LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ
rõ nguồn gốc.
Hải Phòng, ngày……..tháng 9 năm 2015
Học viên

Nguyễn Công Chính

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Hàng hải
Việt Nam trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu vừa qua, đã đƣợc trang bị thêm
những kiến thức cần thiết về các vấn đề kinh tế - kỹ thuật. Cùng sự hƣớng dẫn
nhiệt tình của các thầy giáo trong trƣờng đã giúp tác giả hoàn thiện mình hơn về
trình độ chuyên môn. Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo
PGS.TS. Phạm Văn Thứ đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tác giả tận tình trong suốt
quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Đồng thời, tác giả cũng xin chân
thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công trình thủy, Viện Đào tạo sau đại
học đã cung cấp những kiến thức về chuyên ngành, giúp tác giả có đủ cơ sở lý luận
và thực tiễn để hoàn thành luận văn này.
Do trình độ, kinh nghiệm cũng nhƣ thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên
Luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến
đóng góp của quý độc giả.
Xin trân trọng cảm ơn!

ii


iii


CHƢƠNG 2 ............................................................................................................. 28
HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC TỔNG HỢP, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
PHỤC VỤ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐÔ
THỊ HẢI PHÒNG ................................................................................................... 28
2.1 Hiện trạng công tác tổng hợp số liệu địa chất phục vụ xử lý nền đất yếu tại một
số công trình giao thông ở Hải Phòng ..................................................................... 28
2.1.1 Công tác tổng hợp số liệu địa chất phục vụ xử lý nền đất yếu tại công trình
Đường trục chính tây nam khu công nghiệp Đình Vũ thuộc khu kinh tế Đình Vũ –
Cát Hải ................................................................................................................. 28
2.1.2 Công tác tổng hợp số liệu địa chất phục vụ xử lý nền đất yếu tại đoạn tham
chiếu của Gói thầu CW1A - LOT2 (Km4+300 - Km9+155) thuộc Dự án phát
triển giao thông đô thị Hải Phòng ....................................................................... 43
2.2 Phân tích, đánh giá một số sự cố trong quá trình thi công do công tác thiết kế
xử lý nền đất yếu ..................................................................................................... 48
2.2.1 Một số sự cố nền đường công trình giao thông ở Việt Nam ....................... 48
2.2.2 Một số sự cố điển hình nền đã xảy ra ở Hải Phòng ................................... 50
2.2.3 Nhận xét ...................................................................................................... 53
2.3 Nhận xét chung.................................................................................................. 54
2.3.1 Tài liệu khảo sát địa chất công trình .......................................................... 54
2.3.2 Tổng hợp số liệu địa chất công trình .......................................................... 54
2.3.3 Thiết kế xử lý nền đất yếu ............................................................................ 54
CHƢƠNG 3 ............................................................................................................. 56
CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG TỔNG HỢP TÀI LIỆU ĐỊA
CHẤT TRONG CÁC DỰ ÁN PHÁT TRIỂN MẠNG CÔNG TRÌNH GIAO
THÔNG KHU VỰC HẢI PHÒNG ......................................................................... 56
3.1 Giai đoạn lập đề cƣơng khảo sát địa chất công trình ........................................ 56


Thứ nguyên

W

Là độ ẩm ở trạng thái tự nhiên

%

Wd

Giới hạn dẻo

%

Wnh

Giới hạn nhão của đất yếu

%

G
n

Là trọng lƣợng một xe (chọn xe nặng nhất)
Là số xe tối đa có thể xếp đƣợc trên phạm vi bề rộng nền
đƣờng




Tấn
Tấn

Hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỷ số B/h
Độ tăng ứng suất có hiệu thẳng đứng trong nền đất yếu ở
độ sâu z do tải trọng đất đắp ΔH1 gây ra,

T/m2

Sc

Độ lún cố kết

Cm

Si

Độ lún tức thời của lớp đất cát

Cm

eo

Hệ số rỗng tại áp lực P0 (Hệ số rỗng ban đầu)

e1

Hệ số rỗng ở áp lực P0+ΔP

P0

Tên đại lượng

Thứ nguyên

H

Độ dày của lớp đất

N

Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

t

Thời gian lún

H

Chiều dài đƣờng thấm

Tv

Hệ số thời gian

U

Độ cố kết

%


dw

Khoảng cách thoát nƣớc hiệu quả (=1,13ds cho dạng hình
vuông, =1,05ds cho dạng hình tam giác)
Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các đƣờng thấm đứng
Đƣờng kính/ đƣờng kính tƣơng đƣơng của đƣờng thấm
đứng

%
cm2/sec

cm2/sec
m
m
m

kh

Hệ số thấm theo phƣơng ngang

cm/sec

ks

Hệ số thấm trong vùng đất bị xáo trộn

cm/sec

ds


độ

b

Bề rộng phân tố

m

u

Áp lực nƣớc lỗ rộng tác động đáy cung trƣợt

vii

cm/sec

T/m2


Ký hiệu

Tên đại lượng

W

Trọng lƣợng của phân tố

a

Góc nghiêng tại đáy cung trƣợt so với phƣơng ngang

Diện tích ảnh hƣởng của 1 cọc cát

m2

AS

Tiết diện ngang của cọc cát

m2

As

Diện tích mặt cắt ngang của Cọc cát đầm

m2

Khoảng cách từ tâm đến tâm

m

X2

d


Hệ số giảm ứng suất



Hệ số tăng ứng suất


độ



Ứng suất tăng tại mặt phá hoại do tải trọng nền đƣờng đắp

T/m2



Ứng suất bình quân

T/m2



Ứng suất tác động lên lớp đất xung quanh

T/m2



Ứng suất tác động lên cọc cát đầm

T/m2

mm'

Trọng lƣợng thể tích đẩy nổi của đất hỗn hợp

L

Chiều dài đƣờng thấm

m

S

Tốc độ lún

A

Diện tích gia cố

m2

Ap

Diện tích mặt cắt ngang của trụ

m2

H

Chiều dài cột đất xi măng (chiều cao của nhóm cọc);

m

D


T/m2

Hệ số tăng cƣờng độ chống cắt đƣợc dự báo theo A,Ƣ,
m

Skempton tuỳ thuộc vào chỉ số dẻo Ip (tức là tuỳ thuộc
tính chất vật lý của đất yếu)

n

Số lƣợng xe

G

Trọng lƣợng xe (=30 tấn trong trƣờng hợp H30),

B

Bề rộng của tải trọng giao thông,

l

Khoảng cách giữa bánh xe trƣớc và bánh xe sau (l=6,6m,
trong trƣờng hợp H30)

ix

Tấn
m
m

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý

28

2.2

Biện pháp xử lý

29

2.3

Đắp giai đoạn

30

2.4

Kết quả tính

32

2.5

Bảng tổng hợp kết quả quan trắc

34

2.6


Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng cho thiết kế

69

3.2

Các biện pháp xử lý nền

71

3.3

So sánh các giải pháp

73

3.4

Điều kiện áp dụng

75

3.5

Biên pháp xử lý

75

3.6



9

1.3

Biểu đồ p  z

10

1.4

Biểu đồ mẫu

14

1.5

1.6

2.1

2.2

2.3

2.4

Toán đồ xác định độ cố kết theo phƣơng ngang Uh theo Th
và n
Diễn biến lún theo thời gian có xét đến thời gian thi công đắp

3.1

Sơ đồ tính toán tải trọng giao thông

60

3.2

Giá trị tải trọng và phân bổ

60

3.3

Mô hình kiểm toán trƣợt

64

3.4

Lực chống trƣợt tác dụng của vải địa kỹ thuật

65

xi


MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Công nghệ xây dựng trong những năm gần đây có những bƣớc phát triển rất

lý nền đất yếu tại Hải Phòng trong những năm vừa qua. Nghiên cứu, đánh giá kết
quả thiết kế xử lý nền đất yếu, sự cố nền đƣờng trong quá trình thi công do thiết kế
ở một số công trình giao thông ở Việt Nam nói chung và Hải Phòng nói riêng.
Những kết quả đạt đƣợc, những tồn tại cần khắc phục và xác định nguyên nhân
giúp nâng cao chất lƣợng và hoàn thiện công tác tổng hợp số liệu địa chất phục vụ
thiết kế xử lý nền đất yếu.
2.3 Đề xuất giải pháp tổng hợp số liệu địa chất phục vụ cho thiết kế xử lý nền
đất yếu trong khu vực Hải Phòng.
3. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Nền đƣờng công trình giao thông đắp trên đất yếu.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
Tổng hợp, đánh giá đánh giá kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu trong một số
công trình tại Hải Phòng và Sự cố nền đƣờng do thiết kế trong một số công trình
giao thông ở Việt Nam và ở Hải Phòng những năm gần đây.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài: Thu thập, phân loại, phân tích, đánh giá
và tổng hợp, khái quát để đƣa ra những kết luận về đặc điểm địa chất của khu vực
phục vụ cho công tác tƣ vấn xử lý nền đất yếu.
Luận văn sử dụng lý luận và phƣơng pháp duy vật biện chứng, duy vật lịch
sử, logic, kết hợp các phƣơng pháp thống kê, so sánh, phân tích tổng hợp, đồng
thời tổng kết rút kinh nghiệm thực tiễn công tác thiết kế nền đƣờng công trình giao
thông đắp trên đất yếu để nghiên cứu giúp giải quyết các vấn đề đặt ra của đề tài.
5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
5.1 Ý nghĩa khoa học
Đề tài góp phần hoàn thiện lý thuyết và thực hành thiết kế, thi công nền
đƣờng đắp trên đất yếu ở Việt Nam nói chung, Hải Phòng nói riêng.
5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Giúp lựa chọn giải pháp phù hợp thiết kế nền đƣờng đắp trên đất yếu.

2

thí nghiệm hiện trƣờng (xuyên, cắt, nén tĩnh, nén ngang,...), đo địa vật lý.

3


1.1.2 Yêu cầu đối với khảo sát xây dựng
Khảo sát xây dựng phải bảo đảm các yêu cầu sau đây:
- Nhiệm vụ khảo sát phải phù hợp với yêu cầu từng loại công việc, từng bƣớc
thiết kế;
- Bảo đảm tính trung thực, khách quan, phản ánh đúng thực tế;
- Khối lƣợng, nội dung, yêu cầu kỹ thuật đối với khảo sát xây dựng phải phù
hợp với nhiệm vụ khảo sát, quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng;
- Đối với khảo sát địa chất công trình, ngoài các yêu cầu đã nêu trên, còn phải
xác định độ xâm thực, mức độ dao động của mực nƣớc ngầm theo mùa để đề xuất
các biện pháp phòng, chống thích hợp. Đối với những công trình quy mô lớn, công
trình quan trọng phải có khảo sát quan trắc các tác động của môi trƣờng đến công
trình trong quá trình xây dựng và sử dụng;
- Kết quả khảo sát phải đƣợc đánh giá, nghiệm thu theo quy định của pháp
luật.
1.1.3 Nội dung công tác khảo sát địa chất
- Thu thập, phân tích và tổng hợp những tài liệu và số liệu về điều kiện thiên
nhiên của vùng, địa điểm xây dựng, kể cả những tài liệu, số liệu đã nghiên cứu,
thăm dò và khảo sát trƣớc đây ở vùng, địa điểm đó;
- Giải đoán ảnh chụp hàng không;
- Khảo sát khái quát địa chất công trình ở hiện trƣờng;
- Đo vẽ địa chất công trình;
- Khảo sát địa vật lý;
- Khoan, xuyên, đào thăm dò;
- Lấy mẫu đất, đá, nƣớc để thí nghiệm trong phòng;
- Xác định tính chất cơ lý của đất đá bằng thí nghiệm hiện trƣờng;

hoặc tách rời cần và cánh cắt) với một mô men tác dụng cân bằng, không gây ép
sang hai bên (nếu gây ép sang hai bên sẽ làm tăng ma sát trong quá trình thí
nghiệm). Gia số ma sát này chƣa đƣợc ghi trong số đọc không tải ban đầu nên sẽ
làm cho kết quả thí nghiệm chung không chính xác. Trong quá trình thí nghiệm,
mô men cắt cũng phải tác dụng cân bằng tƣơng tự; không nên sử dụng những thiết
bị có khả năng gây ép sang hai bên trong quá trình thí nghiệm. Cần nối phải có đủ
độ cứng để không bị xoắn trong suốt quá trình thí nghiệm. Trong trƣờng hợp cần

5


nối bị xoắn, cần hiệu chỉnh đƣờng cong quan hệ giữa mô men cắt với góc cắt.
Trong quá trình thí nghiệm, mô men cắt đƣợc ghi bằng các phƣơng thức khác
nhau – tự động hoặc cơ học, trực tiếp hoặc gián tiếp tuỳ thuộc từng loại máy.
Quy trình thí nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết – không thoát nước
và cố kết – thoát nước của đất dính trên thiết bị nén ba trục [6]
Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định trình tự thí nghiệm để xác định sức kháng cắt không
cố kết – không thoát nƣớc; cố kết – không thoát nƣớc và cố kết – thoát nƣớc của
đất dính trên thiết bị nén ba trục.
Tiêu chuẩn này nằm trong hệ thống tiêu chuẩn thí nghiệm địa chất công trình
phục vụ tính toán thiết kế nền móng công trình.
Thí nghiệm sức kháng cắt không cố kết – không thoát nước – sơ đồ UU
Nội dung phƣơng pháp
Nguyên tắc phƣơng pháp này bao gồm việc xác định sức kháng cắt không
thoát nƣớc của mẫu đất dính khi mẫu chịu tác động áp lực hông không đổi, đồng
thời chịu tác dụng của tải trọng dọc trục, không cho phép thay đổi tổng độ ẩm của
mẫu. Thí nghiệm dùng để xác định độ bền không thoát nƣớc Cu và chỉ thích hợp
cho đất sét bão hoà, khi φ =0.
Thí nghiệm sức kháng cắt cố kết – không thoát nước – sơ đồ CU

Trên đƣờng cong e  lgp xác định điểm A ở chỗ tại đó có độ cong lớn nhất.
Từ A kẻ đƣờng nằm ngang và đƣờng tiếp tuyến với đƣờng cong nén lún. Kẻ đƣờng
phân giác của góc tạo bởi đƣờng nằm ngang và đƣờng tiếp tuyến qua A nói trên.
Giao điểm của đƣờng phân giác này với đƣờng tiếp tuyến kẻ từ cuối đƣờng cong
nén lún sẽ xác định điểm tƣơng ứng với áp lực tiền cố kết P (xem hình 1.1)
Trên đƣờng cong lge - lgp nếu hình thành một điểm gẫy (giao điểm của hai
nhánh thẳng có độ dốc khác nhau) thì đó chính là điểm tƣơng ứng với trị số áp lực
tiền cố kết (xem hình 1.2).
Chọn trị số nào lớn hơn trong hai cách xác định nói trên làm trị số sử dụng.
1.1.4.4 Xác định các trị số nén lún
Trị số áp lực tiền cố kết chia đƣờng cong nén lún e  lgp thành hai phần tƣơng
ứng với đoạn σ < σp (bên trái) và đoạn σ > σp (bên phải). Từ đó xác định đƣợc các
chỉ số nén lún nhƣ sau:

7


Chỉ số nén lún Cr ở đoạn σ < σp:
Cr 

e1  e p
lg p  lg 1

(1.1)

Trong đó: ep là hệ số rỗng tƣơng ứng với áp lực tiền cố kết σp;
e1 là hệ số rỗng tƣơng ứng với áp lực nén σ1. Việc chọn trị số σ1 tùy thuộc
vào thực tế chịu tải của lớp đất i cần tính lún. Thƣờng có thể lấy σ1 = 0,1 kG/cm2
tƣơng ứng với cấp áp lực thí nghiệm đầu tiên theo TCVN 4200-86 đối với đất yếu;
Cũng có thể tính Cr theo nhánh dỡ tải trên hình (1.1).

Trong phƣơng pháp này, số liệu đƣợc thực hiện bằng cách quan sát, theo dõi,
đo đạc qua các thí nghiệm.
1.1.5.3 Phƣơng pháp khoa học trong thực nghiệm gồm các bƣớc nhƣ: lập giả
thuyết, xác định biến, bố trí thí nghiệm, thu thập số liệu để kiểm chứng giả thuyết.
1.1.5.4 Bố trí thí nghiệm để thu thập số liệu nghiên cứu
Đối tượng khảo sát: Để chọn đối tƣợng khảo sát trong thí nghiệm, công việc
đầu tiên là phải xác định quần thể mà ngƣời nghiên cứu muốn đo đạc để thu thập

10


kết quả. Một quần thể bao gồm nhiều cá thể mang các thành phần và đặc điểm
khác nhau mà ta muốn khảo sát. Đối tƣợng khảo sát thƣờng đƣợc chia làm hai
nhóm:
+ Nhóm khảo sát: đối tƣợng đƣợc đặt ra trong giả thuyết.
+ Nhóm đối chứng: so sánh với nhóm khảo sát.
Khung mẫu: Để bố trí và thu thập số liệu thí nghiệm nghiên cứu thì công việc
trƣớc tiên là thiết lập khung mẫu. Khung mẫu cần xác định các cá thể trong quần
thể mục tiêu, cỡ mẫu và phƣơng pháp lấy mẫu.
Phương pháp lấy mẫu: Mục đích của tất cả các phƣơng pháp lấy mẫu là đạt
đƣợc mẫu đại diện cho cả quần thể nghiên cứu. Khi chọn phƣơng pháp lấy mẫu thì
cần hiểu rõ các đặc tính của quần thể nghiên cứu để xác định cỡ mẫu quan sát đại
diện và để đánh giá tƣơng đối chính xác quần thể.
Trong nghiên cứu, không thể quan sát hết toàn bộ các cá thể trong quần thể,
mà chỉ chọn một số lƣợng đủ các cá thể đại diện hay còn gọi là mẫu thí nghiệm.
Phƣơng pháp chọn mẫu thí nghiệm rất quan trọng, bởi vì có liên quan tới sự biến
động hay độ đồng đều của mẫu. Có hai phƣơng pháp chọn mẫu: (1) Chọn mẫu
không xác suất (không chú ý tới độ đồng đều) và (2) chọn mẫu xác suất (đề cập tới
độ đồng đều).
* Chọn mẫu không có xác suất

các cá thể trong mỗi lớp.
- Chọn mẫu hệ thống
Đôi khi cách chọn đơn vị mẫu ngẫu nhiên không tốt hơn cách chọn mẫu hệ
thống. Trong chọn mẫu hệ thống, cỡ mẫu n đƣợc chọn (có phƣơng pháp tính xác
suất tƣơng tự) từ một quần thể N. Cách lấy mẫu hệ thống là khung mẫu giống nhƣ
là 1 “hàng” của các đơn vị mẫu, và mẫu nhƣ là một chuỗi liên tiếp của các điểm số
có khoảng cách bằng nhau theo hàng dọc.
- Chọn mẫu chỉ tiêu
Trong cách chọn mẫu chỉ tiêu, quần thể nghiên cứu đƣợc phân nhóm hoặc
phân lớp nhƣ cách chọn mẫu phân lớp. Các đối tƣợng nghiên cứu trong mỗi nhóm
đƣợc lấy mẫu theo tỷ lệ đã biết và sau đó tiến hành phƣơng pháp chọn mẫu không
sác xuất. Để thiết lập mẫu chỉ tiêu thì ngƣời nghiên cứu cần phải biết ít nhất các số
liệu, thông tin trong quần thể mục tiêu để phân chia các chỉ tiêu muốn kiểm soát.

12


- Chọn mẫu không gian
Ngƣời nghiên cứu có thể sử dụng cách lấy mẫu nầy khi hiện tƣợng, sự vật
đƣợc quan sát có sự phân bố mẫu theo không gian.
Xác định cỡ mẫu: Mục đích của việc xác định cỡ mẫu là để giảm đi công lao
động và chi phí làm thí nghiệm và điều quan trọng là chọn cỡ mẫu nhƣ thế nào mà
không làm mất đi các đặc tính của mẫu và độ tin cậy của số liệu đại diện cho quần
thể.
Việc xác định cỡ mẫu là một cách lấy thống kê theo độ ý nghĩa, nhƣng đôi khi
quá trình này cũng đƣợc bỏ qua và ngƣời nghiên cứu chỉ lấy cỡ mẫu có tỷ lệ ấn
định (nhƣ cỡ mẫu 10% của quần thể mẫu). Dĩ nhiên, đối với quần thể tƣơng đối
lớn, thì việc chọn cỡ mẫu có tỷ lệ nhƣ vậy tƣơng đối chính xác đủ để đại diện cho
quần thể. Việc tính toán là làm sao xác định một kích cỡ mẫu tối thiểu mà vẫn
đánh giá đƣợc tƣơng đối chính xác quần thể. Chọn cỡ mẫu quá lớn hoặc lớn hơn


0,90

0,95

0,99

Z α /2

1,28

1,44

1,645

1,96

2,85

Theo qui luật, nếu nhƣ cỡ mẫu n < 30, chúng ta có thể tính σ từ độ lệch chuẩn
mẫu S theo công thức. Ngoài ra chúng ta cũng có thể tính σ từ những quần thể
tƣơng tự hoặc từ cuộc thử nghiệm thí điểm, hoặc phỏng đoán.
Tổng hợp số liệu địa chất đƣợc tiến hành trên cơ sở Hồ sơ báo cáo khảo sát
địa hình và tài liệu địa chất khu vực. Hồ sơ khảo sát địa chất công trình phải đƣợc
thực hiện theo đúng đề cƣơng khảo sát địa chất đã đƣợc phê duyệt.
Công tác tổng hợp và lập hồ sơ khảo sát bao gồm việc xử lý tổng hợp các tài
liệu thu thập đƣợc, các số liệu khảo sát ngoài hiện trƣờng nhƣ nhật ký khoan, đào,
các số liệu thí nghiệm trong phòng và ngoài hiện trƣờng.
Hồ sơ khảo sát đƣợc hoàn thành theo hồ sơ mẫu đã đƣợc quy định, bao gồm
phần báo cáo thuyết minh và phụ lục các bản vẽ, biểu bảng kèm theo.