Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng dự án quảng trường trung tâm – công viên bờ sông khu đô thị mới thủ thiêm quận 2, tp hồ chí minh

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luân văn với đề tài “Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng dự án Quảng trường trung tâm - công viên bờ sông, khu đô thị mới Thủ Thiêm Quận 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN QUỐC TRÚC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG DỰ ÁN QUẢNG TRƯỜNG TRUNG T M - CÔNG VI N BỜ SÔNG, KHU ĐÔ

TH MỚI THỦ THI M QUẬN 2 TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN QUỐC TRÚC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG DỰ ÁN QUẢNG TRƯỜNG TRUNG T M - CÔNG VI N BỜ SÔNG, KHU ĐÔ

TH MỚI THỦ THI M QUẬN 2 TP.HCM

NGÀNH: KỸ THUẬT X Y DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

LỜI CAM ĐOAN

Đây là bản luận văn thạc sĩ của học viên Nguyễn Quốc Trúc báo cáo kết quả nghiên cứu do Thầy TS Nguyễn Phước Minh 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

Nguyễn Quốc Trúc

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luân văn với đề tài “Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng cọc

đất gia cố xi măng dự án Quảng trường trung tâm - công viên bờ sông, khu đô thị mới Thủ Thiêm Quận 2 TPHCM.” 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 TS Nguyễn Phước Minh - 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 kỹ thuật 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 đồng nghiệp 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

Nguyễn Quốc Trúc

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 2

3 Đối tượng nghiên cứu: 2

4 Phạm vi nghiên cứu: 2

5 Phương pháp nghiên cứu: 2

6 Kết cấu của luận văn: 2

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM DỰ ÁN QUẢNG TRƯỜNG TRUNG TÂM - CÔNG VI N BỜ SÔNG, KHU ĐÔ TH MỚI THỦ THI M QUẬN 2 TPHCM VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 3

1.1 Đ c điểm về án quảng trường trung t m và c ng viên ờ s ng trong khu đ th mới thủ thiêm Quận 2 TPHCM 3

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 3

1.1.2 Hiện trạng giao thông 12

1.2 Các giải pháp xử lý nền đất yếu trên thế giới và tại Việt Nam 14

1.2.1 Đặc điểm nền đường đất yếu 14

1.2.2 Đặc điểm xây dựng nền đường trong vùng đất yếu 16

1.2.3 Các giải pháp xử lý nền đường đất yếu 28

1.3 Ph n tích để l a chọn phương án xử lý nền đất yếu của tuyến 53

1.4 Kết luận chương 1 55

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG 56

2.1 Đ c điểm giải pháp 56

2.1.1 Đặc điểm chung giải pháp 56

2.1.2 Đặc điểm về cọc đất gia cố xi măng 59

2.2 Trình t các ước thiết kế và kiểm toán - cọc đất gia cố xi măng 64

2.2.1 Trình tự các bước thiết kế 64

2.2.2 Trình tự các bước kiểm toán 66

2.3 Ph n tích ưu nhược điểm của giải pháp 71

2.4 C ng nghệ thi c ng cọc đất gia cố xi măng 72

2.4.1 Công nghệ trộn khô (Dry jet mixing) 73

2.4.2 Công nghệ trộn ướt (Jet grouting) 73

2.5 Kết luận chương 2 77

CHƯƠNG 3: NGHI N CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO DỰ ÁN QUẢNG TRƯỜNG TRUNG TÂM - CÔNG VI N BỜ SÔNG QUẬN 2 TP HCM 78

3.1 Giới thiệu m hình tính 78

3.1.1 Giới thiệu phần mềm 78

3.1.2 Cơ sở chọn mô hình tính 80

3.1.3 Mô hình phân tích bài toán 84

3.2 Trình t kiểm toán giải pháp xử lý nền đường ằng cọc đất gia cố xi măng 94

3.2.1 Cơ sở lý thuyết kiểm toán của nền đường đắp trên đất yếu b ng phương pháp cọc đất gia cố xi măng 94

3.2.2 Trình tự tính toán kiểm toán thiết kế: 95

3.3 Th ng số tính toán 100

3.3.1 Mặt cắt tính toán 100

3.3.2 Hoạt tải sử dụng 100

3.4 Kết quả kiểm toán 101

3.4.1 Tính toán độ lún nền đường khi chưa gia cố 101

3.4.2 Tính toán độ ổn định của nền đường gia cố cọc đất xi măng 103

3.5 Kết luận chương 3 103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 : 1 Đặc trưng tháng của mực nước (cm) trạm Phú An 10

Bảng 1 : 2 Cao độ mực nước lớn nhất và nhỏ nhất theo các tần suất trạm Phú An 10

Bảng 1 : 3 Thống kê cao độ thiết kế các tuyến đường 13

Bảng 1 : 4 Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng b ng Bắc Việt Nam 19

Bảng 1 : 5 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất chủ yếu 20

Bảng 2 : 1 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ……….61

Bảng 2 : 2 Tỷ lệ xi măng với đất tối ưu tương ứng với các loại đất khác nhau (Mitchell and Freitag, 1959) 63

Bảng 2 : 3 Tỷ lệ xi măng với đất với các loại đất khác nhau theo hệ thống phân loại Unified (Mitchell and Freitag, 1959) 64

Bảng 2 : 4 Quy định lún dư cho nền đường theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 66

Bảng 3 : 1 Chỉ tiêu lớp đất đắp và cọc ximăng đất ……… 85

Bảng 3 : 2 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng cho tính toán 85

Bảng 3 : 3 Độ lún cho phép * theo Tiêu chuẩn Việt Nam 94

Bảng 3 : 4 Độ lún cho phép cho nền đường dự án 04 tuyến đường chính 94

DANH MỤC HÌNH V

Hình 1: 1 Phá hoại nền đường do lún trồi 16

Hình 1: 2 Phá hoại nền đường do trượt sâu 17

Hình 1: 3 Đắp đất theo giai đoạn 30

Hình 1: 4 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 31

Hình 1: 5 Xử lý nền b ng biện pháp thay đất 32

Hình 1: 6 Bệ phản áp 33

Hình 1: 7 Vải địa kỹ thuật 34

Hình 1: 8 Bố trí vải địa kỹ thuật để tăng cường chống trượt cho thân nền đường 35

Hình 1: 9 Thi công bấc thấm 38

Hình 1: 10 Sử dụng giếng cát để gia xử lý nền 40

Hình 1: 11 Trình tự thi công giếng cát 41

Hình 1: 12 Các ứng dụng của Cọc cát đầm chặt 43

Hình 1: 13 Phương pháp thi công cọc cát đầm chặt 44

Hình 1: 14 Thiết bị thi công cọc cát đầm chặt 45

Hình 1: 15 Sơ đồ công nghệ thi công cọc đất gia cố xi măng 47

Hình 1: 16 Sử dụng bê tông nh thay cho đất đắp nền đường 51

Hình 1: 17 Sử dụng ống cống thay cho đất đắp nền đường đầu cầu để giảm nh tải trọng tác dụng lên nền đất yếu bên dưới 51

Hình 1: 18 Sơ đồ công nghệ hút chân không (máy bơm được nối trực tiếp với bấc thấm ngang và mạng lưới bấc thấm thẳng đứng) 52

Hình 1: 19 Bố trí nước trong bình theo phương pháp điện thấm 53

Hình 2: 1 Các ứng dụng của cọc xi măng đất 57

Hình 2: 2 Các dạng bố trí Cọc ximăng đất trộn khô 58

Hình 2: 3 Hình ảnh bố trí Cọc ximăng đất trộn ướt trên mặt đất 58

Hình 2: 4 Hình ảnh thực tế về dạng bố trí Cọc ximăng đất (DSMC) 59

Hình 2: 5 Cấu tạo điển hình đầu trộn 67

Hình 2: 6 Mô hình khối đất đắp tác dụng lên cọc 68

Hình 2: 7 Tỷ diện tích gia cố 69

Hình 2: 8 Quan hệ ứng suất  – biến dạng  69

Hình 2: 9 Sơ đồ tính lún 70

Hình 2: 10 Tóm tắt trình tự thiết kế trụ đất xi măng 70

Hình 2: 11 Hình ảnh về quá trình khoan và phun 72

Hình 2: 12 Sơ đồ thi công phương pháp trộn khô 73

Hình 2: 13 Sơ đồ thi công phương pháp trộn ướt 74

Hình 2: 14 Dây chuyền khoan phun áp lực cao (Kplalc) 74

Hình 2: 15 Mô tả quá trình thi công cọc xi măng đất 75

Hình 2: 16 Máy DJM 2090 của Kober 75

Hình 2: 17 Thi công cọc ximăng đất 76

Hình 2: 18 M i khoan Jet – grouting khi lên khỏi mặt đất 77

Hình 3: 1 Ứng dụng phương pháp PTHH trong phân tích, tính toán địa kỹ thuật 79

Hình 3: 2 Mặt cắt ngang đại diện xử lý nền đất yếu đường D5 Phương án 1 82

Hình 3: 3 Mặt cắt ngang đại diện xử lý nền đất yếu đường D5 Phương án 2 82

Hình 3: 4 Mặt cắt ngang đại diện xử lý nền đất yếu đường D5 Phương án 3 83

Hình 3: 5 Mặt cắt ngang đại diện xử lý nền đất yếu đường D5 84

Hình 3: 6 Mô hình đoạn tuyến nghiên cứu b ng phần mềm plasix: 86

Hình 3: 7 Tóm tắt trình tự thiết kế trụ đất xi măng 95

Hình 3: 8 Ứng suất gây lún tại độ sâu z 96

Hình 3: 9 Bố trí các cọc ximăng trên mặt b ng 96

Hình 3: 10 Mô hình khối đất đắp tác dụng lên cọc 97

Hình 3: 11 Tỷ diện tích gia cố 98

Hình 3: 12 Quan hệ ứng suất  – biến dạng  99

Hình 3: 13 Sơ đồ tính lún 99

Hình 3: 14 Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng trên đất yếu 100

Hình 3: 15 Độ lún nền đường khi chưa gia cố 101

Hình 3: 16 Độ lún cố kết trong vòng 15 năm 102

Hình 3: 17 Độ lún của nền đường gia cố cọc đất xi măng 102

Hình 3: 18 Hệ số an toàn khi thi công nền đắp 103

Hình 3: 19 Hệ số an toàn khi khai thác 103

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Để góp phần cho sự phát triển về kết cấu hạ tầng của Thành phố Hồ Chí Minh, dự án Quảng trường trung tâm và Công viên bờ sông đang được triển khai thực hiện tại phường Thủ Thiêm Quận 2 Thành phố Hồ Chí Minh

Dự án có vị trí là khu trung tâm của Khu đô thị mới Thủ Thiêm, đối diện là Quảng trường Mê Linh, kết nối với trục Quảng trường đi bộ Nguyễn Huệ và trụ sở

Ủy ban nhân thành phố Hồ Chí Minh, là nơi diễn ra các hoạt động lớn và quan trọng của Thành phố như: Các sự kiện chính trị - văn hóa xã hội; là nơi thu hút các hoạt động cộng đồng của người dân Thành phố, đồng thời c ng là nơi phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của người dân, du khách Dự án bổ sung cho các khu chức năng không thể đáp ứng được trong khu trung tâm đô thị hiện hữu tạo nên nền tảng bền vững cho mục tiêu phát triển kinh tế xã hội Thành phố trong giai đoạn hiện nay c ng như trong tương lai

Dự án đang được triển khai thực hiện trên diện tích khoảng 27,3 ha, bao gồm

hệ thống đường giao thông đô thị, các khu chức năng và các hệ thống hạ tầng kỹ thuật kèm theo

Dự án xây dựng mới các tuyến đường nội bộ nối kết mạng lưới đường chính gồm: Đường song hành phía Bắc N13, Đường song hành phía Nam N14, Đường D5 (cắt ngang qua Quảng trường), Đường D10 (cắt ngang qua Quảng trường), Đường D7, D8

Theo hồ sơ báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do Công ty CP Tư vấn thiết kế GTVT phía Nam lập tháng 05/2017 cho hạng mục “Quảng trường Trung tâm và Công viên bờ sông” của dự án thì toàn bộ dự án n m trên khu vực nền đất yếu, có các lớp đất yếu phân bố từ độ sâu 18m đến 20m; vì vậy việc xử lý nền đất yếu là rất cần thiết để đảm bảo dự án được sử dụng ổn định

Việc xây dựng Quảng trường Trung tâm và công viên bờ sông có liên quan đến công tác xử lý nền đất rất phức tạp, có nhiều giải pháp xử lý nền đất yếu như: cọc đất gia cố xi măng, bấc thấm hút chân không, cọc cát, giếng cát

Căn cứ vào quy mô, tính chất của dự án và đảm bảo điều kiện độ lún dư tương thích với dự án của các tuyến đường chính kết nối trong khu vực đô thị Thủ

Thiêm, do vậy tác giả thự hiện nghiên cứu xử lý nền đất yếu b ng cọc đất gia cố xi

măng cho các tuyến đường nội bộ của Dự án Quảng trường trung tâm - công viên

bờ sông khu đô thị mới Thủ Thiêm quận 2 TP Hồ Chí Minh là có ý nghĩa khoa học

và thực tiễn nh m đạt được hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

+ Nghiên cứu lý thuyết xử lý nền đất yếu, các giải pháp xử lý nền đất yếu và phạm vi sử dụng

+ Nghiên cứu hiện trạng về đất yếu khu vực nghiên cứu

+ Lựa chọn phương pháp xử lý nền đất yếu b ng cọc đất gia cố xi măng

3 Đối tượng nghiên cứu:

+ Điều kiện địa chất ở khu vực Quãng trường trung tâm và Công viên bờ sông Thành phố Hồ Chí Minh

5 Phương pháp nghiên cứu:

Giới thiệu chi tiết giải pháp xử lý nền đất yếu b ng cọc đất gia cố xi măng; với phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu thực nghiệm đối thực chứng

6 Kết cấu của luận văn:

+ Phần mở đầu

+Chương 1: Đặc điểm dự án quảng trường trung tâm – công viên bờ sông, khu đô thị mới thủ thiêm quận 2 tp HCM và các giải pháp sử lý nền đất yếu

+Chương 2: Giải pháp xử lý nền đất yếu b ng cọc đất gia cố xi măng

+Chương 3: Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu b ng cọc đất gia cố xi măng cho dự án quảng trường trung tâm – công viên bờ sông, khu đô thị mới thủ thiêm quận 2 tp HCM

* Kết luận và kiến ngh

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM DỰ ÁN QUẢNG TRƯỜNG TRUNG T M - CÔNG VI N BỜ SÔNG, KHU ĐÔ TH MỚI THỦ THI M QUẬN 2

- Vị trí: Quảng trường trung tâm và Công viên bờ sông có vị trí tại Khu Lõi

trung tâm của Khu đô thị mới Thủ Thiêm, đối diện Quảng trường Mê Linh, kết nối với Trục Quảng trường đi bộ Nguyễn Huệ đến công trình điểm nhấn

là trụ sở Ủy ban nhân thánh phố Hồ Chí Minh

- Ranh giới và diện tích:

 Quảng trường và Công viên bờ sông:Tổng diện tích khoảng 273.940,3 m Trong đó:

(theo điều chỉnh quy hoạch phân khu 1/2000 Khu đô thị mới Thủ Thiêm);

điều chỉnh quy hoạch phân khu 1/2000 Khu đô thị mới Thủ Thiêm);

o Phía Tây giáp : sông Sài Gòn

 Công viên phía Bắc: Tổng diện tích khu công viên phía Bắc khoảng: 170.791,5m²

Điều kiện địa hình khu vực

Theo báo cáo khảo sát do Công ty Cổ phần Phát triển Bất động sản Sài Gòn thực hiện tháng 05/2016, điều kiện địa hình khu vực dự án như sau:

- Đặc điểm địa hình: Cao độ trung bình từ 0,2 đến 1,6m Chỗ thấp nhất tại các

khu vực ao hồ dừa nước phía Tây có cao độ 0,0m đến 0,5m và cao hơn tại khu vực cỏ lau phía Đông với cao độ từ 1,4 đến 2,1m (theo hệ cao độ, tọa độ VN2000);

- Các tuyến đường hiện hữu giáp khu đất có cao độ trung bình: Tuyến Đại lộ

Mai Chí Thọ từ 2,5 – 3,0m; tuyến đường Trần Não từ 1,5m – 1,8m theo hệ cao độ Quốc gia Hòn Dấu;

- Xung quanh khu đất không có nhà dân nên việc xây dựng công trình sẽ

không bị ảnh hưởng của vấn đề giải tỏa c ng như tái định cư

Điều kiện địa chất công trình

Địa chất dự án các tuyến đường chính trong khu đô thị Thủ Thiêm

Tham khảo Hồ sơ Báo cáo khảo sát địa chất công trình“Xây dựng các tuyến

Đường Chính Trong Khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm” do Công ty TNHH Thế Giới Kỹ Thuật thực hiện tháng 3/2013, địa chất khu vực các đoạn đường R1, R2, R3 đi qua Quảng trường trung tâm và Công viên bờ sông như sau:

Địa chất khu vực đường R1:

- Lớp K: Đất đắp, đất mặt bao gồm: lớp mỏng sét lẫn hữu cơ, xám xanh, xám

vàng, nâu vàng Lớp này chủ yếu là đất đắp bờ, đắp đường, nền nhà, đất ruộng Bề dày lớp biến đổi từ 0.1m (LR1-12) đến 2.5m (LR1-2)

- Lớp 1a: Sét rất dẻo (CH), đôi chỗ lẫn các lớp cát mỏng, lẫn hữu cơ, xám

xanh, xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Bề dày lớp thay đổi từ 9.8 m (R1-2) đến 30.7m (R1-8) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -11.82m (R1-2) đến -29.36m (R1-8)

- Lớp 1 : Sét rất dẻo k p cát (CH)/(CH)s, xen lẫn các lớp mỏng cát, lẫn hữu

cơ, xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm Bề dày lớp 4.1m (LKR1-15) Cao độ đáy lớp -18.20m (LKR1-15)

- Lớp 2: Cát bụi, cát sét (SC-SM), nâu vàng, xám xanh, kết cấu rời rạc đến

chặt vừa, Lớp đất 2 n m dưới lớp 1a và 1b Các lỗ khoan tuyến phần lớn kết thúc trong lớp này

- Lớp 3: Sét rất dẻo, đôi chổ ít dẻo, (CH)/(CL), màu nâu vàn, xám nâu, trạng

thái dẻo cứng đến nửa cứng Các lỗ khoan tuyến hầu hết kết thúc trong lớp này

- Lớp 4a: Cát bụi, cát sét (SC-SM), đôi chỗ lẫn sạn sỏi thạch anh, màu xám

xanh, xám vàng, xám trắng, kết cầu rời rạc đến chặt vừa Lớp đất 4 n m dưới lớp 1a ; 1b và 2 Các lỗ khoan tuyến hầu hết kết thúc trong lớp này

- Thấu kính TK-1: Cát bụi, cát sét (SC-SM), màu xám xanh, kết cấu rời rạc,

xuất hiện ở hố khoan LKR1-15, bề dày 4.1m

Địa chất khu vực đường R2

Lớp K: Đất đắp, đất bề mặt, bao gồm: Lớp mỏng sét lẫn hữu cơ, xám xanh,

xám vàng, nâu vàng Lớp này chủ yếu là đất đắp bờ, đắp đường, nền nhà, đất ruộng…(xem cụ thể trong phần hình trụ các lỗ khoan) Bề dày lớp biến đổi từ 0.7m (LKR2-7) đến 2.2m (LKR2-5)

Lớp 1a: Sét rất dẻo (CH) lẫn hữu cơ, đôi chỗ lẫn các lớp cát mỏng, màu xám

xanh, xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Vị trí địa tầng n m dưới lớp lớp đất san lấp Bề dày lớp thay đổi từ 13.70m (LKR2-1) đến 24.50m (LKR2-8) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -26.73m (LKR2-8) đến -12.49m (LKR2-2)

Lớp 1 : Sét rất dẻo k p cát (CH)/(CH)s, đôi chỗ lẫn hữu cơ, xen lẫn các lớp

mỏng cát, xám xanh, xám nâu, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a Bề dày lớp thay đổi từ 1.70m (LKC8-1) đến 8.20m (LKR2-7) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -29.15m (LKC15-1) đến -13.34m (LKC8-1) Lớp này gặp ở hố khoan LKR2-5, LKR2-6, LKR2-7, LKC8-1, LKC8-2, LKC15-1, LKC15-2

Lớp 3: Sét rất dẻo (CH), đôi chỗ sét ít dẻo, màu xám xanh, nâu vàng, trạng thái

dẻo cứng đến nửa cứng Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a và lớp 1b Bề dày lớp thay đổi từ 2.55m (LKR2-2) đến 9.60m (LKR2-1) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -26.24m (LKR2-4) đến -15.04m (LKR2-2) Lớp này gặp ở hố khoan LKR2-1, LKR2-2, LKR2-3, LKR2-4, LKC8-1, LKC8-2

Lớp 4a: Cát bụi, cát sét (SC-SM), màu xám xanh, xám đen, xám trắng, kết cầu

rời rạc đến chặt vừa Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a, 1b và lớp 3 Bề dày lớp này chưa được xác định do chưa khảo sát đến độ sâu đáy lớp Lớp này gặp ở hầu hết các

hố khoan

Thấu kính TK-1: Cát bụi, cát sét, màu xám xanh, kết cấu rời rạc Vị trí địa tầng

n m giữa lớp 1a Bề dày thấu kính 1.50m, gặp ở hố khoan LKR2-9 Cao độ đáy thấu kính -18.80m

Địa chất khu vực đường R3

Lớp K: Đất đắp, đất mặt bao gồm: lớp mỏng sét lẫn hữu cơ, xám xanh, xám

vàng, nâu vàng Lớp này chủ yếu là đất đắp bờ, đắp đường, nền nhà, đất ruộng Bề

dày lớp biến đổi từ 0.1m đến 2.5m

- Lớp 1a: Sét rất dẻo (CH), đôi chỗ lẫn các lớp cát mỏng, lẫn hữu cơ, xám

xanh, xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy Vị trí địa tầng n m dưới lớp lớp đất san lấp Bề dày lớp thay đổi từ 7.0m (LKR3-9) đến 33.50m (LKR3-1) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -32.12m (LKR3-1) đến -6.01m (LKR3-9)

- Lớp 1 : Sét rất dẻo k p cát (CH)/(CH)s, xen lẫn các lớp mỏng cát, xám

xanh, xám đen, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm Bề dày lớp thay đổi từ 2.80m (LKR3-7) đến 9.45m (LKR3-15) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -26.25m (LKR3-7) đến -13.28m (LKR3-10)

- Lớp 2: Cát bụi, cát sét, đôi chỗ lẫn sạn sỏi thạch anh, màu xám xanh, xám

trắng, nâu vàng, kết cấu từ rời đến chặt vừa Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a

và lớp 1b Bề dày lớp thay đổi từ 1.40m (LKC17-3) đến 3.00m (LKR3-12) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -21.46m (LKR3-7) đến -17.54m (LKR3-9) Lớp này gặp ở hố khoan LKR3-12, LKR3-13, LKR3-14, LKC17-1, LKC17-3

- Lớp 3: Sét rất dẻo, màu xám xanh, xám đen, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng

đến nửa cứng Vị trí địa tầng n m dưới lớp 2 và lớp 1b Bề dày lớp thay đổi

từ 1.40m (LKR314) đến 9.75m (LKC173) Cao độ đáy lớp biến đổi từ 31.21m (LKC17-3) đến -24.76m (LKR3-14) Lớp này gặp ở hố khoan LKR3-11, LKR3-12, LKR3-14, LKC17-1, LKC17-3

Lớp 4a: CÁT BỤI, CÁT SÉT, đôi chỗ lẫn sạn sỏi thạch anh, màu xám

xanh, xám vàng, xám trắng, kết cầu rời rạc đến chặt vừa Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a, 1b và lớp 3 Bề dày lớp thay đổi từ 1.60m (LKR3-1) đến 9.45m (LKR3-9) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -33.80m (LKR3-2) đến -16.83m (LKR3-10)

- Thấu kính TK-1: cát bụi, cát sét, màu xám xanh, xám trắng, kết cấu chặt

vừa Vị trí địa tầng n m dưới lớp 1a, xen k p giữa hai lớp 1a và 1b Bề dày

biến đổi từ 1.50m đến 2.20m, các hố khoan LKR3-14 và LKR3-15 Cao độ đáy thấu kính biến đổi từ -20.06m đến -16.80m

Địa chất phần công trình ngầm, công trình nổi thuộc Quảng trường trung tâm Căn cứ hồ sơ khảo sát địa chất phần công trình ngầm và công trình nổi thuộc dự

án Quảng trường trung tâm và Công viên bờ sông (18 lỗ khoan ký hiệu LKS1 ÷ LKS18), đặc điểm địa chất như sau:

- Lớp K: Đất trên mặt là đất san lấp, gặp ở tất cả các lỗ khoan trừ các lỗ

khoan dưới nước (LKS-5, LKS-6, LKS-8, LKS-9, LKS-10), với bề dày từ 0,3m (LKS-11) đến 3,3m (LKS-17) bao gồm hỗn hợp cát san lấp, mảnh vỡ

bê tông, cấp phối đá dăm, xà bần, sét chảy Thành phần vật liệu của lớp không đồng nhất, phân bố cục bộ Cao độ đáy lớp thay đổi từ -1,45m (LKS-

18) đến 0,95m (LKS-4)

- Lớp 1: SÉT rất dẻo (CH), xám xanh, xám đen, đôi chỗ k p lớp cát, hữu cơ,

trạng thái chảy – dẻo chảy Lớp này gặp ở tất cả các lỗ khoan Bề dày lớp thay đổi từ 15,1m (LKS-16) đến 30,0m (LKS-5 và LKS-6) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -29,92m (LKS-7) đến -15,52m (LKS-16)

- Lớp 2a: SÉT rất dẻo (CH), màu xám xanh, xám vàng, đôi chỗ k p cát, trạng

thái dẻo cứng đến nửa cứng Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan LKS-17 và LKS-18 Bề dày lớp thay đổi từ 6,8m (LKS-18) đến 8,3m (LKS-17) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -29,35m (LKS-17) đến -28,95m (LKS-18)

- Lớp 2 : SÉT (CL/CH), màu xám đen, xám xanh, xám vàng, nâu đỏ, đôi chỗ

lẫn cát, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan LKS-12, LKS-13, LKS-15, LKS-17 và LKS-18 Bề dày lớp thay đổi từ 2,0m (LKS-13) đến 8,9m (LKS-17) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -38,25m (LKS-17) đến -23,37m (LKS-13)

- Lớp 3: CÁT lẫn bụi xen k p sét (SM/SC-SM), đôi chỗ k p cát kết, sỏi sạn,

màu xám vàng, xám trắng, xám đen, kết cấu rời rạc đến chặt vừa Lớp này gặp ở tất cả các lỗ khoan Bề dày lớp thay đổi từ 1,7m (LKS-8) đến 15,5m (LKS-16) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -42,55m (LKS-17) đến -30,19 m (LKS-14)

- Lớp 4: SÉT rất dẻo (CH), màu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái cứng Lớp này

gặp ở tất cả các lỗ khoan Các lỗ khoan đều chưa khoan qua hết bề dày lớp này Bề dày lớp khoan được thay đổi từ 5,0m (LKS-17) đến 9,0m (LKS-9)

- Lớp TK1: CÁT lẫn bụi sét (SC-SM), màu xám đen, xám trắng, xám vàng,

xám xanh, kết cấu rời rạc Thấu kính này gặp ở các lỗ khoan 15,

LKS-17 và LKS-18 Bề dày thấu kính khoan được thay đổi từ 2,7m (LKS-15) đến 5,0m (LKS-18) Cao độ đáy thấu kính khoan được thay đổi từ -22,15m (LKS-18) đến -19,31m (LKK-15)

- Lớp TK2: CÁT lẫn bụi sét (SC-SM), màu xám vàng, kết cấu chặt vừa

Thấu kính này chỉ gặp ở lỗ khoan LKS-18 Bề dày thấu kính là 3,1m Cao độ đáy thấu kính là -32,05m

- Lớp TK3: SÉT rất dẻo (CH), lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái dẻo mềm

đến dẻo cứng Thấu kính này chỉ gặp ở lỗ khoan LKS-4 Bề dày thấu kính là 3,0m Cao độ đáy thấu kính là -24,85m

Đánh giá địa chất khu vực dự án

Địa chất khu vực dự án Quảng trường trung tâm gần như tương đồng với dự án

04 tuyến đường chính đoạn qua Quảng trường trung tâm Trên cơ sở đó, Tư vấn tổng hợp số liệu địa chất của dự án 04 tuyến và dự án Quảng trường trung tâm và Công viên bờ sông và đề xuất số liệu tính toán cho từng khu vực

Điều kiện thủy văn

Khu đất quy hoạch thuộc vùng khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh, là khu vực nhiệt đới gió mùa với các đặc điểm sau:

- Mùa: Một năm có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng

5 đến tháng 11 Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

- Nhiệt độ: Nhiệt độ không khí trung bình năm là 270C

- Gió: có 02 hướng gió chính:

- Từ tháng 01 đến tháng 06 là gió Đông – Nam

- Từ tháng 07 đến tháng 12 hướng gió thịnh hành là gió Tây - Nam Đây là

thời kỳ có tốc độ gió mạnh nhất trong năm, tốc độ gió trung bình là 2-3m/s, lớn nhất là 36m/s (1972)

- Chế độ không khí ẩm tương đối cao, trung bình 80-90% và biến đổi theo

mùa Độ ẩm được mang lại chủ yếu do gió mùa Tây - Nam trong mùa mưa,

do đó độ ẩm thấp nhất thường xảy ra vào giữa mùa khô và cao nhất vào giữa mùa mưa

- Thủy văn khu vực công trình chịu sự ảnh hưởng bởi chế độ bán nhật triều

của Biển Đông và các sông rạch lân cận

Tham khảo kết quả báo cáo khảo sát thủy văn dự án Đầu tư xây dựng 04 tuyến đường chính trong Khu đô thị mới Thủ Thiêm, đặc điểm thủy văn như sau:

Hệ cao độ

Cao độ mực nước theo hệ cao độ Nhà nước

Trạm thủy văn và số liệu thủy văn

Trạm thủy văn Phú An trên sông Sài Gòn có tọa độ (10 46’ 17.6’’, 106 42’ 43.6’’) n m đối diện với khu đô thị Thủ Thiêm Trạm thủy văn Phú An là trạm cấp I trong mạng lưới trạm của Tổng cục Khí tượng Thủy văn Trạm đo các yếu tố cao độ mực nước liên tục b ng máy tự ghi, đo nhiệt độ, độ mặn của nước theo các obs khí tượng

Để tính cao độ mực nước cho khu vực Thủ Thiêm, Tư vấn đã thu thập và mua cập nhật mới tới hết năm 2012 số liệu mực nước tại trạm Phú An bao gồm :

Mực nước đặc trưng hàng tháng từ năm 1962 đến năm 2012;

Mực nước lớn nhất và nhỏ nhất hàng năm từ năm 1960 đến năm 2012;

Độ cao mực nước từng giờ từ năm 1995 đến năm 2012

Tần suất tích lũy cao độ mực nước giờ

Kết quả tính toán: Số liệu về độ cao mực nước từng giờ tại trạm Phú An là 18 năm (từ năm 1995 đến 2012 tổng cộng là 157800 giờ) Trong chuỗi tính toán đã xác

định m c nước lớn nhất là +162cm (xuất hiện vào ngày 17/10/2012) và nhỏ nhất

là - 256cm (xuất hiện vào ngày 21/7/2005)

Tần suất tích l y độ cao mực nước trung bình ngày

Kết quả tính toán: Chuỗi số liệu về độ cao mực nước tại trạm Phú An là 18 năm (từ năm 1995 đến 2012, tổng cộng là 6575 ngày) Trong chuỗi tính toán đã xác định

mực nước trung bình ngày lớn nhất là +69cm và nhỏ nhất là - 46cm

Đặc trưng hàng tháng của dao động mực nước

Theo năm và tháng, mực nước trung bình thay đổi phụ thuộc vào chế độ gió trên biển Đông Vào các tháng từ tháng IX đến tháng II năm sau, do gió mùa Đông Bắc trên biển Đông dồn nước vào phía Tây biển Đông làm mực nước trung bình tăng lên Vào các tháng từ tháng III đến tháng VIII do gió mùa Tây Nam dạt nước từ phía Tây biển Đông ra nên mực nước trung bình hạ thấp xuống Số liệu về các đặc trưng trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất hàng tháng của độ cao mực nước tại các trạm đặt trong bảng

Bảng 1 : 1 Đặc trưng tháng của mực nước (cm) trạm Phú An

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

T bình 24 18 12 3 -8 -18 -16 -10 6 29 33 29 9 Max TB 124 119 115 108 102 95 98 106 120 129 129 127 114 Max 154 147 150 144 130 129 125 137 150 162 158 160 162 Min TB -168 -174 -177 -179 -202 -223 -226 -218 -196 -158 -156 -163 -187 Min -194 -210 -212 -210 -234 -246 -256 -245 -223 -195 -195 -195 -256

Cao độ mực nước lớn nhất, nhỏ nhất theo các tần suất

Số liệu về mực nước lớn nhất, nhỏ nhất và các đường tần suất đặt trong phần phụ lục, kết quả tổng hợp đặt trong bảng

Bảng 1 : 2 Cao độ mực nước lớn nhất và nhỏ nhất theo các tần suất trạm Phú An

Hiện trạng kinh tế và kiến trúc cảnh quan

Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội

Hiện trạng dân cư, lao động: khu đất nghiên cứu không có dân cư sinh sống Hiện trạng hạ tầng xã hội: khu đất nghiên cứu là đất trống, không có các công trình hạ tầng xã hội

Hiện trạng kiến trúc cảnh quan

Hiện trạng sử dụng đất và công trình kiến trúc: Khu đất nghiên cứu quy hoạch hiện trạng là đất trống đã được tiến hành giải phóng mặt b ng và san lấp sơ bộ Hiện trong ranh giới khu đất không có công trình kiến trúc hiện hữu

Đất ngập nước chiếm phần lớn khu vực dự án, khoảng 87.7%, bao gồm cả đất ngập nước tạm thời và đất ngập nước thường xuyên

Đặc trưng của đất ngập nước bao gồm cả tự nhiên, trồng và được xây dựng, gồm cả cây, đường thủy, hồ nhân tạo, ao, đất bồi đắp bờ sông

Quần xã thực vật tự nhiên được xác định chủ yếu dọc bờ sông Sài Gòn và kênh rạch vùng châu thổ, với 2 loại cây chính là dừa nước (Nypa fruiticans) và Bần chua (Sonneratia caseolaris)

Quần xã thực vật tự nhiên n m trong vùng triều ngập gồm: Lúa ma (Wild rice), Lác hến (Club rush), sậy (Common reed/Phragmitesaustralis), v.v…

Địa hình

Khu vực dự án có cao trình thấp dần từ phía Sông Sài Gòn về phía Hồ trung tâm Toàn khu quy hoạch có cao độ trung bình +1.75m (hệ cao độ hòn dấu)

Thoát nước

Khu quy hoạch hiện chưa được xây dựng hệ thống thoát nước đô thị

Nước bề mặt được thoát về các vị trí tr ng thấp và sông rạch liền kề

Thủy văn

Khu vực bị ảnh hưởng bởi chế độ bán nhật triều không đều trên sông Sài Gòn Mực nước triều bình quân cao nhất là 1.1m Mực nước cao nhất trong những năm gần đây là 1.66m, thấp nhất là -2.56m

1.1.2 Hiện trạng giao thông [10, tr 12]

Hiện khu đất chưa có giao thông đi qua khu vực Quảng trường, Tuy nhiên các khu vực lân cận đang được thi công các tuyến đường chính của Khu Thủ Thiêm

Hệ thống mạng lưới đường giao thông:

- Khu vực Quảng trường trung tâm và công viên bờ sông cắt ngang qua 03

- Do tính chất đặc thù về chính trị, Quảng trường Trung tâm là nơi diễn ra các

hoạt động giao lưu văn hóa, tổ chức các Lễ hội văn hóa, chính trị, là không gian công cộng hấp dẫn và năng động, tổ chức các hoạt động thường nhật phục vụ người dân thành phố và du khách nên việc bố trí đường phục vụ diễu binh, diễu hành là cần thiết

- H l 4% = +1,58m (theo kết quả tính toán thủy văn khu vực phục vụ công tác

thiết kế xây dựng 4 tuyến đường chính trong Khu đô thị mới Thủ Thiêm)

- 0,5m : chiều cao từ mực nước l đến mép nền đường

Căn cứ Quy hoạch chi tiết 1/500 dự án Quảng trường Trung tâm và Công viên

bờ sông trong khu đô thị mới Thủ Thiêm theo hình thức hợp đồng BT được duyệt, cao độ tim các tuyến đường thấp nhất là 2,63m (tại giao với đường ven sông R3) Cao độ khống chế theo quy hoạch hoàn toàn thỏa mãn điều kiện cao độ tối thiểu để đảm bảo điều kiện đường không bị ngập ứng với mực nước l theo tần suất tính toán theo tiêu chuẩn

Do đó, trong bước thiết kế cơ sở này, cao độ thiết kế các tuyến đường tuân thủ theo cao độ khống chế của các nút giao theo đồ án quy hoạch được duyệt

Theo đó, cao độ thiết kế các tuyến đường như sau:

Bảng 1 : 3 Thống kê cao độ thiết kế các tuyến đường [10, tr.14]

Stt Tên đường Cao độ thiết kế (m)

1.2 Các giải pháp xử lý nền đất yếu trên thế giới và tại Việt Nam

1.2.1 Đ c điểm nền đường đất yếu.[2, tr 5]

1.2.1.1 Khái niệm đất yếu

Đất yếu là các vật liệu mới hình thành từ 1000 đến 15000 năm tuổi, có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu như sau:

Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất sét

- Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước

- Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn

- Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt

Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các điều kiện thủy lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao hồ…Trong các loại đất này thì đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, tam giác châu, cửa sông…) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường b ng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1,5, đất á sét bụi e ≥ 1), lực dính không thoát nước Cu ≤ 0,15 daN/cm2, góc nội ma sát φu=0, độ sệt IL=0,50 (trạng thái dẻo mềm)

Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát triển, thối rửa và phân hủy, tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn các trầm tích khoáng vật Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%

Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao, trung bình 85-95% và có thể đạt hàng trăm phần trăm Than bùn là loại đất nén lún lâu dài, không đều và

, vì thế phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40-50cm

Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của chúng:

- Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn

- Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn

- Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn

Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển, gồm các hạt rất mịn (< 200μm) với tỉ lệ phần trăm các hạt < 2μm cao, bản chất khoáng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong Hàm lượng hữu cơ thường dưới 10% [2, tr 6]

Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy v ng, vịnh, hồ hoặc các cửa sông nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều Bùn luôn no nước

và rất yếu về mặt chịu lực Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn, môđun

sét, bùn á cát, còn hệ số nén lún thì có thể lên tới 2-3 cm2

/daN Như vậy bùn là những trầm tích nén chưa chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực hiện sau khi áp dụng các biện pháp xử lí đặc biệt, mà tốt nhất là vét bùn thay đất tốt

Nói chung các loại đất yếu thường có các đặc điểm sau:

+ Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ

+ Độ thấm nước rất nhỏ

+ Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn

Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn, than bùn Ngoài ra, ở một

số vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập, như đất bazan ở Tây Nguyên, thỉnh thoảng còn gặp các loại vỉa cát cháy là những loại đất yếu có đặc điểm riêng biệt

1.2.1.2 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 > 0,1 cm2/kg); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0);

- Độ sệt lớn (B>1);

- Môđun biến dạng bé (E < 50kg/cm2);

- Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8 Dung trọng bé

1.2.2 Đ c điểm x y ng nền đường trong vùng đất yếu

1.2.2.1 Đặc điểm chung.[12, tr 6]

Khi thi công đắp nền đường trên vùng đất yếu thì sẽ làm tăng ứng suất trong đất, nếu sự tăng ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đó (tuỳ thuộc vào tính chất cơ học và trạng thái của đất nền) thì đất nền sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền đắp bị lún nhiều và đột ngột Cùng với sự lún sụp của nền đường đắp thì nền đất yếu xung quanh c ng bị trồi lên tương ứng

- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;

- Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn (<

200m) 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 kết quả 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 chặt hoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy;

- Đất bazan: Đây c ng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước, dễ bị lún sập

1.2.2.1.1 Những dạng phá hoại nền đường thường gặp

Phá hoại nền đường do lún trồi

Toàn bộ nền đường đắp lún vào nền đất yếu, đẩy trồi đất yếu tạo thành các

bờ đất gần chân taluy [8, tr 9]

Hình 1: 1 Phá hoại nền đường do lún trồi

Phá hoại nền đường do trượt sâu

Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng đường do dạng hình học thơng thường của nền đường đắp Một cung trượt trịn sinh ra do nên đắp bị lún cục bộ, ngược với lún lan rộng như kiểu lún trồi

Đất yếu

Nền đắp

Hình 1: 2 Phá hoại nền đường do trượt sâu Hậu quả của sự lún này là một bộ phận của nền đường đắp và của đất nền thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và cĩ hình dạng thay đổi theo tính chất và các đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền đắp Để tính tốn, trong các trường hợp đơn giản nhất thường xem đường phá hoại tương tự một đường cong

trịn và sự trượt được gọi là trượt trịn

Sự phát triển các hư hỏng

Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc trượt sâu vì đắp nền đường quá cao

là một hiện tượng xảy ra nhanh chĩng trong khi thi cơng hoặc sau khi thi cơng xong một thời gian ngắn

Qua theo dõi sự phá hoại thấy các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ

và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần

Tuy nhiên c ng cĩ những phá hoại khác xảy ra sau khi thi cơng xong vài tháng hoặc vài năm như trong trường hợp tơn cao nên đường mới trên nền đắp hiện hữu hoặc khi đào đất ở chân taluy

1.2.2.2 Sự phân vùng của đất yếu ở Việt Nam.[9, tr 8]

Trong những năm qua, thành tựu về cơng nghệ trong GTVT Việt Nam cĩ rất nhiều tiến bộ Những cơng 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 n m 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 b ng sông Cửu Long Với vùng châu thổ Bắc

Bộ, chiều sâu của nhiều vị trí đất yếu lên đến từ 15 - 28m Với Đồng b ng sông Cửu Long còn lớn hơn, nhiều khi lên đến 35m Cả hai khu vực này đều n m 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”

1.2.2.2.1 Nền đất yếu đồng bằng Bắc Bộ.[12, tr 20]

Đồng b ng Bắc Việt Nam có diện tích khoảng 30.000km2, trong đó đồng b ng Bác Bộ chiếm khoảng 18.000km2 B ng 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 ch ng chịt Nhiều nơi thấy vết tích hố móng ngựa, đầm lầy, khu tr ng bị úng nước

Nhìn chung, trầm tích hệ Thứ Tư ở đồng b ng 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, n m 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 75%, =1,4-1,6

30-Bảng 1 : 4 Chỉ tiêu cơ lí của đất bùn đồng b ng Bắc Việt Nam

w (g/cm)

k (g/cm)

r (g/cm) G (%)  W ch

(g/cm)

W d (%)  (độ) C

(kG/c 2 )

a (cm 2 / kG)

Bắc Bộ

3

IV

IQ 47,25 1,62 1,25 2,69 97,0 1,35 35,4 21,7 7,30’ 0,12 0,084 am

3

IV IQ

56,65 1,66 1,09 2,68 100,0 1,68 42,6 23,5 5,40’ 0,09 0,12 bm

2

IV IQ

64,62 1,57 0,95 2,64 95,5 1,57 61,3 41,5 3,39’ 0,10 0,12 bmQIII 63,28 1,60 0,99 2,68 97,7 1,67 52,0 31,6 3,03’ 0,07 0,16 Thanh

Hóa

bm

2

IV IQ

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

Hà Tĩnh bm 2

IV IQ

56,52 1,62 1,21 2,69 98,8 1,53 38,4 28,2 10,30’ 0,15 0,19 Quãng

Bình bm

2

IV IQ

52,6 1,56 1,08 2,71 99,0 1,54 40,7 24,3 12,28’ 0,18 0,24 b) Than bùn

Chỉ tập trung phần tây, tây bắc các đồng b ng Tại đồng b ng 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 b ng 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 nh Độ ẩm tự nhiên 80-140%,

khi >10; =5-100, lực dính c=0,05-0,3kG/cm2 Than bùn có sức chịu tải thấp, tính nén lún cao

Trị số trung bình chỉ tiêu cơ lý các lớp đất được cho trong bảng 1.2

1.2.4.2 Nền đất yếu đồng bằng sông Cửu Long.[12, tr 15]

- Trầm tích Holoxen đồng b ng 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)

Có thể chia vùng đồng b ng sông Cửu Long thành 3 khu vực ĐCCT:

+ 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 b ng V ng Tàu đến Biên Hòa là khu vực đất yếu, bề dày 1-10m

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

+ 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, V ng Tàu

Bảng 1 : 5 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất chủ yếu

Loại đất Sét 3 4

3

IV amQ 

Bùn sét

3 4 3

IV amQ 

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

1.2.2.2.2 Đất yếu khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.[6, tr 35-40]

Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh thuộc loại địa hình đồng b ng bồi tụ các trầm tích phù sa cổ đến trẻ với các nguồn gốc sông, đầm lầy, sông - biển, v ng vịnh hỗn hợp Tầng trầm tích biến đổi khá lớn và phức tạp, chiều dày từ vài mét đến hơn một trăm mét

Khu vực thành phố có thể chia ra làm 2 vùng:

+ Vùng cao phía bắc gồm Củ Chi, Hóc Môn, Gò Vấp, một phần các quận 1,

3, 5, 9,10, 12, Thủ Đức, Phú Nhuận, Tân Bình: phân bố trầm tích cổ Plextoxen gồm có: sét, sét cát, cát mịn đến thô lẫn sỏi sạn có khả năng chịu tải tốt

+ Vùng đồng b ng 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 sông biển đềm lầy gồm có: sét bùn, bùn á sét hữu cơ bão hòa nước, sét xám ghi xám xanh

có nguồn gốc trầm tích tro núi lửa Bề dày từ 8 đến 30m, một số nơi 35m đến 40m

Đất yếu hoàn toàn bão hòa nước và chưa cố kết, đang trong quá trình phân hủy, độ ẩm rất cao từ 50% đến trên 100%, dung trọng khô nhỏ < 10kN/m3, độ sệt Is>1, hệ số rỗng >1 (tới 2 đến 3), chỉ số nén lún Cc=0,5-1,5, môđun tổng biến dạng

E0-2 = 5-10kG/cm2

Nước dưới đất trong tầng sét bùn, bùn á sét hữu cơ cách mặt đất từ 0,5 đến 0,8m có quan hệ thủy lực với nước mặt, sông, đầm lầy và nước thải Nước bị nhiễm bẩn, nhiễm phèn, nhiễm mặn, có tính ăn mòn axit và sunfat cao đối với móng công trình Cần lưu ý là khi được cố kết hoặc xử lý cọc cừ, đất sẽ thoát nước và chặt hơn, nhưng khi nước bị tháo kiệt (mùa khô), tầng đất bị giảm thể tích tới giới hạn co và

có thể làm sụp đổ toàn bộ móng đã xử lý

Công tác xây dựng nền đường đắp 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 biến dạng, rạn nứt và hư hỏng mau Cho nên trong bất kỳ tình huống nào, nền đường

c ng 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 c ng như bản thân công trình mà sử dụng một hoặc kết hợp nhiều giải pháp được áp dụng

nh m phòng tránh tối đa việc lún nền đường.Công 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 nh m 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 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 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 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 vấn 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 tế và các đô thị lớn của Việt Nam chủ yếu tập trung tại các vùng đồng b ng, ven biển, trong đó quan trọng nhất là vùng đồng b ng 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 c ng rất cao Trong khi đó địa chất các khu vực này chủ yếu là bồi tích từ các con sông nên thường có nhiều lớp 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

1.2.2.3 Tình hình xây dựng nền đường đắp trên đất yếu của các nước trên thế giới và tại Việt Nam

1.2.2.3.1 Tình hình xây dựng nền đường đắp trên đất yếu của các nước trên thế giới

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 c ng 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 b ng tất cả các biện pháp kỹ thuật tiên tiến nhất khi xây dựng nhà

và công trình

Từ địa chất - địa chất thủy văn xấu hoàn toàn bất lợi trong công cuộc xây dựng mà Công ty TNHH NIPPON KAIKO ra đời với đội ng kỹ thuật chuyên nghiệp sâu về địa chất có 40 đơn vị cơ giới hạng nặng thi công đất và 19 Xí nghiệp Khảo sát - Thi công, Văn phòng Tư vấn Thiết kế độc quyền trong lĩnh vực dịch vụ

xử lý đất yếu trên toàn quốc (từ Tokyo, Yokohama, Nagoya, Oaka, Hirohima, Kyushu, Tohoku, đến Okinawa…) Thương hiệu NIPPON KAIKO nổi tiếng trên khắp nước Nhật với nhiều kinh nghiệm giá trị về giải pháp đường thoát nước đứng (SD) (thường là bấc thấm) và giải pháp làm chặt đất yếu (SCP) (thường b ng cọc cát, giếng cát, cọc xi măng đất trộn sâu dưới lòng đất b ng chấn động, gia tải tạm thời b ng tĩnh tải hoặc bệ phản áp…) Cả hai giải pháp này trên thực tế đều đem lại hiệu quả kinh tế hơn cả Với con số thống kê cho đến cuối năm 1996 chỉ tính riêng sản lượng của Công ty đạt 15 triệu mét tổng chiều dài cọc trên đất liền và 40 triệu mét dưới đáy biển b ng phương pháp đường thoát nước đúng, và b ng phương pháp

làm chặt đất yếu đạt 6 triệu mét trên đất liền và 20 triệu mét dưới đáy biển Con số thành quả trên chứng minh công nghệ thoát nước đứng và làm chặt đất tương đối đơn giản

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 cảng 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 khoan chứa Container - tại Singapore b ng phương pháp gia tải làm tăng độ chặt (SCP)

1.2.2.3.2 Tình hình xây dựng nền đường ô tô trên nền đất yếu tại Việt Nam

Từ các khu vực châu thổ Bắc Bộ, Thanh Hóa - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung

Bộ, đến đồng b ng 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 phí 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, nh m 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 c ng 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 b ng 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 khô, 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 b ng 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 b ng 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 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 V ng 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 đến 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 c ng 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 b ng 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 b ng rải bù lớp mặt đường Thực tế đã cho thấy, nếu lún nhiều mà không nứt, không xảy ra trượt trồi thì việc tổ chức kịp thời rải bù mặt đường c ng

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 c ng 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 c ng đã đem lại hiệu quả cao trong công tác xử lý nền đất yếu hiện nay

1.2.3 Các giải pháp xử lý nền đường đất yếu

a) Mục đích:

Xử lý nền đất yếu nh m 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 rỗng, 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 b ng 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 c ng có thể kết hợp cơ học

b ng 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 b ng sử dụng tải trọng tĩnh (phương pháp nén trước), sử dụng tải trọng động (đầm chấn động), sử dụng lưới nền cơ học

và sử dụng thuốc nổ sâu, phương pháp làm chặt b ng 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 b ng 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

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 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 thấm 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…

1.2.3.1 Đắp theo giai đoạn và gia tải tạm thời

1.2.3.1.1 Đắp theo giai đoạn:

Nguyên lý đắp theo giai 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 b ng đắp đất từng lớp một, chờ 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 nền cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo

Đây c ng 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: 3 Đắp đất theo giai đoạn

1.2.3.1.2 Gia tải tạm thời

Nguyên lý gia tải 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 gian ngắn hơn

Phạm vi áp dụng của phương pháp: Gia tải 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 và theo dõi khống chế tốc

độ đắp phần đắp gia tải trước, nếu không rất dễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp Do đó giải pháp đắp gia tải trước c ng 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,