Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỌC ĐẤT
GIA CỐ XI MĂNG THEO CÔNG NGHỆ TRỘN ƯỚT CỦA
NHẬT BẢN TẠI CẢNG HÀNG KHÔNG CẦN THƠ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Năm 2014
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………….…………
…… trang11
CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ
CẦN THƠ VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI
MĂNG
I.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ………………………………………………………… trang15
I.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN - ĐỊA HÌNH- ĐỊA CHẤT
………………………………………………………………………………….trang15
I.2.1. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG………………………………… ……….trang15
I.2.2. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN…………………,,,………………
……….trang16
I.2.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH………………………………….………
….trang17
I.2.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH………………………… trang17
I.3. CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG
………………………………… …………………………………….……….trang23
CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
SỨC CHỊU TẢI VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG

Chuẩn bị mặt bằng thi công…… ………………………trang56 III.2.4.2.
Các bước thi công chính…… …………………… ……trang56 III.2.4.3.
Trình tự thi công và thời gian nghỉ…… ……… … …trang57 III.2.4.4.
Ghi chép trong thi công…… ………………………… …trang58 III.2.4.5.
Sai số trong thi công…………………………….…………trang55 III.2.5.
Phương án thiết kế gia cố nền và các thông số thiết kế cọc đất gia
cố…… …………………………………………………….….………trang58
III.2.5.1.
Phương án thiết kế gia cố nền…… ……….….………trang58
III.2.5.2. Thông số thiết kế cọc đất gia cố…… …………… ……trang58
III.2.6. Yêu cầu về thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cọc… …………trang59
III.2.6.1. Thí nghiệm trong phòng… ………………………….…trang59
III.2.6.2. Thi công và kiểm tra các cọc thử nghiệm tại hiện trường
III.2.6.2.1. Thí nghiệm khoan lấy mẫu và xuyên tiêu chuẩn (SPT)
III.2.6.2.2. Thí nghiệm đào lộ đầu cọc………………… …………
trang63
III.2.6.2.3. Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn… ………………………trang63
III.2.6.2.4. Thí nghiệm chất tải trọng thật ở hiện trường …… trang66
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
4
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
III.3. Đánh giá kết quả thi công cọc đất gia cố xi măng………………trang68
III.3.1.
Giai đoạn thi công cọc thử để chọn hàm lượng xi măng chính thức
III.3.2. Giai đoạn thi công đại trà………………………………….………
trang68
III.4. Xử lý kỹ thuật thi công…………………………………….… …….trang68
III.5. Tiêu chuẩn nghiệm thu……………………………………….………trang69
CHƯƠNG IV. XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI CẢNG HÀNG KHÔNG CẦN
THƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG THEO

Hình II.1. Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cột xi măng-đất
Hình II.2. Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu ximăng - đất…….trang109
Hình II.3. Phá hoại khối……………………………………………………trang109
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
6
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình II.4. Phá hoại cắt cục bộ……………………………………….……trang109
Hình II.5. Sơ đồ tính toán biến dạng………………… …………………trang110
Hình II.6. Sơ đồ tải trọng truyền cho cột…………… …………………trang110
Hình II.7. Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ổn định giữa các cột khi tải
trọng vượt quá độ bền rão……… ……………………………………… trang110
Hình II.8. Bố trí cột theo mạng lưới so le
……………………….…….…trang44
Hình II.9. Bố trí cột theo thẳng hàng cách đều
……………….…………trang44
Hình II.10. Bố trí cột theo kiểu dạng khung
……………… ….…………trang45
Hình VI.1. Cảng hàng không quốc tế Cần Thơ…………………… ……trang73
Hình VI.2. So sánh hiệu quả sử dụng khoan phụt cao áp với các phương pháp
khoan phụt hoá chất và khoan phụt xi măng áp lực thấp ………… trang75
Hình VI.3. Sự phát triển cường độ nén của ximăng - đất… …… …trang101
Hình VI.4. Cường độ nén của ximăng - đất……………… ………… …trang76
Hình VI.5. Công nghệ đơn pha……………………………… …… …trang76
Hình VI.6. Công nghệ hai pha…… …trang77
Hình VI.7. Công nghệ ba pha…… …trang77
Hình VI.8. Mô tả quá trình thi công tạo cọc đất gia cố xi măng ……trang79
Hình VI.9. Cọc đất gia cố xi măng vừa mới thi công xong ……………trang85
Hình VI.10. Máy thi công cọc đất gia cố xi măng ………………………trang85
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
7

Chuyển vị ngang của khối cọc đất gia cố xi măng.
.……trang117

(Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng)
Hình IV.29.
Phân bố ứng suất của khối cọc đất gia cố xi măng.
…trang117

(Giai đoạn 1: thi công cọc đất gia cố xi măng)
Hình IV.30.
Chuyển vị thẳng đứng của khối cọc đất gia cố xi măng.
trang118
(Giai đoạn 2: thi công đắp cát)
Hình IV.31.
Chuyển vị ngang của khối cọc đất gia cố xi măng.
.……trang118
(Giai đoạn 2: thi công đắp cát)
Hình IV.32.
Phân bố ứng suất của khối cọc đất gia cố xi măng.
…trang119
(Giai đoạn 2: thi công đắp cát)
Hình IV.33.
Chuyển vị thẳng đứng của khối cọc đất gia cố xi măng
(Giai đoạn 3: tải trọng)
Hình IV.34.
Chuyển vị ngang của khối cọc đất gia cố xi măng.
…trang120

(Giai đoạn 3: tải trọng)
Hình IV.35.

đề liên quan đến xử lý nền đất yếu, sự cố công trình.
Những nghiên cứu về ổn định nền móng các công trình không phải là
vấn đề mới mẻ, tuy nhiên nó luôn là vấn đề cấp thiết và thường xuyên được
các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu - đề cập đến trong các tạp chí và hội
thảo chuyên ngành.
Trước yêu cầu thực tiễn của đất nước em muốn vận dụng kiến thức đã
học vào thực tế đời sống với mong muốn góp phần nhỏ bé vào sự phồn vinh
chung của đất nước.
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
11
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Cùng với nhu cầu thực tế và sự quan tâm tìm hiểu về vấn đề nền đất
yếu nên em chọn đề tài: Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp cọc đất gia cố
xi măng theo công nghệ trộn ướt của Nhật Bản tại Cảng hàng không Cần Thơ
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Đề suất phương pháp theo dõi và đánh giá biện pháp gia cố nền đường
đắp trên đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng trong điều kiện nước ta hiện nay.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Công tác thiết kế tính toán kiểm tra xử lý nền đất yếu bằng phương
pháp cọc đất gia cố xi măng theo công nghệ trộn ướt của Nhật Bản.
- Công tác thi công cọc đất gia cố xi măng.
- Những vấn đề cần chú ý trong thiết kế, thi công công nghệ cọc đất gia cố
xi măng. Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục.
- Từ những nội dung cụ thể đánh giá ưu nhược điểm từ đó đưa ra kiến
nghị các quy định nhằm áp dụng có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Gia cố nền đất yếu bằng phương pháp cọc đất gia cố xi măng, các quy
định kỹ thuật thi công và kiểm tra cọc đất, phương pháp theo dõi và
đánh giá xử lý nền đường trên đất yếu.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

xử lý đất nền bên dưới công trình, nhất là những khu vực có tầng đất yếu
khá dày như một số tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long.
- Cọc đất gia cố xi măng theo công nghệ trộn ướt là một trong những giải
pháp xử lý nền đất yếu, được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và
nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến
cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang
cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn,
chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
14
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CẢNG HÀNG KHÔNG
QUỐC TẾ CẦN THƠ VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG
I.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ
Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm đồng bằng sông Cửu Long có diện
tích tự nhiên 1.401,6 km2, bên bờ tây sông Hậu, cách biển Đông 75 km,
cách thủ đô Hà Nội 1.877 km và cách thành phố Hồ Chí Minh 169 km về
phía bắc (theo đường bộ). Phía bắc giáp tỉnh An Giang và Đồng Tháp, phía
nam giáp tỉnh Hậu Giang, phía tây giáp tỉnh Kiên Giang, phía đông giáp tỉnh
Vĩnh Long và Đồng Tháp.
I.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN- ĐỊA HÌNH- ĐỊA CHẤT
I.2.1. Đặc điểm khí tượng
Tài liệu khí tượng trog khu vực dự án được tính theo trạm Cần Thơ. Vị
trí trạm ở 10020’ vĩ Bắc, 105047’ kinh Đông. Độ cao của trạm +3,00m.
• Nhiệt độ không khí tối cao (0
0
C), (xem phụ lục Bảng I.1)
Tmax=36

ngầm tại các lỗ khoan địa chất cho thấy mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu
từ 1.0÷2.6m. Nước ngầm trong khu vực khảo sát tích trữ và lưu thông chủ
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
16
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
yếu ở lớp cát đắp bên trên và mực nước ngầm ở đây phụ thuộc khá nhiều
vào điều kiện khí tượng thủy văn, nước mưa, nước mặt.
I.2.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH
Cần Thơ có cao độ trung bình phổ biến từ 0,2-1m so với mặt nước biển,
chiếm hơn 90% diện tích, những nơi có độ cao 1,5-1,8m rất ít, chiếm dưới
10% diện tích so với mặt nước biển. Ðịa hình tỉnh Cần Thơ thấp dần từ Bắc
xuống Nam và từ Ðông sang Tây, có dạng lòng chảo. Nằm ở khu vực bồi tụ
phù sa nhiều năm của sông Mê Kông, có địa hình rất đặc trưng cho dạng địa
hình đồng bằng. Nơi đây có hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằng chịt. Trong
đó: Sông Hậu là con sông lớn nhất với tổng chiều dài chảy qua thành phố là
65 km, sông Cái Lớn dài 20 km, sông Cần Thơ dài 16 km, đổ ra sông Hậu
tại bến Ninh Kiều. Bên cạnh đó, Cần Thơ còn có hệ thống kênh rạch nhỏ
dày đặc, cho nước ngọt suốt hai mùa mưa nắng, tạo điều kiện cho nhà nông
làm thuỷ lợi và cải tạo đất.
I.2.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Theo hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất tại Cảng hàng không Quốc tế Cần
Thơ, có thể chia địa tầng các lớp địa chất thành các lớp theo thứ tự từ trên
xuống dưới như sau:
Lớp A _ lớp cát đắp:
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
17
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Lớp cát san lấp xuất hiện tại tất cả các lỗ khoan, chiều dày thay đổi từ
(1.7÷3.4)m.
Lớp 1 :

18
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Lớp sét pha màu xám đen, độ dẻo trung bình trạng thái rất mềm. Chiều
dày lớp thay đổi (6.50÷20.70)m
Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp này như sau:
o Độ ẩm W (%) : 42.5
o Dung trọng ướt
γ
w (g/cm
3
) : 1.692
o Dung trọng đẩy nổi
γ
sub
(g/cm
3
) : 0.738
o Hệ số rỗng (eo) : 1.21
o Giới hạn chảy WI (%) : 38.6
o Giới hạn dẻo Wp (%) : 19.0
o Chỉ số dẻo Ip : 19.6
o Độ sệt B : 1.20
o Góc ma sát (
ϕ
o) : 06
o
58’
o Lực dính (kG/cm
2
) : 0.102

2
) : 0.127
Lớp 3
Sét màu xám nâu, độ dẻo cao, trạng thái rất mềm. xuất hiện ở tất cả các
lỗ khoan. Chiều dày thay đổi từ (4.20÷24.30)m.
Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp này như sau:
o Độ ẩm W (%) : 53.3
o Dung trọng ướt
γ
w (g/cm
3
) : 1.614
o Dung trọng đẩy nổi
γ
sub
(g/cm
3
) : 0.65
o Hệ số rỗng (eo) : 1.50
o Giới hạn chảy WI (%) : 50.9
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
20
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
o Giới hạn dẻo Wp (%) : 23.6
o Chỉ số dẻo Ip : 27.3
o Độ sệt B : 1.09
o Góc ma sát (
ϕ
o) : 5
o

o Lực dính (kG/cm
2
) : 0.141
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
21
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Lớp 4B
Sét màu xám xanh, độ dẻo cao, trạng thái rắn, lớp này có bề dày từ 2 ÷
7.50m phân bố ở các lỗ khoan có độ sâu >40m.
Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp này như sau:
o Độ ẩm W (%) : 24.7
o Dung trọng ướt
γ
w (g/cm
3
) : 1.959
o Dung trọng đẩy nổi
γ
sub
(g/cm
3
) : 0.986
o Hệ số rỗng (eo) : 0.71
o Giới hạn chảy WI (%) : 50.8
o Giới hạn dẻo Wp (%) : 23.4
o Chỉ số dẻo Ip : 27.3
o Độ sệt B : 0.05
o Góc ma sát (
ϕ
o) : 14

o Góc ma sát (
ϕ
o) : 15
o
35’
o Lực dính (kG/cm
2
) : 0.347
Mực nước ngầm:
Mực nước ngầm ở lỗ khoan như sau: +1.0m
Với đặc điểm phân bố địa tầng và các đặc trưng cơ - lý của các lớp đất
như trên có thể nêu một số nhận xét sau:
- Dưới đất lớp mặt có tính chất cơ lý không ổn định là lớp bùn yếu, do
đó nền đường, sân cần quan tâm vấn đề lún do lớp bùn và lớp mặt khi
đắp gây nên.
Chuyên ngành xây dựng đường ô tô
23
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
- Đối với công trình có tải trọng nên sử dụng các loại móng cọc đặt vào
lớp 5.
I.3. CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG
a). Trên thế giới
- Nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các
nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật
Bản), tính chung trong giai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26
triệu m3 BTĐ. Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi
măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và
trong đất liền, với khoảng 300 dự án. Hiện nay hàng năm thi công
khoảng 2 triệu m3.
- Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối