BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

TRẦN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐCCT ĐOẠN TUYẾN TỪ KM0+188,00
ĐẾN KM3+ 511,85 THUỘC TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH R4 KHU ĐÔ THỊ
MỚI THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, LUẬN
CHỨNG VÀ THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐOẠN ĐƯỜNG TRÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2017


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

TRẦN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐCCT ĐOẠN TUYẾN TỪ KM0+188,00 ĐẾN
KM3+511,85 THUỘC TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH R4 KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ
THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, LUẬN CHỨNG VÀ THIẾT
KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐOẠN ĐƯỜNG TRÊN
Ngành: Kỹ thuật địa chất
Mã số: 60520501

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT



Địa chất công trình.

CPTU

Thí nghiệm xuyên có tính đo áp lực nưóc lỗ rỗng

SPT

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

a1-2

cm2/kG

Hệ số nén lún của đất trong khoảng áp lực nén 1-2
kG/cm2.

Pc

kG/cm2

Áp lực tiền cố kết.

E0

kG/cm2

Môđun tổng biến dạng


kG/cm2

Lực dính kết không thoát nưóc.

ϕu

Độ

Góc nội ma sát không thoát nưóc.

C

kG/cm2

Lực dính

ϕ'

Độ

Góc nội ma sát

W

%

Độ ẩm tự nhiên.

WL


Hệ số cố kết theo phương ngang

Cc

Chỉ số nén

σvz

kG/cm2

Ứng suất bản thân

σz

kG/cm2

Ứng suất phụ thêm


6
U

%

Độ cố kết

Uh

%


với chiều sâu phân bố và bề dày không ổn định. Đặc biệt, trong phạm vi nền đường có
gặp các lớp đất yếu với phạm vi phân bố và bề dày biến đổi phức tạp, khi xây dựng
đường đòi hỏi phải có giải pháp xử lý nền. Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm đặc điểm
ĐCCT nền tuyến đường, trên cơ sở đó phân tích, đề xuất và tính toán thiết kế xử lý nền
đất yếu một cách hợp lý và có hiệu quả là rất cần thiết. Bởi vậy đề tài “Nghiên cứu đặc
điểm địa chất công trình đoạn tuyến từ Km0+188.00 đến Km3+511.85 thuộc tuyến
đường chính R4 khu đô thị mới Thủ Thiêm, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh. Luận
chứng và thiết kế giải pháp xử lý nền đoạn đường trên” có tính cấp thiết và ý nghĩa
thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Làm sáng tỏ điều kiện địa chất công trình của tuyến đường R4, luận chứng để
lựa chọn giải pháp và thiết kế giải pháp xử lý nền đường thích hợp cho từng đoạn
tuyến từ Km0+188.000 đến Km3+511.85.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu: môi trường địa chất thuộc phạm vi nền tuyến đường
R4, từ Km0+188.000 đến Km3+511.85 trong khu đô thị mới Thủ Thiêm
- Phạm vi nghiên cứu là: đặc điểm ĐCCT của nền đất và thiết kế xử lý nền đất
yếu.
4. Nhiệm vụ của luận văn:
Đề thực hiện được mục tiêu của đề tài đặt ra, các nhiệm vụ luận văn cần làm
sáng tỏ:


9
- Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu xây dựng;
- Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình đoạn tuyến đường, phân chia cấu trúc
nền đất yếu phục vụ thiết kế xử lý nền đường;
- Luận chứng kỹ thuật lựa chọn giải pháp xử lý cho từng đoạn cấu trúc nền;
- Thiết kế xử lý theo các giải pháp đã lựa chọn cho các kiểu cấu trúc nền.
5. Nội dung nghiên cứu:

- Các hồ sơ, báo cáo khảo sát địa chất công trình và hồ sơ thiết kế của dự án Dự
án xây dựng 4 tuyến đường chính trong khu đô thị mới Thủ Thiêm, Quận 2, Tp. Hồ Chí
Minh.
- Bình đồ công trình;
- Sơ đồ bố trí hố khoan khảo sát ĐCCT;
- Mặt cắt dọc công trình;
- Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất;
- Các tài liệu có liên quan đến công trình;
- Các tiêu chuẩn thiết kế xử lý nền đất yếu, các tài liệu liên quan.
9. Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm 3 chương tổng cộng có 113 trang với 19 hình vẽ và 26
bảng.
Chương I: Tổng quan về nghiên cứu đất yếu và xử lý nền đất yếu trong xây dựng
đường trên Thế giới và ở Việt Nam.
Chương II: Đặc điểm địa chất công trình đoạn tuyến đường .
Chương III: Luận chứng kỹ thuật và thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến đường
R4.
Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, Trường Đại học Mỏ Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của NGƯT. PGS. TS Đỗ Minh Toàn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy trong Bộ môn Địa chất công trình, Phòng
Sau đại học thuộc trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi
để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới NGƯT. PGS. TS Đỗ Minh Toàn,
người thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình từ khi lựa chọn đề tài,
xây dựng đề cương cho đến khi hoàn thành luận văn.


11
Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp công tác tại Công ty TNHH Thế
giới kỹ thuật đã cung cấp những số liệu cần thiết và tạo điều kiện thuận lợi để hoàn
thành luận văn này.

một lượng nước cao (Hobbs, 1986), các quá trình vật lý, hóa học và sinh vật học tạo
cho các vật chất này tổn tại ở một trạng thái nhất định trong một thời gian dài.


13
Tương tự, theo phân loại của Mỹ ASTM:
Các loại đất yếu có chứa hữu cơ trước hết phải là đất sét hoặc bụi, các giá trị giới
hạn chảy của đất sau khi sấy phải < 75% so với giới hạn chảy của chính đất ấy trước
khi sấy khô.
- Đất sét: đất hạt mịn (> 50% hạt lọt qua rây No 200 - 0.075mm) gọi là đất sét
khi có chỉ số dẻo > 4, nằm tại hoặc phía trên đường "A" của biểu đổ dẻo;
- Đất bụi: là đất có chỉ số dẻo < 4, nằm dưới đường "A" của biểu đổ dẻo;
- Than bùn: là đất có chứa các vật chất hữu cơ phân hủy ở mức độ khác nhau, có
màu nâu đen đến đen, xốp.
Cấu tạo gồm 2 loại: Fibrous và Amorphous (giống phân loại của Anh).
Theo tiêu chuẩn phân loại của Nga:
Các dạng đất yếu bao gồm bùn các loại, đất than bùn hóa và than bùn..
Ở Việt Nam:
Theo TCXD 245 - 2000, các loại đất yếu bao gồm bùn các loại, đất loại sét (sét,
sét pha, cát pha) ở trạng thái chảy hoặc dẻo chảy. Những loại đất này thường có độ sệt
lớn (Is > 1 hoặc xấp xỉ 1), hệ số rỗng tự nhiên lớn (thường e 0 > 1), góc ma sát trong

nửa cứng đến cứng hoặc thậm chí cả đá nửa cứng vẫn có thể là đất yếu.
Đất yếu có nhiều nguổn gốc khác nhau, chủ yếu là trầm tích dưới nước, bao gổm
nguổn gốc đầm lầy (ven sông, ven biển), hoặc các nguồn gốc trầm tích khác như sông,
biển, hồ, vũng, vịnh hoặc nguổn gốc hỗn hợp các kiểu nguổn gốc trên.
Nguồn gốc vũng, vịnh có thể là cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh, biển. Đất
yếu nguồn gốc biển có thể được thành tạo ở khu vực nước nông (không quá 200m),


15
thềm lục địa (200 - 3000m) hoặc biển sâu (hơn 3000m). Đối với đất yếu nguổn gốc
vũng, vịnh hoặc biển, quá trình hình thành được bắt đầu khi các hạt sét bị phong hoá từ
đá mẹ bị biến đổi tính chất dưới tác dụng của điều kiện khí hậu, qua quá trình vận
chuyển, trầm đọng và tích tụ trong môi trường trầm tích yên tĩnh.
Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), lũ tích (proluvi),
gió, lầy, băng tuyết hoặc do con người gây ra (đất đắp).
Về tuổi của đất yếu, có ý kiến cho rằng: đất yếu là vật liệu mới hình thành vào
khoảng 20.000 năm trước đây (kỷ Pleistocene) hoặc hình thành trong khoảng từ 10.000
năm hoặc 15.000 năm trước đây. Nhìn chung, chúng mới được thành tạo và có tuổi
thuộc kỷ thứ tư.
Có thể nói, đối với đất yếu, không thể áp dụng giải pháp móng nông đặt trực tiếp
trên nền thiên nhiên cho công trình vừa và nhỏ; không thể dùng làm lớp tựa mũi cọc;
đất yếu rất dễ nhạy cảm khi chịu tải trọng động và với sự biến đổi môi trường địa chất.
Đất yếu là loại đất có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt.
Đất yếu gồm các loại bùn hữu cơ, đất than bùn hóa, than bùn, các loại bùn sét,
bùn sét pha, bùn cát pha và các dạng đất dính ở trạng thái chảy hoặc dẻo chảy.
Đất yếu có những đặc điểm riêng dễ nhận biết thông qua các đặc trưng về thành
phần, trạng thái và tính chất của chúng.
- Có chứa hàm lượng hữu cơ nên thường có màu xám đen, màu xám;
- Chưa được cố kết, nên độ chặt thấp, thường eo>1;
- Đất có các đặc trưng cơ học thấp, cụ thể:

Nghiên cứu cấu trúc nền không thể tách rời việc nghiên cứu môi trường địa chất.
Trong các tác phẩm "Lý thuyết chung của Địa chất công trình" của G.K. Bônđaríc và
"Địa chất công trình - Khoa học về môi trường địa chất" của E.M Xergheev, các tác giả
đã đưa ra các định nghĩa về môi trường địa chất và các quan điểm nghiên cứu chúng.
Hàng loạt các công trình liên quan nghiên cứu về ảnh hưởng của các tác động kinh tế công trình của con người làm biến đổi môi trường địa chất, trong đó phải kể đến: tác
phẩm "Kỹ thuật nước ngầm" của Abdel - Aziz Usmail Kashep, đã đề cập đến các vấn
đề liên quan đến nước dưới đất, trong đó có vấn đề sụt lún mặt đất do khai thác nước.
Nhiều cồng trình nghiên cứu của các nhà bác học Nga đã đề cập đến các tác động biến
đổi môi trường địa chất do con người gây nên như: "Những vấn đề địa chất công trình


17
liên quan đến nhiệm vụ sử dụng hợp lý và bảo vệ môi trường địa chất" của E.M.
Xergheev ; "Sự biến đổi của môi trường địa chất dưới ảnh hưởng của các hoạt động
của con người" của Kotlov; "Những vấn đề dự báo sự biến đổi môi trường địa chất
dưới ảnh hưởng của các tác động kỹ thuật" của V.A. Mironhenko, X.E Gretrinsep, B.V
Xnaimov, V.M. Sextakov; "Kết quả và nhiệm vụ nghiên cứu sự biến đổi của môi
trường địa chất khi khai thác nước dưới đất" của L.X. Iazvin, B.V. Borevxki, I.K
Gavice, K.I. Xưtrev, M.A Khordikainhen...
Đất yếu rất nhạy cảm với tác động của điều kiện môi trường. Chính vì vậy, để
nghiên cứu trong phòng, quan trọng nhất là khi lấy các mẫu nghiên cứu cần đảm bảo
được tính nguyên trạng của chúng. Vấn đề này đặc biệt đã được các nhà Khoa học trên
thế gới quan tâm. Sự thay đổi cấu trúc của đất có ảnh hưởng sâu sắc tới việc xác định
các đặc trưng cơ lý của đất (Li,1982; Burland,1990; Tan và nnk,1992; Feng,1992;
Zhang,1995; Shen,1998) [19]. Theo số lượng lớn kết quả thí nghiệm trong phòng của
Burland (1990), Shen(1998) đã chỉ ra: tính chất cơ lý của đất có sự khác biệt lớn giữa
trước và sau khi phá hủy cấu trúc tự nhiên, thể hiện rõ trên các đồ thị nén lún, quan hệ
giữa ứng suất và biến dạng; sức kháng cắt, hệ số cố kết và hệ số thấm của đất. Các kết
quả quan trắc ngoài hiện trường của Zhang (1995) cũng đưa ra nhận định tương tự
trong hầu hết các đồ thị quan hệ giữa độ lún và thời gian, sự thay đổi giá trị áp lực

nghiên cứu về đất yếu và tổng kết các đặc trưng cơ lý của chúng, trong đó có đất yếu
của khu vực nghiên cứu. Năm 1984, Tạ Hồng Quân [5] đã đưa ra các kết quả về tính
chất cố kết của một số loại đất yếu chính ờ Hà Nội. Năm 1984, Đỗ Trọng Đông và
Đoàn Thế Tường [2] đã đi sâu nghiên cứu các đặc điểm biến dạng của đất bùn, than
bùn hệ tầng Giảng Võ trước đây, nay được xếp vào hệ tầng Hải Hưng, phụ hệ tầng
dưới. Năm 1990, Nguyễn Vũ Tùng [13], đã nêu lên các phương pháp thí nghiệm hiện
trường áp dụng thích hợp khi tiến hành khảo sát ĐCCT cho vùng có đất yếu. Năm
1994, Lê Trọng Thắng [10] đã đưa ra quan điểm phân chia thể địa chất và đưa ra các
kết quả xử lý tài liệu xuyên tĩnh của các thành tạo đất đá tham gia trong cấu trúc nền
đất yếu ở khu vực Hà Nội. Năm 1994, Nguyễn Viết Tình và Phạm Văn Tỵ [11] đã đưa
ra kết luận về tính biến đổi thành phần và tính chất cơ lý của loại đất yếu phổ biến nhất
trong khu vực nghiên cứu. Năm 2014, Nguyễn Thị Nụ [4] đã làm sáng tỏ đặc tính


19
2-3

ĐCCT của đất loại sét yếu amQ2

phân bố ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu

Long, từ đó phân tích, đề xuất về các vấn đề khảo sát ĐCCT, kiến nghị các biện pháp
xử lý và sử dụng các chỉ tiêu cơ lý trong tính toán xử lý nền đất yếu.
Thành phố Hồ Chí Minh là nằm trên đồng bằng sông Cửu Long là đồng bằng
trũng thấp, do đó nền địa hình thành phố Hồ Chí Minh tồn tại các trầm tích biển, ven
biển, đầm lầy, có bề dày lớn, đất yếu phân bố trong các hệ tầng Bình Chánh và Cần
Giờ. Tại thành phố Hồ Chí Minh nhiều công trình giao thông đã phải áp dụng các giải
pháp kỹ thuật xử lý nền đất yếu như cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Long Thành –
Dầu Giây, cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương. Tại những tuyến đường
trên, đã áp dụng các giải pháp xử lý nền đường như: bấc thấm kết hợp gia tải trước,

Các phương
pháp làm chặt
Các phương
pháp sử dụng
chất kết dính

Trên mặt
Dưới sâu
Trên mặt
Dưới sâu

Các phương pháp thoát
nước thẳng đứng

Phương pháp
Đầm chặt, đầm
rung, xe lu…
Cọc cát, nổ mìn,
thủy chấn…
Trộn vôi, xi măng,
bitum…
Cọc đất- xi măng,
cọc đất- vôi
Bấc thấm kết hợp
gia tải trước và hút
chân không, giếng
cát,…
Silicat

4

dân dụng và công nghiệp

Hạ thấp mực nước
dưới đất…..
Việt Nam:
Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu vẫn là một vấn đề
tồn tại và một bài toán khó đối với người xây dựng. Do đó khi xây dựng công trình trên
nền đất yếu thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu lực của nền đất
đó, để đưa công trình vào sử dụng lâu dài và bền vững. Từ bảng 1.1, một số biện pháp
cải tạo đã và đang sử dụng ở nước ta:
- Các phương pháp làm chặt cơ học: đầm rung, đầm chặt, cọc cát,…


21
- Các phương pháp sử dụng chất kết dính: cọc đất- xi măng, cọc đất- vôi: áp
dụng trong xây dựng đường, thuỷ lợi ở một số tỉnh ở khu vực đồng bằng sông Cửu
Long như Bạc Liêu, Sóc Trăng,…
- Các phương pháp thoát nước thẳng đứng kết hợp với gia tải hoặc hút chân
không:
+ Giếng cát thoát nước thẳng đứng: đã áp dụng ở tuyến đường Thăng Long- Nội
Bài ( Hà Nội), đoạn Km93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, Hải Phòng), đường Láng – Hoà
Lạc, Pháp Vân- Cầu Giẽ.
+ Bấc thấm kết hợp gia tải trước, hút chân không: đã xử lý cho dự án nâng cấp
QL5 trên đoạn Km47-Km62 ( năm 1993), QL51 ( thành phố Hồ Chí Minh đi Vũng
Tàu), Láng- Hoà Lạc, QL1A, QL18,…
Một số phương pháp xử lý đất yếu ứng dụng ở thành phố Hồ Chí Minh:
Thành phố Hồ Chí Minh là Trung tâm kinh tế lớn nhất nước và đây cũng là đầu
mối giao thông của nhiều tuyến đường lớn đi qua như QL1A, QL21, QL38,…. Tại các
tuyến đường này đã sử dụng các phương pháp xử lý đất yếu như cọc cát, giếng cát, bấc
thấm kết hợp gia tải trước,…

tăng sức chịu tải cho nền.
Việc sử dụng cọc cát được nhà bác học Nga M.X.Voikov đề nghị đầu tiên vào
năm 1840 và sau đó là giáo sư V.I.Kurdyumov năm 1886. Qua hơn một thập kỷ
phương pháp này đã được tiếp tục nghiên cứu, bổ sung và được ứng dụng ở nhiều nước
trên thế giới như Liên Xô trước đây, Trung Quốc, Anh, Pháp, Hà Lan và Mỹ.

Hình 1.1: Quy trình thi công cọc cát


23
Ưu, nhược điểm của phương pháp và điều kiện áp dụng:
- Khi dùng cọc cát, ngoài nhiệm vụ chính là làm chặt đất, quá trình cố kết của
nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều so với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc
cứng. Bởi vì lúc này cọc cát làm việc như các giếng thoát nước, nước trong đất có điều
kiện thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng của tải trọng ngoài. Phần lớn độ
lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công, do đó tạo điều kiện
cho công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định.
- Sử dụng cọc cát về mặt kinh tế rẻ hơn so với khi sử dụng các phương án cọc
khác như: cọc bêtông, cọc bêtông cốt thép. Vật liệu làm cọc cát rẻ hơn nhiều so với
thép, bêtông cốt thép dùng trong cọc cứng và không bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính
xâm thực. Biện pháp thi công cọc cát tương đối đơn giản, không đòi hỏi những thiết bị
phức tạp.
-Nén chặt bằng cọc cát là một phương pháp có hiệu quả khi xây dựng các công
trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu. Khi chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 10m có thể
dùng cọc cát nén chặt được.
Một số công trình áp dụng hiệu quả phương pháp này như: đường Bắc Thăng
Long – Nội Bài, đường hành lang ven biển phía Nam đi qua Đồng Tháp và Kiên
Giang,…
*Phương pháp cọc cát đầm
Cọc cát đầm được sử dụng để làm chặt đất và tăng nhanh quá trình cố kết của

đoạn đất yếu.
Cần lưu ý rằng, khi sử dụng giếng cát gia cố nền đất yếu cần đảm bảo đạt được
độ đồng đều của cát trong suốt chiều dài giếng cát, tránh hiện tượng đứt đầu giếng cát
dưới tác dụng các loại tải trọng.
Xử lý nền đất yếu bằng giếng cát sẽ phát huy hiệu quả cao nếu đất yếu có hàm
lượng hữu cơ không lớn (thường