1
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA CHẤT AN GIANG, ĐỒNG THÁP ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỌC
ĐẤT XIMĂNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Trương Đắc Châu1, Mai Anh Phương1, Nguyễn Bình Tiến1, Trần Nguyễn Hoàng Hùng2
1

Học viên cao học, Khoa KTXD, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM.
Tiến sĩ, giảng viên, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM,

2

TÓM TẮT: Cường độ cọc đất ximăng hình thành nhờ quá trình phản ứng hoá học giữa ximăng với thành
phần khoáng chất, ion trong các hạt đất, do đó mỗi loại đất có tính chất cơ lý hoá khác nhau sẽ ảnh hưởng
đến chất lượng cọc đất ximăng khác nhau. Sự khác nhau về điều kiện thử nghiệm (đặc điểm địa chất, năng
lượng trộn, điều kiện bảo dưỡng) giữa công tác chế tạo mẫu trong phòng và thi công ngoài hiện trường sẽ tác
động khác nhau đến chất lượng cọc. Đất ximăng gia cố hai đoạn đê (1) dài 60 m ở An Giang và (2) dài 30 m
ở Đồng Tháp được thi công bằng thiết bị NSV. Khoan lấy lõi lấy mẫu thí nghiệm nén nở hông tự do nhằm
đánh giá chất lượng cọc hiện trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy địa chất An Giang, Đồng Tháp phù hợp
với công nghệ đất trộn ximăng. Đất có thành phần hạt thô lớn, hàm lượng sét thấp, độ ẩm tự nhiên cao và
hàm lượng hữu cơ nhỏ sẽ cho cọc có cường độ cao. Độ pH trong nước tại vị trí thử nghiệm ảnh hưởng không
rõ ràng đến chất lượng cọc đất ximăng.
Từ Khóa: cọc đất ximăng, công nghệ trộn sâu, NSV, địa chất, gia cố đê, cường độ nén nở hông tự do.
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Những tổn thất về người và thiệt hại về cơ sở hạ tầng do vỡ đê hàng năm cho thấy sự hạn chế của các
biện pháp gia cố đê hiện nay [1, 2]. Đê được xây dựng dọc sông, hồ với mục đích ngăn lũ, chống ngập cho
các vùng sản xuất, nuôi trồng và cụm dân cư. Do đê đặt trên nền đất yếu và được đắp bằng đất nạo vét từ đáy
kênh nên khả năng chịu lực kém. Khi lũ về, mực nước dâng cao (từ 3 ÷ 4 m so với mặt ruộng) là nguyên
nhân chính gây vỡ đê. Theo Ban chỉ đạo Phòng chống lụt bão Trung ương, tính đến ngày 24/10/2011, lũ tại
đồng bằng sông Cửu Long làm ngập 89.813 căn nhà, 23.172 ha lúa, 1.370 km đê bao bị sạt lở và 57 người
chết, tổng thiệt hại do lũ gây ra gần 1.480 tỷ đồng [3].
Đê vỡ và sạt lở do các giải pháp gia cố mang tính tạm bợ và hạn chế về mặt kỹ thuật. Đê bao được gia

2
2.1.1 Vị trí thử nghiệm
Vị trí thi công thử nghiệm được chọn tại đoạn kênh Mười Cai, xã Vĩnh Trạch, huyện Thoại Sơn, tỉnh An
Giang (chiều dài gia cố 60 m) và đoạn kênh 2/9, xã An Hoà, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp (chiều dài
gia cố 30 m) (H1). Đê được dùng để ngăn lũ bảo vệ hoa màu và kết hợp đường GTNT. Hai đoạn đê mang
đặc trưng của đê bao ĐBSCL là được đắp bằng đất nạo vét từ dưới kênh, mặt đê rộng 3.5 đến 4.5 m, chiều
cao đắp 2.5 đến 3.0 m so với mặt ruộng.
a) Vị trí thi công thử nghiệm (Google Map) và hiện trạng đoạn đê gia cố ở An Giang

b) Vị trí thi công thử nghiệm (Google Map) và hiện trạng đoạn đê gia cố ở Đồng Tháp

Hình 1:Vị trí thi công thử nghiệm hiện trường
2.2 Điều kiện địa chất vị trí thử nghiệm
Năm và bốn lớp đất được khảo sát dọc theo chiều sâu hố khoan 25 m tại vị trí nghiên cứu ở An Giang
và Đồng Tháp. Kết quả thí nghiện hiện trường và trong phòng của hai vị trí nghiên cứu trong phạm vi gia cố
được cho trong Bảng 1
Bảng 1: Chỉ tiêu cơ lý hoá các lớp đất tại hai vị trí thử nghiệm
An Giang
Đồng Tháp
STT Vị trí thi công / Tên đất
Sét pha
Bùn
Sét pha
Bùn sét
Sét pha
dẻo mềm
sét
dẻo cứng
kẹp cát bụi dẻo cứng
(4.1 m) (6.4 m)

0.10 ÷ 0.25 mm
0.80
3.14
2.03
2.85
29.54
0.25 ÷ 0.50 mm
0.47
0.44
1.02
0.56
5.73
0.50 ÷ 1.00 mm
0.36
0.23
0.50
0.71
1.71
1.00 ÷ 2.00 mm
0.42
0.38
0.09
0.00
0.57
4
Độ ẩm, W (%)
37.70
65.60
27.60
61.50


3
2.3 Hệ thống thiết bị thi công cọc đất ximăng theo phương pháp trộn sâu – trộn ướt (NSV)
Thiết bị NSV là thiết bị thi công cọc đất ximăng theo phương pháp trộn sâu - trộn ướt bằng cánh trộn
kim loại của Tập đoàn SomeThing (Hình 2). Qui trình công nghệ NSV được Trung tâm kiến trúc Nhật Bản
chứng nhận số BCJ – 149. Thiết bị NSV có kích thước (2.5 x 2.0 x 8.38) m, nặng 7,8 tấn, áp lực tiếp đất 65,2
kN/m2 và linh hoạt nên hoạt động dễ dàng trên đường đê có bề rộng hẹp (B < 4,0 m) và sức chịu tải thấp.
Công cụ trộn có đường kính danh định 600mm, lỗ phun vữa bên dưới cánh trộn, moment xoắn lớn nhất 4.0
kN.m, áp lực khoan lớn nhất 29.0 kN, tốc độ nâng hạ cần 0 ÷ 5 m/phút, tốc độ quay của cánh trộn 0 ÷ 80
vòng/phút. Chiều dài trục trộn tối đa 12.0 m, được lắp ghép bởi các đoạn có chiều dài 2.0 m. Thiết bị NSV
thích hợp với đất cát, đất sét, và đất bùn.
a) Trạm trộn vữa ximăng
b) Máy bơm
c) Thiết bị NSV

Hình 2: Quy trình thi công cọc đất ximăng
2.4 Vật liệu thử nghiệm
Ximăng sử dụng là ximăng PCB40 theo TCVN 6260:2009. Vữa ximăng có tỷ lệ nước: ximăng là 0.7:1
theo kết quả thí nghiệm trong phòng của đất An Giang, Đồng Tháp gia cố ximăng [11, 12].
Nước trộn vữa được lấy trực tiếp từ dưới kênh, thông qua lưới lọc. Kết quả thử nghiệm hoá nước có độ
pH = 7.98 (An Giang) và pH = 7.80 (Đồng Tháp), theo TCVN 3994 -85 nước có tính ăn mòn yếu đối với
bêtông và kim loại.
2.5 Trình tự thi công thử nghiệm
Chi tiết gia cố hai đoạn đường đê ở An Giang và Đồng Tháp được thể hiện ở Hình 3. Trình tự thi công
thử nghiệm như sau:
- Vận hành kiểm tra sơ bộ thiết bị với nước.
- Định vị tim cọc và di chuyển máy đến vị trí thi công.
- Thi công tạo cọc ximăng đất theo qui trình đề xuất (gồm hai giai đoạn: (1) Giai đoạn xuyên xuống: khoan,
phun vữa, và trộn đất với ximăng đến chiều sâu cọc thiết kế; (2) Giai đoạn rút lên: tiếp tục trộn đất với vữa
ximăng khi rút công cụ trộn lên).

TSZ30-2.0 (thiết bị dùng cho thí nghiệm nén 3 trục) dùng cho UCS của công ty Nanjing T-Bota Scietech
Instruments & Equipment (Hình 5). Mẫu được nén với tốc độ gia tải không quá 1 mm/phút.
(a) Thiết bị nén mẫu TSZ30-2.0
(b) Thí nghiệm nén mẫu

Hình 5: Hình ảnh thí nghiệm nén mẫu soilcrete hiện trường
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả nghiên cứu dựa vào số liệu thí nghiệm, phân tích với 56 mẫu đất ximăng được khoan lấy lõi tại
8 vị trí ở công trình thử nghiệm ở An Giang và 61 mẫu đất ximăng được khoan lấy lõi tại 6 vị trí ở công trình
thử nghiệm ở Đồng Tháp (Hình 3). Các mẫu được đánh giá sơ bộ tại hiện trường, bảo quản và gia công trước
khi thí nghiệm xác định cường độ UCS ở độ tuổi > 240 ngày.
3.1. Ảnh hưởng loại đất
Cường độ cọc đất ximăng, qu có giá trị khác nhau qua các lớp đất khác nhau ở Đồng Tháp và An Giang
với cùng điều kiện thử nghiệm (cùng hàm lượng ximăng, năng lượng trộn và điều kiện bảo dưỡng). Cường
độ, qu cọc đất ximăng ở Đồng Tháp cao hơn An Giang. Thí nghiệm UCS các lõi cọc đất ximăng qua năm lớp
đất khác nhau (hai lớp ở An Giang và ba lớp ở Đồng Tháp) cho thấy lớp Sét pha (Đồng Tháp) có qu lớn nhất,
thấp hơn là lớp Bùn sét (An Giang, Đồng Tháp) và thấp nhất là lớp Sét dẻo (An Giang) dù các cọc được thi
công với thiết bị, thông số vận hành và hàm lượng ximăng giống nhau (Hình 6). Nguyên nhân do mỗi loại
đất có các tính chất cơ lý hoá riêng sẽ ảnh hưởng khác nhau đến các phản ứng hoá học giữa đất và ximăng
nên sự hình thành cường độ trong các lớp đất cũng khác nhau [5].

Hình 6: Quan hệ giữa cường độ nén nở hông tự do và hàm lượng ximăng
3.2. Ảnh hưởng của sự phân bố thành phần hạt đến cường độ nén nở hông tự do, qu
Cường độ của đất ximăng bị ảnh hưởng bởi thành phần cấp phối của đất nguyên dạng. Đất có tỷ lệ
thành phần hạt cát càng lớn thì cường độ đất ximăng càng cao và tỷ lệ hạt sét càng lớn thì cường độ đất
ximăng càng thấp [5, 13].


6
3.2.1. Ảnh hưởng hàm lượng sét

Hình 9: Đường cong tích lũy thành phần hạt
3.3. Ảnh hưởng của độ ẩm tự nhiên
Đất ximăng đạt cường độ cao khi độ ẩm tự nhiên đất nguyên dạng lớn hơn giới hạn nhão và dưới 70 %.
Kết quả quá trình thi công và thí nghiệm cho thấy độ ẩm thực tế lúc thi công cọc lớn cho kết quả cường độ
cao hơn. Cường độ lớp đất Bùn sét (An Giang, Đồng Tháp) cao do có độ ẩm lớn hơn giới hạn chảy ( B) và qu
lớp Sét pha (Đồng Tháp) cao vì trước khi thi công cọc đất ximăng được khoan làm mềm và tơi đất với nước
nên độ ẩm thực tế của hỗn hợp lớn hơn so với độ ẩm tự nhiên. Lớp đất Sét dẻo (An Giang) có độ ẩm thấp
hơn giới hạn chảy nên cường độ đạt được thấp (thể hiện ở Bảng 1và Hình 10). Tổng lượng nước của hỗn hợp
(gồm nước lỗ rỗng và nước trộn vữa) tối ưu khi vừa đủ cho phản ứng hoá học giữa đất – ximăng, nếu độ ẩm
tự nhiên trong đất nhỏ thì không đủ lượng nước để phản ứng thuỷ hoá xảy ra hoàn toàn, nếu độ ẩm quá lớn
trong đất lớn thì lượng nước dư sẽ làm giảm cường độ của đất ximăng [5, 15].


8

Hình 10: Quan hệ giữa cường độ nén nở hông tự do và độ ẩm tự nhiên
3.4. Ảnh hưởng độ pH
Không có sự ảnh hưởng rõ ràng của độ pH đến cường độ cọc đất ximăng. Hai khu vực thử nghiệm có
môi trường trung tính, độ pH của đất dao động không lớn (độ pH ở An Giang từ 7.71 ÷ 7.81 và Đồng Tháp
từ 7.43 ÷ 7.79) nên sự ảnh hưởng của độ pH đến các phản ứng hoá học giữa đất và ximăng không lớn, biểu
đồ Hình 11 cho thấy cường độ không có sự thay đổi lớn ở những vị trí có độ pH khác nhau. Nước có độ pH
cao thúc đẩy phản ứng pozzolanic tạo ra các sản phẩm dạng keo liên kết các hạt đất lại với nhau, nhiều kết
quả nghiên cứu cho thấy cường độ đất ximăng trong môi trường acid cao hơn trong môi trường kiềm, đất có
độ pH < 5 thì mức độ gia tăng cường độ thấp hơn pH > 5 [5, 13].

Hình 11: Quan hệ giữa cường độ nén nở hông tự do và độ pH
3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ
Đất có hàm lượng hữu cơ cao thì cường độ đất ximăng thấp [5, 13]. Cường độ cọc đất ximăng ở An
Giang nhìn chung thấp hơn so với Đồng Tháp do hàm lượng hữu cơ đất An Giang (5.86 ÷ 6.43) cao hơn ở
Đồng Tháp (4.73 ÷ 5.30) (Hình 12). Trong phạm vi thử nghiệm ở An Giang, lớp Sét dẻo có cường độ thấp

loạt.” Internet: . 29/09/2011.
[2] Báo Tuổi trẻ Online. “An Giang, Đồng Tháp: Vỡ đê, nước tràn như thác.” Internet: .
28/09/2011
[3] Báo điện tử Đảng Cộng Sản Việt Nam. “Đồng bằng sông Cửu Long thiệt hại nặng nề do lũ.” Internet:
. 25/10/2011.
[4] Lê Xuân Việt và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu chống sạt lở tại Km88+937 trên quốc lộ 91, Bình Mỹ, An
Giang,” Tạp chí Giao Thông Vận Tải, số 6, trang. 17-20, 6/2011.
[5] M. Kitazume and M.Terashi. The Deep Mixing Method. CRC Press, Balkema Book, UK, 2013, 405 pp.
[6] Lê Khắc Bảo, Lê Phi Long, và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Ảnh hưởng của tường đất-xi măng đến dòng thấm và ổn
định của đê bao chống lũ ở Đồng Tháp”. Tạp chí xây dựng, số 12, trang. 66-70, 12/2014.
[7] Lê Phi Long, Lê Khắc Bảo, Trần Nguyễn Hoàng Hùng, và Quách Hồng Chương. “Phân tích chất lượng cọc xi
măng - đất hiện trường từ công nghệ trộn sâu - ướt để gia cố đường đê ven sông ở Đồng Tháp”, Tạp chí Xây dựng,
số 1, trang. 21-28, 1/2015.
[8] Nguyễn Quốc Dũng và Phùng Vĩnh An. “Công nghệ trộn sâu tạo cọc ximăng đất và khả năng ứng dụng gia cố nền
đê đập”, Viện khoa học thủy lợi, 2005, 7 trang.
[9] Bộ Xây dựng. “Gia cố đất nền yếu – Phương pháp trụ đất ximăng.” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 9403:2012, 42
trang, 2012.
[10] Kamimura Makoto và Trương Thiên Khang. “Gia cố nền nhà dân dụng bằng bằng cọc ximăng đất tại TP. Hồ Chí
Minh - 1 Thử nghiệm”, in Proc. 13th Conference on Science and Technology, HCMUT Vietnam, 2013, pp. 1-9.


10
[11] Lê Khắc Bảo, Lê Phi Long, Đỗ Thị Mỹ Chinh, và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu ứng xử của đất Đồng
Tháp trộn xi măng, trộn ướt - sâu ứng dụng gia cố đê bao chống lũ ở Đồng Tháp”, Tạp chí Xây dựng, số 6, trang.
77-83, 6/2014.
[12] Mai Anh Phương, Nguyễn Bình Tiến, Trương Đắc Châu, và Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Nghiên cứu ứng xử của
đất ở An Giang trộn xi măng bằng công nghệ trộn ướt và trộn sâu”, Tạp chí Địa kỹ thuật, số 2, trang 34-43, 7/2014.
[13] C.Q. Cai, X. Li, J. Zhang, and Q.S. Guo. “Study on influence factors of cement - stabilized soil compressive
strength.” Global Geology. No. [15], pp. 130-134, 2012.
[14] H. M. Kwon, A. T. Le, and N. T. Nguyen, “Influence of Soil Grading on Properties of Compressed Cement-soil”,