Chơng 1
Tổng quan về xử lý nền đất yếu
1.1. cố kết nền đất yếu
Kỹ thuật cải tạo đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đa ra các
cơ sở lý thuyết và phơng pháp thực tế để cải thiện khả năng chịu tải của
đất sao cho phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau.
Với các đặc điểm của đất yếu, muốn đặt móng công trình xây dựng
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo khả năng
chịu lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào
điều kiện nh: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất Với từng
điều kiện cụ thể mà ngời thiết kế đa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có
nhiều biện pháp xử lý cụ thể khi gặp nền đất yếu nh:
- Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
- Các biện pháp xử lý về móng
- Các biện pháp xử lý nền.
1.1.1. Một số đặc điểm của nền đất yếu
Thuộc loại nền đất yếu thờng là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; sức
chịu tải bé (0,5 - 1kg/cm2); đất có tính nén lún lớn (a > 0,1cm
2
/kg); hệ
số rỗng e lớn (e > 1,0); độ sệt lớn (B > 1); mô đun biến dạng bé (E < 50
kg/cm
2
); khả năng chống cắt (C) bé, khả năng thấm nớc bé; hàm lợng n-
ớc trong đất cao, độ bão hòa nớc G > 0,8, dung trọng bé.
1.1.2. Các loại nền đất yếu chủ yếu và thờng gặp
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tơng đối chặt, ở
trạng thái bão hòa nớc, có cờng độ thấp;
- Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trờng nớc, thành phần
hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nớc, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt

măng đất, cọc vôi ), phơng pháp vải địa kỹ thuật, phơng 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 nh dùng máy đầm rung, đầm lăn. Cọc không thấm nh cọc
tre, cọc cừ tràm, cọc gỗ chắc thờng đợc áp dụng với các công trình dân
dụng. Sử dụng hệ thống lới nền cơ học chủ yếu áp dụng để gia cố đất
trong các công trình xây mới nh đờng bộ và đờng sắt. Sử dụng thuốc nổ
sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhng không thích
hợp với đất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.
3. Phơng pháp vật lý: Gồm các phơng pháp hạ mực nớc ngầm, phơng
pháp dùng giếng cát, phơng pháp bấc thấm, điện thấm
4. Phơng pháp nhiệt học: Là một phơng pháp độc đáo có thể sử dụng
kết hợp với một số phơng pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép.

2
Sử dụng khí nóng trên 800o để làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất
yếu. Phơng pháp này chủ yếu sử dụng cho điều kiện địa chất đất sét
hoặc đất cát mịn. Phơng pháp đòi hỏi một lợng năng lợng không nhỏ,
nhng kết quả nhanh và tơng đối khả quan.
5. Các phơng pháp hóa học: Là một trong các nhóm phơng pháp đợc
chú ý trong vòng 40 năm trở lại đây. Sử dụng hóa chất để tăng cờng liên
kết trong đất nh xi măng, thủy tinh, phơng pháp Silicat hóa hoặc một
số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đích điện hóa. Phơng pháp xi măng
hóa và sử dụng cọc xi măng đất tơng đối tiện lợi và phổ biến. Trong
vòng cha tới 20 năm trở lại đây đã có những nghiên cứu tích cực về việc
thêm cốt cho cọc xi măng đất. Sử dụng thủy tinh ít phổ biến hơn do độ
bền của phơng pháp không thực sự khả quan, còn điện hóa rất ít dùng
do đòi hỏi tơng đối về công nghệ.
6. Phơng pháp sinh học: Là một phơng pháp mới sử dụng hoạt động
của vi sinh vật để làm thay đổi đặc tính của đất yếu, rút bớt nớc úng

+ Không thêm vật liệu: phơng pháp cố kết đất (bấc thấm, gia cố
chân không); đầm nén đối với đất hạt rời (gia cố động, đầm chấn động).
+ Thêm vật liệu: Thêm vật liệu tự nhiên (cọc cát, đắp đá, cọc đá);
thêm vật liệu nửa cứng (cột vữa xi măng, phụt vữa).
2. Phạm vi ứng dụng của các phơng pháp:
- Xử lý nền bằng cọc tre và cọc cừ tràm: xử lý nơi nền đất yếu có
chiều nhỏ.
- Chất tải nén trớc (gia tải trớc): dùng để xử lý lớp đất yếu, có thể
sử dụng đơn độc hoặc có thể kết hợp với thoát nớc cố kết, sử dụng liên
hợp một cách phức hợp.
- Tầng đệm cát: sử dụng nhiều ở lớp mặt nền đất yếu, thờng kết
hợp với thoát nớc theo chiều thẳng đứng.
- Gia cố nền đờng: dùng cho các dạng đất yếu để nâng cao độ ổn
định, giảm bớt biến dạng không đều.
- Bệ phản áp: dùng để tăng độ ổn định và chống trợt lở công trình.
- Gia cố nền đờng bằng chất vô cơ (vôi, sợi tổng hợp): sử dụng khi
hàm lợng nớc lớn, cờng độ chịu cắt thấp.
- Nền đờng chất dẻo (sử dụng bọt khí FPS gia cố nền đất, trọng l-
ợng FPS ở đất là 1/50 # 1/100): làm giảm tải trọng nền đờng, giảm độ
lún thích hợp lớp đất có hàm lợng nớc lớn, lớp đất yếu có độ dày lớn.
- Nền đờng gia cố bằng hoá chất: khi phun hoá chất, nớc và bọt khí
qua hỗn hợp trộn xong hình thành vật liệu sợi, trọng lợng có thể đạt 1/4
trọng lợng đất, thích hợp với lớp đất có hàm lợng nớc lớn, độ dày đất
yếu lớn.

4
- Thay thế lớp đất yếu: dùng xử lý tầng nông, dùng ở lớp đất mỏng,
độ dày không lớn và thuộc đất bùn.
- Bấc thấm, giếng bao cát: sử dụng xử lý lớp bùn đất, bùn sét, độ
sâu xử lý không vợt quá 25m.


5
Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu
(trờng hợp lớp đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt
trung, hạt thô đầm chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng
chủ yếu sau:
- Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dới đáy móng, đệm
cát đóng vai trò nh một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và
truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dới.
- Giảm đợc độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ
lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dới tầng đệm cát.
- Giảm đợc chiều sâu chôn móng nên giảm đợc khối lợng vật liệu
làm móng.
- Giảm đợc áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu
có thể tiếp nhận đợc.
- Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng
ngang tác dụng, vì cát đợc nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống tr-
ợt.
- Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh
khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho
công trình.
- Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên đợc
sử dụng tơng đối rộng rãi.
1.2.2. Phơng pháp đầm chặt lớp đất mặt (cố kết đóng)
Khi gặp trờng hợp nền đất yếu nhng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì
có thể sử dụng phơng pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cờng độ chống
cắt của đất và làm giảm tính nén lún.
Lớp đất mặt sau khi đợc đầm chặt sẽ có tác dụng nh một tầng
đệm đất, không những có u điểm nh phơng pháp đệm cát mà cón có u

của nền đờng hoặc nền đê trên nền đất yếu. Phơng pháp đơn giản song
có giới hạn là phát sinh độ lún phụ của bệ phản áp và diện tích chiếm
đất để xây dựng bệ phản áp. Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp đ-
ợc thiết kế từ các chỉ tiêu về sức kháng cắt của đất yếu, chiều dày, chiều
sâu lớp đất yếu và trọng lợng của bệ phản áp. Bệ phản áp cũng đợc sử
dụng để bảo vệ đê điều, chống mạch sủi và cát sủi.
1.2.4. Phơng pháp gia tải nén trớc
Trong một số trờng hợp phơng pháp chất tải trớc không dùng
giếng thoát nớc thẳng đứng vẫn thành công nếu điều kiện thời gian và
đất nền cho phép. Tải trọng gia tải trớc có thể bằng hoặc lớn hơn tải
trọng công trình trong tơng lai. Trong thời gian chất tải độ lún và áp lực
nớc đợc quan trắc. Lớp đất đắp để gia tải đợc dỡ khi độ lún kết thúc
hoặc đã cơ bản xảy ra. Phơng pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp

7
Hình 1.1. Xử lý nền đất yếu bằng ph ơng pháp bấc thấm có bệ phản áp
nền đất yếu nh than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà n-
ớc.
Dùng phơng pháp này có các u điểm sau:
- Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất;
- Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời
gian.
Các biện pháp thực hiện:
Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá) bằng hoặc lớn hơn tải trọng
công trình dự kiến thiết kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trớc và
lún trớc khi xây dựng công trình.
Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nớc ra khỏi lỗ rỗng, tăng
nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời
gian.
Tuỳ yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình,

bằng bản nhựa thoát nớc thẳng đứng kết hợp với gia tải bằng hút chân
không. Độ lún đợc tính xấp xỉ 1,0m. Kết quả độ lún thực tế sau 2 lần
gia tải là 3,26m (lần đầu độ lún bằng 2,4m và lần sau độ lún bằng
0,86m), ở đây có sự sai khác giữa kết quả đo và dự tính. Sự khác nhau
có thể do quá trình tính toán cha kể đến biến dạng ngang của nền và
điều kiện công trình đặt ven sông.
Trong công nghệ xử lý nền bằng gia tải trớc với thoát nớc thẳng
đứng rất cần thiết đặt hệ quan trắc lún.
1.2.6. Phơng pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Là phơng pháp kỹ thuật thoát nớc thẳng đứng bằng bấc thấmkết
hợp với gia tải trớc. Khi chiều dày đất yếu rất lớn hoặc khi độ thấm của
đất rất nhỏ thì có thể bố trí đờng thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết.
Phơng pháp này thờng dùng để xử lý nền đờng đắp trên nền đất yếu. Ph-
ơng pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh
quá trình thoát nớc 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

9
Hình 1.2. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
trong thời gian cho phép. Phơng pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập,
nhng trong trờng hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, ngời ta có thể sử
dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc thấm với gia tải tạm
thời, tức là đắp cao thêm nền đờng so với chiều dày thiết kế 2 - 3m
trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đờng đạt
đợc độ lún cuối cùng nh trờng hợp nền đắp không gia tải. Bấc thấm đợc
cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) đợc bao ngoài bằng vật
liệu tổng hợp (thờng là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie
không dệt) Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trng sau:
- Cho nớc trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc

nhà, đờng sá, đất đắp và các dạng kết cấu khác. Cọc nhỏ là một giải
pháp tốt để xử lý nền đất yếu vì mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Công nghệ cọc nhỏ cho phép giảm chi phí vật liệu, thi công đơn giản,
đồng thời truyền tải trọng công trình xuống các lớp đất yếu hơn, giảm
độ lún tổng cộng và độ lún lệch của công trình.
1.2.8. Cọc tre và cọc 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 ớt. Cọc tràm và tre có chiều dài từ 2,5-6m
đợc đóng để gia cờng nền đất với mực đích làm tăng khả năng chịu tải
và giảm độ lún. Theo kinh nghiệm, thờng 25-30 cọc tre hoặc cọc tràm
đợc đóng cho 1m2. Tuy vậy nên dự tính sức chịu tải và độ lún của móng
cọc tre hoặc cọc tràm bằng các phơng pháp tính toán theo thông lệ. Việc
sử dụng cọc tràm trong điều kiện đất nền và tải trọng không hợp lý đòi
hỏi phải chống lún bằng cọc tiết diện nhỏ.
1.2.9. Phơng pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Nhằm giảm độ lún và tăng cờng độ đất yếu, cọc cát hoặc cọc đã
đầm chặt đợc sử dụng. Cát và đá đợc đầm bằng hệ thống đầm rung và
có thể sử dụng công nghệ đầm trong ống chống. Chúng ta đã sử dụng
công nghệ cọc cát và cọc đá để xây dựng một số công trình tại Tp, Hồ
Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng và Vũng Tàu. Sức chịu tải của cọc cát
phụ thuộc vào áp
lực bên của đất
yếu tác dụng lên
cọc.
Theo
Broms (1987) áp
lực tới hạn bằng
25 Cu với Cu =
20kPa, cọc cát ô

20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại.
- Khi vôi đợc tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lợng lớn
làm cho nớc lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình
nén chặt.
- Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất đợc cải thiện đáng kể: Độ
ẩm của đất giảm 5-8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5-3 lần.
Việc chế tạo cọc xi măng đất cũng giống nh đối với cọc đất - vôi,
ở đây xilô chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trớc. Lu ý sàng
ximăng trớc khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng không bị vón cục và
các hạt ximăng có kích thớc đều < 0,2mm, để không bị tắc ống phun.
Hàm lợng ximăng có thể từ 7-15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng
ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc
sét.
Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất
nền tăng lên từ 4-5 lần so với khi cha gia cố. ở nớc ta đã sử dụng loại
cọc đất-ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển
vọng sử dụng loại cọc đất-ximăng này để gia cố nền là rất tốt.
Thiết bị và công nghệ của Thuỵ Điển đợc dùng để chế tạo cùng
đất xi măng và đất vôi. Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
và áp dụng hiện trờng cho thấy:
- Cọc đất vôi và đất xi măng đóng vai trò thoát nớc và gia cờng
nền. Đây là giải pháp công nghệ thích hợp để gia cố sâu nền đất yếu.
- Các chỉ tiêu về cờng độ, biến dạng phụ thuộc vào thời gian, loại
đất nền, hàm lợng hữu cơ, thành phần hạt và hàm lợng xi măng và vôi
sử dụng.
- Việc sử dụng xi măng rẻ hơn trong điều kiện Việt Nam so với
vôi. Tỷ lệ phần trăm thờng dùng là 8 12% và tỷ lệ phẩn trăm của xi
măng là 12 15% trọng lợng khô của đất.
- Thiết bị Thuỵ Điển có khả năng thi công cọc đất xi măng.
- Có thể dùng thiết bị xuyên có cánh để kiểm tra chất lọng cọc.

dạng lới kết hợp với định vị các khối bê tông trên bề mặt nền đất cần gia
cố, đặt các khối bê tông dạng phễu vào đúng vị trí đã xác định tại lới
thép sao cho các khối bê tông này ghép sát và song song với nha. Buộc
các thanh cốt thép kết nối các móc thép đã có để nối các khối bê tông
lại tạo thành lới thép ở phía trên đỉnh các khối bê tông. Khoảng không
gian giữa các khối bê tông đợc đổ đầy đá dăm và sau đó đợc đầm chặt.

14
Hình 1.5. Mô hình xử lý nền đất yếu bằng ph ơng pháp Top-base15
H×nh 1.8. Khèi bª t«ng d¹ng phÔu (top-block)
H×nh 1.7. Phèi c¶nh líp Top-base
H×nh 1.6. MÆt c¾t líp top-base
1.3.2. Đặc điểm của phơng pháp Top-base
Phơng pháp Top-base có tác dụng giảm độ lún và tăng khả năng
chịu lực khi tải trọng từ kết cấu bên trên không quá lớn so với khả năng
chịu tải của nền đất yếu. Kết cấu móng nông bên trên Top-base thay đổi
theo quy mô công trình, điều kiện thi công xây dựng, có thể là móng
đơn, móng dạng băng hoặc dạng bè do ngời thiết kế kết cấu của công
trình quyết định lựa chọn. Top-base có hiệu quả đặc biệt trong việc giảm
độ lún do Top-base có tác dụng phân phối ứng suất với hiệu ứng đồng
vận giữa các khối bê tông đợc chèn đầy đá dăm. Cơ chế giảm độ lún là
do khả năng ngăn chặn biến dạng ngang của nền đất nằm dới móng bởi
phần cọc phễu, đồng thời có tác dụng tăng khả năng chịu lực bằng cách
ngăn chặn phá hoại cục bộ.
Hơn nữa, phơng pháp này đang đợc áp dụng làm móng chống
động đất do có hiệu ứng tơng tự trên nền cát có khả năng xảy ra hiện t-
ợng hoá lỏng nền đất dới tác động của tải trọng động đất.

t ban u ( khụng quỏ 2,5 n 3,5 ln ).
Phơng pháp này đợc ứng dụng đa dạng cho các loại nền móng
nh sau:
- Công trình có móng liền kề các cơ sở hạ tầng liên quan đến môi
trờng (khu vực cách ly, lò thiêu, nhà máy xử lý nớc thải).

17
- Nền móng cho các công trình kiến trúc và chung c.
- Khu vực đỗ xe ngầm trong các tổ hợp chung c.
- Nền móng cho bể chứa ngầm.
- Nền móng cho bè bê tông.
- Nền móng cho các công trình dân dụng.
- Nền đờng ô tô và tàu điện ngầm.
- Nền móng cho các đờng ống kỹ thuật lớn.
- Nền móng cho cầu.
- Nền móng cho các tờng chắn.
- Móng kháng chấn cho các máy chính xác.
Phơng pháp Top-base đợc sử dụng ở đất liền và bờ biển có đặc
điểm khác nhau.
Trên đất liền, Top-base đợc sử dụng làm giảm mạnh độ lún của
nền đất yếu và tăng đáng kể khả năng chịu lực cho phép của nền đất.
Trong trờng hợp này, có thể dùng các khối bê tông dạng phễu có đờng
kính 33cm và 50cm. Khi đặt 2 lớp Top-base đờng kính 50cm, tạo đợc
chiều dày gia cố tơng đơng Top-base đờng kính 1m, nhng thi công nhẹ
nhàng hơn.
Trong khi đó, Top-base ở vùng bờ biển đợc dùng làm móng cho
khối bê tông chắn sóng để tránh cho khối bê tông này khỏi bị chìm vào
nền bùn cát có khả năng chịu tải thấp v.v do hoạt động lặp lại của
sóng. Trong trờng hợp này, khối bê tông dạng phễu sử dụng đờng kính
lớn tới 2m.

Tại Việt Nam, phơng pháp Top-base còn khá mới mẻ, tuy nhiên đã có
một số doanh nghiệp xây dựng mạnh dạn đầu t thiết bị, phơng pháp, đào tạo
nhân lực, quảng bá, chào hàng và thi công Top-base nhiều công trình đạt chất l-
ợng và hiệu quả cao.

1
2
3
4
5
6
Hình 1.9. Một số công trình tiêu biểu ứng dụng phơng pháp Top-base tại Hàn Quốc
1) Waste-Fill Land, Kwangyang; 2) Iksan-Jangsoo Highway Box-Culvert;
3) Ssanyong Apart Retainingwall, Busan; 4) K&G Namyangju Brand Office Bldg;
5) Taeahn Country Club House, Chung; 6) Seongsoo Department-Factory, Seoul.
21
* Một số công trình tiêu biểu đã và đang chuẩn bị thi công sử dụng phơng pháp
Top-base tại Việt Nam []:
- Tr ng Ti u H c và Trung H c C S Qu c T Chi L ng , TP Hu
(03/2009);
- Tr ng Trung H c Ph Thông Qu c T Chi L ng , TP Hu (06/2010);
- Nhà x ng t p oàn Tân Thành ô, Quận 2, TP Hồ Chí Minh
(03/2010);
- Bi t th Phú M H ng, Quận 2, TP Hồ Chí Minh ( 05 -2010);
- Làm móng cho bể xử lý nớc thải, Cụm công nghiệp Hải Sơn, Long An
(03-2010)
- Công trình 110 Mai Hắc Đế, Hà Nội;
- Khu đô thị mới Eco-Park Việt Hng, Hng Yên;
- Khách sạn Ocean View, Vũng Tàu;
- Salon Auto Minh Chánh, Thanh Hoá;

5
22

5
23