BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
--------------

TRẦN KHÁNH TRÌNH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHU VỰC LẮP ĐẶT
DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY CHÍNH THUỘC
DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ 1

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật xây dựng
Mã số:

60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. HOÀNG VIỆT HÙNG

HÀ NỘI – 2017



LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ
bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn
tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy
định.
Tác giả luận văn

DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU CÁC BIỆN PHÁP XÂY DỰNG CÔNG
TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ...................................................................................... 4
1.1. Khái niệm đất yếu và nền đất yếu ............................................................................ 4
1.1.1. Khái niệm về đất yếu ............................................................................................. 4
1.1.2. Các loại đất yếu ..................................................................................................... 5
1.1.3. Nhận biết đất yếu ................................................................................................... 5
1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình ......................................................................... 7
1.3. Các biện pháp về móng .......................................................................................... 11
1.3.1. Thay đổi chiều sâu chôn móng ............................................................................ 11
1.3.2. Thay đổi kích thước và hình dáng móng ............................................................. 13
1.3.3. Thay đổi loại móng và độ cứng móng ................................................................. 13
1.4. Các biện pháp xử lý nền ......................................................................................... 16
1.4.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học ............................... 16
1.4.2. Làm chặt đất bằng phương pháp đầm rung ......................................................... 17
1.4.3. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn ... 18
1.4.4. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng ............. 19
1.4.5. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ ..................................................... 21
1.4.6. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm ............................... 22
1.4.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính ....................................... 26
1.4.8. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch ........................................... 27
1.4.9. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu .............................................. 27
1.4.10. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất - vôi,
cọc đất - ximăng, cọc cát – ximăng - vôi ....................................................................... 27
1.4.11. Bệ phản áp ......................................................................................................... 29
1.4.12. Tăng hệ số mái................................................................................................... 30
1.4.13. Phương pháp nén trước...................................................................................... 30
1.4.14. Phương pháp cố kết chân không........................................................................ 31
iii

3.2.8. Cảnh quan và cây xanh........................................................................................ 76
3.3. Phân tích các giải pháp áp dụng ............................................................................. 77
3.3.1. Giải pháp sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải trước .............................................. 81
3.3.2. Phương án cọc cát xử lý nền ............................................................................... 87
iv


3.3.3. Phương án xử lý nền bằng cọc ximăng đất ......................................................... 89
3.4. Kết luận Chương 3.................................................................................................. 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 95

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 ..................................................... 2
Hình 1.2. Làm chặt đất nền đường bằng xe lu .............................................................. 17
Hình 1.3 Làm chặt đất nền đường bằng xe lu rung ....................................................... 18
Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng thuỷ chấn .................................................... 19
Hình 1.5 Sơ đồ chất tải .................................................................................................. 20
Hình 1.6 Thi công cọc cát ............................................................................................. 20
Hình 1.7 Thi công cắm bấc thấm .................................................................................. 21
Hình 1.8 Mái dốc taluy có vải địa kỹ thuật gia cường. ................................................. 23
Hình 1.9 Mái dốc có vải địa kỹ thuật gia cường, chống sạt lở, tiêu thoát nước. .......... 23
Hình 1.10 Vải ĐKT làm lớp phân cách giữa nền đất đắp và đất yếu nhằm duy trì chiều
dày đất đắp và tăng khả năng chịu tải của nền đường................................................... 24
Hình 1.11 Vải địa kỹ thuật làm chức năng tiêu thoát nước/lọc ngược. ........................ 25
Hình 1.12 Thi công lắp đặt bấc thấm ............................................................................ 26
Hình 1.13 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm. ................................................... 26

Hình 3.10 Lựa chọn thông số thiết kế PVD (bấc thấm) ................................................ 83
Hình 3.11 Thông số tính cố kết của nền ........................................................................ 83
Hình 3.12 Điều kiện biên mô phỏng bài toán gia cố nền cọc đất-xi măng ................... 90
Hình 3.13 Kết quả tính lún của nền có gia cố cọc đất xi măng ..................................... 91

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Phân loại đất theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn 14 TCN 123) ................... 6
Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng .................................................................... 7
Bảng 2.1 Xác định độ cố kết Uv ................................................................................... 51
Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (khảo sát giai đoạn lập dự án) ........................ 72
Bảng 3.2 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 2 ............................................................... 73
Bảng 3.3 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 3 ............................................................... 74
Bảng 3.4 Các thông số tính toán sử dụng trong nghiên cứu ......................................... 84
Bảng 3.5 Các thông số của đất nền và đất đắp .............................................................. 84
Bảng 3.6 Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian ...................................................... 85
Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán độ cố kết theo thời gian ............................................ 86

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
UBND

Ủy ban nhân dân

QLDA


TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCN

Tiêu chuẩn ngành

MVC

Menard Vacuum Consolidation

NXB

Nhà xuất bản

ix



1


Xuất phát từ thực tế trên, luận văn này đi sâu vào việc “Nghiên cứu các giải pháp xử
lý nền Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà
máy Nhiệt điện Long Phú 1” có tính cấp thiết, có cơ sở khoa học và thực tiễn.

Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu hiện nay. Phân tích, đánh giá các giải pháp
được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc xử lý nền đất yếu.
Trên cơ sở lý thuyết và tính toán, chọn giải pháp xử lý nền hợp lý của Khu vực lắp đặt
dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1
và tập trung vào giải pháp đã lựa chọn.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
* Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng;
- Tìm hiểu các công trình thực tế đã thi công ở Việt Nam và Đồng bằng sông Cửu
Long.
- Tìm hiểu các báo cáo, đề tài nghiên cứu khoa học của các chuyên gia.
* Phương pháp nghiên cứu:

2


- Nghiên cứu lý thuyết;
- Thu thập tài liệu khảo sát địa chất của công trình;
- Phân tích và tính toán cho công trình thực tế.
- Mô phỏng mô hình toán và phân tích ổn định và biến dạng của nền sau xử lý.

Đất yếu gồm các loại đất sét mềm bão hoà nước; các loại cát hạt nhỏ, mịn; than bùn;
các trầm tích bị mùn hoá, ... Chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng
thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng (kém).
Đất yếu nói chung có các đặc điểm sau: hầu như hoàn toàn bão hoà nước, có hệ số
rỗng (ε) lớn thường > 1; khả năng chịu lực vào khoảng 50 - 100 kN/m2 (hay 0,5 – 1
daN/cm2); tính nén lún mạnh, hệ số nén lún (a) lớn; môđun biến dạng nhỏ (E ≤
5000kN/m2), trị số sức kháng cắt không đáng kể.
Một quan niệm khác cho rằng [1], đất yếu được hiểu là các loại đất ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của đất cao hơn hoặc gần bằng giới hạn chảy, đất yếu có hệ số rỗng lớn
(đất sét: e ≥ 1,5; đất á sét e ≥ 1), lực dính C theo thí nghiệm cắt nhanh không thoát
nước nhỏ hơn 0,15 daN/cm2 (tương đương kG/cm2), góc nội ma sát φ < 100 hoặc lực
dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu < 0,35 daN/cm2.
Đất yếu có thể được phân loại theo trạng thái tự nhiên dựa vào độ sệt B:
B=

W − Wd
Wch − Wd

Trong đó:
- W, W d , W ch - độ ẩm ở trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn chảy (nhão) của
đất.
- Nếu B > 1, đất ở trạng thái chảy.
- Nếu 0,75 < B ≤ 1, đất ở trạng thái dẻo chảy.
Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đất yếu được xác định theo tiêu chuẩn về
sức kháng cắt không thoát nước S u và hệ số xuyên tiêu chuẩn như sau:
- Đất rất yếu (trạng thái chảy): S u (kPa) ≤ 12,5 và N 30 ≤ 2
- Đất yếu (trạng thái dẻo chảy): S u (kPa) ≤ 25 và N 30 ≤ 4
4





en, xỏm en, cú mựi. i vi loi ny, c xỏc nh l t yu nu trng thỏi t
nhiờn, m ca chỳng gn bng hoc cao hn gii hn chy. Ngoi ra cỏc vựng
thung lng cũn cú th hỡnh thnh t yu di dng bựn cỏt, bựn cỏt mn (h s rng e
> 1,0, bóo hũa G > 0,8).
Loi cú ngun gc hu c thng hỡnh thnh t m ly, ni nc tớch ng thng
xuyờn, mc nc ngm cao, ti õy cỏc loi thc vt phỏt trin, thi ra v phõn hy,
to ra cỏc vt lng hu c ln vi cỏc trm tớch khoỏng vt. Loi ny thng gi l t
m ly than bựn, hm lng hu c chim ti 20 - 80%, thng cú mu en hay nõu
sm, cu trỳc khụng mn (vỡ ln cỏc tn d thc vt). i vi loi ny c xỏc nh l
t yu nu h s rng v cỏc c trng sc chng ct ca chỳng cú cỏc tr s nh núi
mc 1.1.1.
t yu m ly than bựn cũn c phõn theo t l lng hu c cú trong chỳng:
- Lng hu c cú t 20 - 30%: t nhim than bựn
- Lng hu c cú t 30 - 60%: t than bựn
- Lng hu c trờn 60%: Than bựn
Bng 1.1 Phõn loi t theo thnh phn ht (theo tiờu chun 14 TCN 123)
Đường kính
hạt (mm)

0.050
0.01

0.02

2.0
0.10

0.25

Nhỏ Cb1

To G3

Trung G2

Nhỏ G1

Hạt cát
(Sand) S

5.0

THô S4

Hạt bụi
(Silt, Mo) M

60

0.50

Trung S3

Nhỏ S2

Mịn S1

THô M3


Ximăng
hoá

Đất có
cốt

Móng
cọc

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x


x
Xử lý nông
và sâu

Xử lý
nông và
sâu

Xử lý
nông và
sâu

1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình
Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, điều cần thiết là phải nắm được các hình
thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy cảm của nó đối với độ
lún của nền đất. Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy theo
độ cứng có thể phân chia kết cấu ra làm 3 loại:
- Loại kết cấu tuyệt đối cứng: như kết cấu khung nhiều tầng trên bản móng liên tục,
mố cầu, công trình thủy lợi toàn khối, ống khói, xilô, … Đặc điểm của các loại kết cấu
này là có độ cứng không gian rất lớn, do đó công trình không bị uốn, chỉ có khả năng
lún đều hoặc nghiêng. Đối với những loại kết cấu này, tính nhạy lún kém, không yêu
cầu có những biện pháp xử lý về phương diện kết cấu. Trong trường hợp này chỉ cần
tìm cách giảm bớt khả năng nghiêng là được nếu độ nghiêng này có ảnh hưởng đến
việc sử dụng công trình.

Công trình bị nghiêng
do lún không đều

7

các loại kết cấu này là tính nhạy lún lớn, do đó cần có những biện pháp xử lý kết cấu
thích hợp.
Dựa vào tính chất làm việc của công trình đối với nền đất lún không đều, có thể chọn
hình thức kết cấu thích hợp với sơ đồ nền đất cụ thể.
Đối với đất nền có tính nén lớn và lún không đều thì việc áp dụng những loại kết cấu
có tính nhạy lún ít (kết cấu tĩnh định, ...) trong trường hợp này là hợp lý nhất. Ở đây

8


cũng cần xét đến khả năng nghiêng có thể xảy ra do lún không đều. Ngoài ra, đối với
kết cấu tĩnh định cũng cần chú ý đến khả năng nghiêng giữa cột và tường chịu lực theo
phương thẳng đứng.
Tuy nhiên, cũng cần chú ý rằng, trong một số trường hợp đặc biệt việc thay sơ đồ kết
cấu siêu tĩnh (có độ cứng không gian lớn) sang sơ đồ kết cấu tĩnh định (liên kết khớp),
mặc dù nội lực phụ cục bộ không xuất hiện trong kết cấu nhưng diện tích các kết cấu
chịu lực tăng lên một cách đáng kể dẫn đến hiệu quả không kinh tế. Ngoài ra, việc
giảm độ cứng không gian sẽ dẫn đến sự giảm cường độ chung của kết cấu, có ảnh
hưởng không tốt đến điều kiện sử dụng công trình.
Nói chung, để đảm bảo cho công trình làm việc trong điều kiện bình thường khi xây
dựng trên nền đất lún không đều, có thể dùng những biện pháp kết cấu như bố trí khe
lún, tăng cường độ và độ cứng của kết cấu bằng cách giằng gạch cốt thép, bêtông cốt
thép, xây các gối tựa cứng, ... hoặc áp dụng các biện pháp làm giảm độ lún không đều
của đất nền.
a. Nguyên nhân xử lý: kết cấu công trình có thể bị phá hỏng toàn bộ hay từng bộ phận
do:
- Các điều kiện về biến dạng không được thỏa mãn (S> [S gh ]).
- Áp lực tác dụng lên mặt nền quá lớn (N tt > R gh ).
b. Mục đích xử lý:
- Giảm tải trọng tác dụng lên móng (giảm áp lực tác dụng lên nền).

trình thủy lợi.
+ Các khớp nối bố trí ở các khe lún phải mềm mại và chịu được độ chênh lún giữa hai
bộ phận ở hai bên khe lún (công trình thủy lợi dụng khớp nối là tấm đồng omega) do
đó phải tính toán kiểm tra khớp nối.
+ Chiều rộng khe lún phải được tính toán vừa đủ để cho các bộ phận đã được tách ra
không tựa sát bên nhau (làm nứt nẻ công trình) khi chúng bị lún không đều hoặc bị
nghiêng.
c2.2. Dùng kết cấu tĩnh định:
- Thay các mối nối cứng giữa các bộ phận của công trình bằng mối nối khớp hoặc mối
nối tựa cũng có tác dụng làm tăng độ mềm của công trình và khử được ứng suất phụ
thêm phát sinh khi công trình bị biến dạng.

10


- Việc thay các mối nối cứng bằng các mối nối mềm (khớp, tựa) làm cho công trình có
tính chất tĩnh định nên phần nào làm cho công trình nặng nề thêm và kém phần mỹ
thuật. Do đó cần hết sức giảm bớt khớp nối mềm trong công trình.
- Tốt nhất là dự tính được các yếu tố biến dạng của công trình rồi từ đó tính toán được
nội lực trong kết cấu siêu tĩnh của các bộ phận của công trình.
c2.3. Tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình
- Mục đích, yêu cầu:
+ Làm tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình để các bộ phận của nó đủ sức chịu
thêm các ứng lực sinh ra do công trình bị lún không đều là một phương hướng chủ
động tích cực khi thiết kế công trình theo trạng thái giới hạn có xét đến tác dụng tương
hỗ giữa ba bộ phận của một công trình( kết cấu phần trên, móng , nền).
+ Không được làm ảnh hưởng nhiều đến độ mềm của công trình.
- Biện pháp:
+ Trong các công trình dân dụng và công nghiệp ta dùng các giằng bêtông cốt thép
(giằng tường, giằng móng)

Như vậy, khi tăng độ sâu đặt móng hm tức là tăng q (q = γh m ) thì khả năng chịu tải của
nền được tăng lên (p gh tăng).
Mặt khác, nền nói chung có độ chặt tăng theo chiều sâu (lớp đất dưới chặt hơn lớp đất
trên) do đó h m tăng là đã đặt móng tại lớp đất tốt hơn, do đó độ lún S giảm.
Xét hai trường hợp thực tế:
- Trường hợp cho phép thay đổi cao trình đặt móng.
- Trường hợp cao trình đặt móng thiết kế không thay đổi: do nhiều điều kiện khống
chế, móng thường phải đặt tại một cao trình thiết kế nhất định.
Bảo đảm được cao trình đặt móng thiết kế (tức là bảo đảm cao trình của các bộ phận
công trình) là một vấn đề quan trọng và khó khăn nhất đối với nền đất yếu.
Ta thường gặp hai trường hợp:
- Để giảm bớt độ chênh lệch giữa cao trình đặt móng thiết kế với cao trình đáy móng
sau khi lún ổn định thì thường phải nâng cao trình đặt móng thiết kế lên một trị số dự
phòng, tính gần đúng theo công thức:
Trong đó:

S dp = 1/2(S + S tc )

12


S dp : độ nâng thêm của cao trình dự phòng
S : độ lún ổn định do tính toán
S tc : độ lún xảy ra khi thi công
- Đối với các công trình dân dụng công nghiệp xây trên nền đất loại sét có thể lấy S dp
= 0,7S
Nếu công trình có nguy cơ bị nghiêng, bị lún không đều thì có thể dùng biện pháp thay
đổi chiều sâu chôn móng để xử lý khi thiết kế thi công.
Gặp trường hợp tầng đất yếu có chiều dày thay đổi nhiều, để giảm chênh lệch lún, có
thể đặt móng ở nhiều cao trình khác nhau.