BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
---------& ---------

KS. ĐỒNG VIẾT QUÂN

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT
YẾU TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG NHÀ GA HÀNH
KHÁCH SÂN BAY QUỐC TẾ CÁT BI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY; MÃ SỐ: 60580202
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phan Anh

HẢI PHÒNG - 2016

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là thành quả cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn
Phan Anh. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Đồng Viết Quân

PHẦN MỞ ĐẦU 8
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NỀN ĐẤT

YẾU 10
1.1. Khái niệm về đất yếu và các loại nền đất yếu thường gặp 10
1.2. Các vấn đề gặp phải khi xây dựng công trình trên nền đất yếu 11
1.2.1.1.Phá hoại nền đường do lún trồi 11
1.2.1.2.Phá hoại nền đường do trượt sâu 12
1.3. Các vấn đề về lún 12
1.4. Các biện pháp xử lý nền đất yếu đã áp dụng tại việt nam 13
1.5. Kết luận chương 1 17
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẾNG
CÁT KẾT HỢP GIA TẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG. 18
2.1. Cơ sở lý thuyết về tính toán xử lý nền đất yếu bằng giếng cát kết hợp gia tải 18
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán xử lý nền đất yếu bằng cọc đất gia cố xi măng 30
2.2.4.1.Theo quan điểm làm việc như “cọc” 37
2.2.4.1.1.Đánh giá ổn định các trụ gia cố theo trạng thái giới hạn 1 37
2.2.4.1.2.Đánh giá ổn định các trụ gia cố theo trạng thái giới hạn 2 38
2.2.4.3.2.Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc ximăng đất[13] 41
2.2.4.3.3.Tính toán biến dạng[7] 42
2.2.5.1.Ổn định tổng thể của cọc ximăng đất 46
2.2.5.1.1.Mất ổn định do trượt ngang 46
2.2.5.1.2.Mất ổn định do khối cọc quay quanh mép của khối 46
2.2.5.2.Mất ổn định do các cọc không đủ cường độ 47
2.2.5.2.1.Mất ổn định do trượt ngang 47
2.2.5.2.2.Mất ổn định do khối trượt ngang cắt qua các cọc 47
2.2.5.2.3.Mất ổn định do khối trượt uốn gẫy các cọc 47
2.3. Kết luận chương2: 48

3.3.Tính toán xử lý nền đường vào cảng bằng phương pháp giếng cát kết hợp gia tải 60
3.3.1.Lựa chọn mô hình tính toán 60
3.3.2.Tính toán giếng cát kết hợp gia tải 62
3.3.2.1.Tính độ lún của nền khi chưa gia cố 62
3.3.2.2.Tính toán tăng nhanh độ cố kết của nền bằng giếng cát kết gia tải trước 63
3.3.2.2.1.Phương án khoảng cách giếng là 3m 63
3.3.2.2.2.Phương án khoảng cách giếng là 3.5m 64
3.3.2.2.3.Phương án khoảng cách giếng là 4m 64
3.4.So sánh giá trị kinh tế các phương án xử lý 65
3.5.Kết luận chương III: 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3

Tên bảng
Các công trình tiêu biểu ứng dụng cọc ximăng đất ở Việt Nam
Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ
Bảng tính qui đổi tải trọng xe
Bảng tính giá trị qui đổi tải trọng kết cấu áo đường
Yêu cầu độ lún nền đường giai đoạn khai thác

Tổng hợp độ lún của đất nền theo chiều dài cọc xi măng đất
Bảng tổng hợp phương án cọc đường kính D800
Chỉ tiêu địa chất khu vực tính toán
Chỉ tiêu lớp đất đắp
Kết quả tính toán lún khi nền chưa gia cố
Tổng hợp kết quả tính toán phương án K g=3m
Tổng hợp kết quả tính toán phương án K g=3.5m
Tổng hợp kết quả tính toán phương án K g=4 m
Chi phí gia cố nền bằng cọc đất gia cố xi măng
Chi phí gia cố nền bằng phương án kết hợp cọc xi măng đất và giếng

58
60
61
62
63
66
66
67
68
68
69
70

3.17

cát

70



Kích thước ống vách
Trình tự thi công giếng cát

23
27

vi


2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
3.1
3.2
3.3

Phối cảnh Dự án nhà ga sân bay Cát bi
Mặt cắt ngang điển hình đường trục vào cảng
Mặt cắt ngang điển hình đường vào nhà ga
Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu
Mặt cắt ngang bố trí cọc ximăng đất gia cố nền đất yếu
Độ lún khi không xử lý nền đường
Cung trượt của nền đường khi mất ổn định
Quan hệ giữa chiều dài cọc và độ lún phương án 2D
Quan hệ giữa chiều dài cọc và độ lún phương án cọc 2.5D
Quan hệ giữa chiều dài cọc và độ lún
Biểu đồ so sánh 3 phương án cọc
Mặt cắt ngang bố trí giếng cát gia cố nền đất yếu
Độ lún cố kết của nền
Biểu đồ so sánh độ lún dư của các phương án giếng cát

vii

27
28
29
30
31
32
32
33
36
40
41
41
42

xử lý nền đất yếu khi xây dựng nền đường đã và đang áp dụng những biện pháp như: thay
thế một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bằng lớp vật liệu có chỉ tiêu cơ lý tốt hơn, sử dụng
vải địa kỹ thuật, bấc thấm, cọc cát, giếng cát, cọc đất gia cố ximăng…
Tại Việt Nam có một số vùng đất yếu như ở lưu vực sông Hồng và sông Cửu Long.
Nhiều thành phố và thị trấn được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều
kiện hết sức phức tạp của nền đất dọc theo dòng sông và bờ biển. Trong những năm gần đây
cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nền móng các công trình ngày được quan tâm và
tìm hiểu nhiều hơn, các công trình ổn định hơn.Tuy nhiên, vẫn có một số công trình bị hư hại
mà nguyên nhân chủ yếu vẫn là nền đất dưới công trình.Đối với nước ta là một nước đang
phát triển, đang công nghiệp hóa và hiện đại hóa mạnh mẽ, rất nhiều công trình lớn, nhà
máy, bến cảng, sân bay và các khu công nghiệp đang được xây dựng.Tất cả những điều ấy
đã và đang là động lực để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển kỹ thuật gia cố nền đất xử lý
nền đất yếu, giúp chúng ta hiểu rõ lòng đất hơn.
Dự án xây dựng nhà ga hành khách sân bay quốc tế Cát bi nhằm mục tiêu đáp ứng nhu
cầu vận tải ngày càng cao, cải thiện điều kiện khai thác, phục vụ phát triển kinh tế xã hội
cho thành phố Hải Phòng và đảm bảo được an ninh quốc gia. Dự án được thực hiện trên khu
vực địa chất yếu trước đây là ao, hồ, đầm. Chính vì vậy, việc xử lý hiệu quả nền đất yếu
nhằm đáp ứng được các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật luôn được Chủ đầu tư quan tâm hàng
đầu.
Do vậy đề tài “Nghiên cứu phương pháp xử lý nền đất yếu trong dự án xây dựng nhà
ga hành khách sân bay Quốc tế Cát Bi” là vấn đề có ý nghĩa cấp bách và thiết thực.

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu, so sánh và khuyến nghị phạm vi áp dụng cho các phương pháp xử lý nền
đất yếu, lựa chọn được phương pháp xử lý nền thích hợp nhất cho dự án xây dựng nhà ga
hành khách sân bay quốc tế Cát bi. Đưa ra các khuyến nghị về thiết kế và thi công xử lý nền
đất yếu bằng phương pháp giếng cát và cọc đất gia cố xi măng cho dự án.

8


ĐẤT YẾU

NỀN

1.1. Khái niệm về đất yếu và các loại nền
đất yếu thường gặp

1.1.1. Khái niệm về đất yếu
Đất yếu là những đất có năng lực chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm 2) có tính
nén lún lớn, hầu như bão hoà nước, hệ số rỗng (e >1), môđuyn biến dạng thấp , sứckháng cắt
nhỏ. Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng đường ô tô trên nền đất yếu
sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được.[4]

1.1.2. Phân loại đất yếu
Có thể chia đất yếu thành 3 loại cơ bản sau: đất sét hoặc đất á sét bụi mềm (có hoặc
không có chất hữu cơ), than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn.
Loại đất có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven
biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng châu thổ; loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình
trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12%) nên có thể có màu nâu đen, xám đen, có
mùi. Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng
gần bằng hoặc có thể cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e ≥ 1,5 , á sét e ≥ 1), lực
dính đơn vị C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc ma
sát trong ϕ từ 0 - 10° hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0,35
daN/cm2. Ngoài ra ở các vùng lòng núi còn có thể hình thành đất yếu ở dạng bùn cát, bùn
cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0; độ bão hòa G > 0,8).[6]
Loại đất có nguồn gốc từ hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm khá cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và bị
phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các loại trầm tích khoáng vật. Loại này thường
được gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thông thường có
màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn.

nhiều và đột ngột. Cùng với sự lún sụp của nền đường đắp thì nền đất yếu xung quanh cũng
bị trồi lên tương ứng.

1.2.1. Những dạng phá hoại nền đường thường gặp[4]
1.2.1.1. 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.

Hình 1.1. Phá hoại nền đường do lún trồi

11


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

Đất yếu

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 dịch chuyển và có 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 như một đường cong tròn và sự trượt được gọi là trượt
tròn.

1.2.2. Sự phát triển của các hư hỏng
Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc là trượt sâu vì đắp nền đường q cao là một

1.4. Các biện pháp xử lý nền đất yếu đã áp
dụng tại việt nam
1.4.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát hoặc giếng cát[12]
Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre...) là một bộ
phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lư ới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát.
Việc sử dụng cọc cát hoặc giếng cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: cọc cát
cũng như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố kết và độ
lún ổn định diễn ra nhanh chóng hơn; nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, sau đó lèm
chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép thoát vào cọc cát hoặc
giếng cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý; cọc cát, giếng cát thi
công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn nhiều so với dùng các loại vật liệu
khác. Cọc cát, giếng cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.

1.4.2. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc vôi và cọc đất gia cố xi măng[4]
Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: than bùn, bùn, sét và
sét pha ở trạng thái dẻo nhão.
Việc sử dụng cọc vôi có những tác dụng sau:
- Sau khi cọc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ đượctăng lên 20% làm cho
đất xung quanh nén chặt lại.
- Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ
rỗng bốc hơi sẽ làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt.
- Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: độ ẩm của đất giảm 5 8%; lực dính tăng lên khoảng 1,5 - 3lần.
Việc chế tạo cọc đất - ximăng cũng giống như đối với cọc đất - vôi, ở đây xilô chứa
ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước.
Hàm lượng 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.

13



Bệ phản áp dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức độ ổn
định chống trượt trồi cho nền đường để đạt các yêu cầu về ổn định. Bệ phản áp có vai trò
như một đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền đường với các chiều cao lớn hơn,
do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn hơn. Bệ phản áp còn có tác dụng
phòng lũ, chống sóng, chấm thấm nước…So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp
với một khối lượng đất đắp bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được momen của các lực trượt
nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy.

14


Chiều cao bệ phản áp phải nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao đắp trực tiếp giới hạn H gh và
nên từ 1/3 ÷ 1/2 chiều cao nền đắp chính. Để tiết kiệm đất, chiều rộng bệ phản áp L có thể
rút xuống bằng (2/3 ÷ 3/4) chiều dài chồi đất ứng với cung trượt nguy hiểm nhất (theo kinh
nghiệm của một số nước thì chiều rộng L không cần phải trùm kín hết chiều dài chồi đất
này).
Bệ phản áp là giải pháp tăng độ ổn định của nền đắp chính nhưng cũng có thêm tác
dụng là hạn chế thành phần lún do đất yếu bị đẩy ngang sang hai bên dưới tác dụng của tải
trọng đắp chính. Phải đắp bệ phản áp cùng lúc một lúc với nền đắp chính, tuy nhiên đắp
không cần đầm nén chặt như đắp nền đường.

1.4.5. Phương pháp sử dụng lưới địa kỹ thuật[3]
Nguyên lý của giải pháp này là 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 trượt 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.
Tăng cường ổn định bằng giải pháp này này thi công rất đơn giản nhưng chú ý là giải
pháp này không có tác dụng giảm lún và do vậy nó chỉ có thể sử dụng một mình khi độ lún
trong phạm vi cho phép.

thông qua mũ cọc thường dùng là 60%-70%, nếu sử dụng phương pháp kết hợp nói trên, tỉ lệ
này yêu cầu còn khoảng 10%-20%. Bên cạnh đó, nếu so sánh với giải pháp sàn bê tông cốt
thép trên hệ móng cọc thì với giải pháp này có chi phí xây dựng thấp hơn.

1.4.7. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm[4]
Đây là phương pháp kỹ thuật thoát nước thẳng đứng dùng bấc thấm kết hợp với gia tải
nén 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 làm tăng tốc độ cố kết. Phương pháp này thường dùng để xử lý nền
đường đắp cao trên nền đất yếu.
Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng tạo đường thấm thẳng đứng để tăng nhanh
quá trình thoát nước qua 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.
Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập, tuy nhiên trong trường hợp cần tăng
nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc
thấm với gia tải tạm thời.
Trong mỗi trường hợp cụ thể, tuỳ điệu kiện có thể có một hoặc nhiều biện pháp
xử lý thích hợp, tuy nhiên lựa chọn giải pháp nào thì cần phải phân tích đầy đủ theo các
nhân tố sau đây:
- Tính chất và tầm quan trọng của công trình
- Thời gian thi công.
- Tính chất và bề dày của lớp đất yếu.
- Giá thành xây dựng.
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể đối với công trình sau khi thi công, cần xác định độ lún tổng
cộng và tốc độ lún cho phép.

16



c mụ t trong hỡnh 2-1. Nc xung quanh Ging cỏt chy theo phng ngang ti Ging
cỏt v c thoỏt thng ng lờn trờn sau ú chy ra ngoi thụng qua lp m cỏt.

chiều rộng đường

Chiều cao chất tải thêm

C
L
PH

Chiều cao nền đắp

1:1

1:1

Quan trắc lún
1:2

1:2

Chiều dày lớp đệm cát
LớP đệm cát

giếng cát

Hỡnh 2.1: Phng phỏp x lý nn t yu bng ging cỏt kt hp gia ti

2.2.2. Nguyờn lý x lý nn t yu bng ging cỏt kt hp gia ti

trỡnh thi cụng trờn nn t yu.
Tải trọng chất thêm q

Đệm cát

Giếng cát

Đất yếu

Tầng đáy

Hỡnh 2.2: Mt ct ngang b trớ ging cỏt
Tỏc dng ca Ging cỏt l lm cho rng, m ca t nn gim i, trng lng th
tớch, mụ un bin dng, lc dớnh v gúc ma sỏt trong tng lờn. Vỡ nn t c nộn cht li,
do ú sc chu ti s c tng lờn, lỳn v bin dng khụng ng u ca t nn di
múng cỏc cụng trỡnh s gim i mt cỏch ỏng k.

- Nguyờn lý c bn ca quỏ trỡnh nộn trc
19


Khi nền đất chịu tác động của tải trọng ngoài thì sẽ sinh ra ứng suất có hiệu σ giữa các
hạt đất và áp lực nước lỗ rỗng (U). Tổng ứng suất có hiệu và ứng suất nước lỗ rỗng luôn
bằng ứng suất do tải trọng bên ngoài sinh ra σ = σ + U .
Trong quá trình cố kết thì nước bị ép ra và U giảm còn σ tăng lên đến một giá trị nào
đó. Phương pháp Giếng cát chính là tạo ra nhiều rãnh để cho nước thoát được nhanh
hơn.Theo Terzaghi khi nền không có Giếng cát chúng ta có thể áp dụng bài toán cố kết một
chiều, nhưng khi nền có làm Giếng cát bài toán trở thành cố kết ba chiều đối xứng trục.
Việc gia tải bằng tải trọng thẳng đứng trong quá trình nén cố kết nền đất yếu thực chất
là tăng áp lực lớn hơn áp lực thường xuyên trên nền đất tự nhiên, và có thể coi áp lực đấy

Vai trò tương đối và độ lớn của mỗi thành phần lún phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố, ví
dụ: thể loại đất và tính chất cơ lý, chỉ số nén, quá trình nén lún trước đây, độ lớn tải trọng,
tốc độ gia tải và mối quan hệ giữa diện tích gia tải và chiều dày lớp đất chịu ảnh hưởng lún.
Khi thiết kế tính toán công trình gia tải trước, cần hải xem xét sự khác nhau của những
giả định về quá trình diễn biến của lún, chẳng hạn như chuyển dịch trượt hay sự thiếu tương
quan giữa lún cố kết và việc tiêu giảm áp lực nước lỗ rỗng có thể làm mất hiệu quả của việc
áp dụng giả định quy ước về dự báo và quá trình gia tải.

2.1.3. Trình tự và điều kiện thiết kế, phạm vi áp dụng giếng cát kết hợp gia tải
Khi thiết kế Giếng cát phải thu thập các thông tin sau:
- Báo cáo về khảo sát địa chất.
- Báo cáo thí nghiệm trong phòng không phá hoại kết cấu.
- Lịch sử chịu tải.
- Tải trọng thiết kế kết cấu.
Việc khảo sát đất nền đưa ra những thông tin về mặt cắt địa chất, chiều dày lớp đất yếu
phải xử lý, chiều sâu cần xử lý và cao trình mực nước ngầm. Các thí nghiệm trong phòng
phải cho các hệ số cố kết Cv hoặc Ch, chỉ số nén lún Cc, chỉ số nở Cr, dung trọng γ hệ số
rỗng eo và

áp lực trước cố kết của đất yếu.

Khi bố trí Giếng cát trên đầm lầy mới khẩn hoang phải dựa vào lịch sử chịu tải trước đó
để dự đoán độ cố kết đã xảy ra.
Sau khi có các thông tin trên đây một thiết kế hoàn chỉnh sẽ cho các kết quả sau:
- Độ cố kết có thể đạt được.
- Thời kỳ gia tải.
- Tải trọng gia tải.
- Kích thước Giếng cát.
- Khoảng cách giữa các Giếng cát.
Độ cố kết yêu cầu dựa vào trị số độ lún cho phép sau khi xây dựng.Để thoả mãn tối đa


(2-2)
Với đất sét cố kết tiêu chuẩn, ta có thể tính độ lún theo công thức:

(2-3)
Với đất sét quá cố kết, công thức tính độ lún là:

(2-4)
Xét đến sự phân bố ứng suất, ta có thể chia lớp đất sét thành nhiều lớp nhỏ và độ lún cố
kết tổng cộng bằng tổng độ lún của các lớp riêng rẽ:[6]

(25)
Các kí hiệu trong phương trình trên là:
S: độ lún cố kết cuối cùng.

Cr: chỉ số nở.

: sự thay đổi độ rỗng.

: ứng suất có hiệu ban đầu.

: độ rỗng ban đầu.

: sự thay đổi ứng suất có hiệu.

H: chiều cao lớp đất sét mềm.

: áp lực trước cố kết.

Cc: chỉ số nén lún.

D=1,13s với mạng lưới hình vuông.
Trong đó:
-n: nhân tố xét đến ảnh hưởng của khoảng cách bố trí giếng cát và đường kính
giếng.
- D: đường kính vùng ảnh hưởng của một giếng.
- dw: đường kính của giếng cát.
- s: khoảng cách giữa các giếng từ tâm đến tâm.
Bước 5: Cho thời gian gia tải t, tính nhân tố thời gian.[6]
Tv =

Cv t
H2

Ch t
D2
(2.7)
(2.8) Trong đó: - H= tổng chiều dày lớp đất yếu khi thoát nước một
Th =

chiều.
- H=1/2 tổng chiều dày lớp đất yếu khi thoát nước hai chiều.
- Giả thiết: - Ch = 3Cv với các cọc cát không chuyển vị.
- C h = 1,5Cv với các cọc cát chuyển vị.
Nếu việc gia tải được tiến hành theo từng cấp thì chức năng của tải trọng được xác định
gần đúng theo chức năng của bước và phải tính nhân tố thời gian cho từng bước.
Bước 6: Tính độ cố kết thoát nước thẳng đứng U v theo công thức hoặc sử dụng toán đồ.
Nếu việc chất tải phức tạp thì sử dụng nguyên tắc xếp chồng để tính U v tổng.
Bước 7: Tính độ cố kết thoát nước hướng tâm U htheo công thức hoặc sử dụng toán đồ.
Nếu cần thì theo nguyên tắc xếp chồng để tính U h tổng.
Bước 8: Tổ hợp việc thoát nước thẳng đứng và hướng tâm thì được độ cố kết tổng:

2.1.4. Thiết kế giếng cát
2.1.4.1. Thiết kế tầng đệm cát[6]
Độ chặt đầm nén của tầng đệm cát chỉ yêu cầu đạt 0,9 độ chặt đầm nén tiêu chuẩn (phục
vụ xe máy thi công các lớp trên).
Bề rộng mặt tầng cát đệm phải rộng hơn đáy nền đắp mỗi bên tối thiểu là 0,5 ÷ 1m; mái
dốc và phần mở rộng hai bên của tầng cát đệm phải cấu tạo tầng lọc ngược để nước cố kết
thoát ra không lôi theo cát, nhất là khi lún chìm vào đất yếu nước cố kết vẫn có thể thoát ra
và khi cần thiết dùng bơm hút bớt nước sẽ không gây phá hoại tầng cát đệm.
Cát phải là loại cát có tỷ lệ hữu cơ < 5%, cỡ hạt lớn hơn 0,5mm chiếm trên 50%, cỡ hạt
nhỏ hơn 0,14mm chiếm ít hơn 10% và đồng thời phải thoả mãn một trong hai điều kiện sau:

D60
>6
D10

(2-

9)

( D30 ) 2
>1
D10 .D60
và

(2-11)

> 0,6
(2-12)

Trong đó:
σvz- Ứng suất (áp lực) thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất yếu gây ra ở
độ sâu z (MPa).

σ vz = Σγ i .hi

(2-13)

25