dụng khi lớp đất yếu nằm sát mặt đất thiên nhiên, không dầy và chiều cao đất lắp không lớn (thường từ 1.5-3m) Nếu thay bằng 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 nhờ giảm chiều dài đường thấm đào thay đất cũng góp phần tăng nhanh độ lún cố kết từ đó giảm thời gian chờ lún

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Giải pháp thi công đơn giản, thiết ị chủ yếu là máy đào và các thiết bị vận chuyển + Không cần thời gian chờ cố kết, sau khi thay đất có thể đắp nền được ngay

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 dụng giải 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 đường cao tốc Lào Cai-Nội Bài qua vùng trung du…

1.4.2.2 Bệ phản áp

Nguyên lý của giải pháp: Giải pháp phản áp là đắp đất cạnh ta luy với chiều cao 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 chống trượt; 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 biến trong hầu hết các dự án Giao thông, kết hợp đồng thời với giải pháp khác như thay 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 tải trọng của bệ phản áp ở hai bên) Ngoài ra còn có nhược điểm là khối lượng đắp lớn và diện tích chiếm dụng lớn Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đất yếu

là than bìn và bùn sét

Hình 1.4: Bệ phản áp

Các dự án đã sử dụng phương pháp bệ phản áp: giải pháp xử lý đất yếu bằng

bệ phản áp đã được áp dụng rất phổ biến ở VN trong xây dựng giao thông kết hợp với các giải pháp khác (như bấc thấm, giếng cát, thay đất…) TD: Tuyến QL1A (ác đoạn đường đầu cầu), tuyến đường ven sông Lam (Nghệ An), tuyến N2… 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 vậy khối trượ của nền đắp nếu xảy ra sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng thêm mức 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 lẫn khi thi công hay khai thác, cân có 1 lớp vải địa kỹ thuật (ĐKT) không dệt có cường độ chịu kéo thấp (12Kg/m) đặt trên lớp địa chất phía dưới sau đó đắp các vật liệu tốt phía trên

Tác dụng chống mất ổn định: Khi đất bị trượt xuất hiện các mặt trượt, để chống lại khả năng gây trượt, người ta rải 1 hay nhiều lớp vải địa kỹ thuật dệt có khả năng chịu kéo lớn (>100Kg/m) nằm ngang trong phạm vi cung trượt, để chống 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 định của nền, giữ được tốc độ lún đều của các lớp đất, đặc biệt trong vùng chuyển tiếp 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 pháp khác trong một số dự án xử lý nền đất yếu, khi xử lý xong nhưng vẫn mất ổn định 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 các công trình như: Đường cao tốc TP Hồ Chí Minh - Trung Lương; Các đoạn đường 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 Thăng Long - Nội Bài…

Xu thế phát triển của giải pháp này là sử dụng các loại lưới vải địa kỹ thuật

để tăng ma sát giữa đất yếu và lưới (có lợi cho việc tạo ra lực kéo), thậm chí người

ta đã sử dụng cả tầng đệm đáy bằng một lớp lồng cao 1m, các lồng này bằng lưới địa kỹ thuật kết cấu mạng tổ ong hoặc bằng lưới ô vuông Polime móc chặt với nhau sau đó đổ chặt sỏi cuội, đá vào trong các lồng đó Khi đắp nền đắp cả khối lồng đá này chòm vào trong đất yếu tạo ra tác dụng chống lại sự phá 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 trạng thái

ẩm ướt

Nguyên lý và phạm vi sử dụng: Giải pháp đóng cọc tre tươi dài 2-3.5m mật

độ 16-25 cọc/m2 (ở miền Bắc) và cừ tràm dài 3-5m mật độ 16 cọc/m2 (ở miền

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 mặt đất thiên nhiên, không dày và chiều cao đất đắp không quá lớn, yêu cầu đất bùn yếu, phải bão hòa nước quanh năm (nếu có nước các cọc này có thể tồn tại nhiều năm, nhưng nếu khô, cọc sẽ bị mục, mối) Giải pháp này có thể coi như thay 1 lớp đất trong phạm vi cọc do đất bị thu nhỏ thể tích, tăng cường độ và bản thân cọc 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), có thể dùng nhân lực đóng bằng vồ, không cần thiết bị đầm lèn Có thể đẩy nhanh tiến 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 biến với móng nhà, móng cống (toàn bộ móng cống trên QL5A từ Km46 - cuối tuyến); 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 QL5A kéo dài đến cảng Đình Vũ Nói chung các dự án sử dụng giải pháp này tốt cho đến nay chưa có sự cố

gì

Đoạn gần đê trên QL5A kéo dài, tại đó đắp tới 8-9m, do vậy có hiện tượng 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 (giếng cát hoặc bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụng của 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 tối thiểu 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 làm giảm hàm lượng nước chứa trong đất bằng cách cắm vào trong đất yếu một vật liễu dẫn nước tốt như bấc thấm, cột cát; trên phủ lớp cát đệm để thoát nước ngang (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 là bấc thấm), dùng máy cắm bấc thấm ấn bấc thấm xuống Chiều dài của bấc thấm thông thường từ 10-20m, gần đây có thể tới 28-30m Bấc thấm có các tính chất vật

Bấc thấm được sử dụng phổ biến trong vùng có đất yếu dày và sâu (có một

số tài liệu khuyến cáo không nên dùng trong đất bùn có hàm lượng chất hữu cơ cao,

do các sợi hữu cơ bị hút và bấc thấm, làm tắc đường dẫn nước, tuy nhiên vấn đề này chưa được kết luận), không dùng khi phía trên lớp đất yếu là đất cứng, 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, cần cẩu 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 phí vận 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 đang nghiên 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 không đảm bảo liên tục dưới biến dạng lớn

Hình 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 1980 cho

dự án xây dựng trường ĐH Hàng Hải Bắt đầu sử dụng cho ngành GT vào năm

1994 cho cầu Đồng Niên và Phú Lương (dự án nâng cấp QL5A) do Công ty xây dựng của Đài Loan thi công, và sau đó sử dụng phổ biến cho ngành Giao thông tại các dự án nâng cấp đường, chủ yếu cho các dự án nằm trong đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long và các dự án ven biển Công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) kết hợp gia tải trước đã được đưa vào

sử dụng rộng rãi trên thế giới Công nghệ bấc thấm này đã được sử dụng trong xử lý

nền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5A trên đoạn 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 cầu Hoàng Long); sử dụng bấc thấm để gia cố nền đất yếu, khi đắp đến 6m, toàn bộ đoạn nền dài gần 100m bị trượt sâu, nguyên nhân khi thiết kế chiều dầy lớp cát đệm thoát nước 1m bị lún toàn bộ trong nền đất thiên nhiên, nên không thoát được 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 lý bằng giếng cát và đắp bệ phản áp hai bên đường Do thay đổi này dự án phải tốn thêm 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 lý bằng 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 bê tông nhựa bù phụ, từ tháng 4/1998 vẫn còn tiếp tục lún (chưa có số liệu cập nhật tiếp)

+ Hai đầu cầu Phú Lương: đắp cao 10-12m, xử lý bấc thấm, lún trong thời gian đắp (cm) (cả đắp gia tải) 222,2cm-205,4cm (trong cả thời gian đắp và chờ trước khi đưa vào khai thác), lún sau khi đưa vào khai thác: 10,7-17cm sau 12 tháng đưa vào khai thác, lún đều, tạo bậc và nứt ngang trước mố Khắc phục: Rải bù lún hiện vẫn còn lún (chưa có số liệu cập nhật tiếp)

Sau sự cố này bấc thấm bị nghi ngờ về hiệu quả và ứng dụng chậm lại mất vài năm Từ năm 1999-2004, phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi để xử lý đất yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80… Nhưng từ những năm gần đây, biện pháp này lại tiếp tục được sử dụng phổ biến như trong các

dự án hành lang ven biển phía Nam, dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương Quốc lộ 18, 10, dự án đường cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ và Cầu Giẽ - Ninh Bình,

dự án đường cao tốc QL3… Biện pháp xử lý này đã đưa lại một số hiệu quả khi kết hợp với biện pháp khác

Thực tế các sự cố cho thấy: Dù được xử lý bấc thấm, nếu không khống chế tốc độ hoặc không dự báo đúng tốc độ tăng độ chống cắt của đất yếu thì sự mất cần bằng giữa tải trọng đắp với cường độ chống cắt trong khi đất yếu vẫn sẽ xảy ra Trong trường hợp đó có sử dụng bấc thấm thì cũng không có tác dụng và việc lạm