BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

TRẦN PHÚ CƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ZONE 1
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU 1 BẰNG BẤC THẤM
KẾT HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2017

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

TRẦN PHÚ CƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ZONE 1
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU 1 BẰNG BẤC THẤM
KẾT HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI


LỜI CẢM ƠN
Được sự hướng dẫn tận tình của TS. Phạm Quang Tú, cùng sự giúp đỡ của các Chuyên
gia và Kỹ sư thực hiện dự án, Sau 6 tháng tiến hành, tác giả đã hoàn thành Luận văn
tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền zone 1- Nhà máy nhiệt điện
Sông Hậu 1 bằng bấc thấm kết hợp hút chân không và gia tải” theo đúng yêu cầu và kế
hoạch được giao.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Ban giám hiệu, các thầy cô Khoa sau
đại học, các thầy cô Bộ môn Địa kỹ thuật đã hết lòng giảng dạy nhiệt tình giúp đỡ
trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này.
Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã cố gắng nghiên cứu, vận dụng kiến thức đã
học, tham khảo các tài liệu liên quan, các quy trình, quy phạm hiện hành học hỏi
những kinh nghiệm quý báu của Nhiều Giáo Sư, Tiến sĩ của Trường Đại học Thủy Lợi
hướng dẫn để hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên do kiến thức chưa vững,
kinh nghiệm của bản thân còn ít nên việc vận dụng kiến thức tính toán một công trình
cụ thể còn hạn chế và không tránh khỏi những sai sót. Kính mong các Giảng viên tận
tình chỉ bảo, bổ sung những kiến thức cần thiết.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Quang Tú – Người đã rất tận tình trực
tiếp chỉ bảo, đôn đốc, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn, cùng toàn thể
giảng viên trong bộ môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy lợi, những người đã truyền
đạt kiến thức chuyên môn và thực tế cho em. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn gia
đình, bạn bè luôn ủng hộ giúp đỡ em trong quá trình em làm Luận văn tốt nghiệp.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH......................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................1


3.1.1. Quy mô công suất nhà máy. ................................................................................ 32
3.1.2. Vị trí nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1. ............................................................... 32
3.2. Nội dung thiết kế .................................................................................................... 33
3.2.1. Yêu cầu phải xử lý nền và phạm vi xử lý nền ..................................................... 34
3.2.2. Xác định tải trọng tính toán. ................................................................................ 35
3.2.3. Điều kiện địa chất đặt trưng ................................................................................ 37
3.2.4. Kiểm tra độ ổn định của nền. ............................................................................. 38
3.2.5. Tính toán độ lún cố kết của đất nền. ................................................................... 40
3.2.6. Tính toán độ lún theo thời gian khi có xử lý nền bằng bấc thấm ........................ 42
3.2.7. Ứng dụng Mô hình GEO SLOPE tính toán thiết kế bấc thấm. ........................... 54
3.2.8. Kết quả tính toán xuất từ mô hình. ..................................................................... 54
3.3. Kết luận chương 3 .................................................................................................. 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 59

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Thi công cọc cát bằng cách hạ ống thép ...........................................................9
Hình 1.2 Quy trình thi công cọc đá dăm .......................................................................10
Hình 1.3 Sơ đồ bố trí đệm cát. ....................................................................................... 11
Hình 1.4 Robot ép cọc ...................................................................................................13
Hình 1.5 Công tác khoan đào đất và hạ lồng thép .........................................................14
Hình 1.6 Cấu tạo bấc thấm ............................................................................................15
Hình 1.7 Thi công bấc thấm ..........................................................................................16
Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động giếng Cát ......................................................................17
Hình 1.9 Thi công giếng Cát .........................................................................................18
Hình 1.10 thi công cọc ximăng đất ................................................................................19

Bảng 3.8 Bảng tính lún trong quá trình xử lý nền. ........................................................ 41
Bảng 3.9 Bảng tính lún trong quá trình khai thác. ........................................................ 42
Bảng 3.10 Các tham số bấc thấm phương án 1. ............................................................ 43
Bảng 3.11 Các tham số thoát nước phương án 1........................................................... 43
Bảng 3.12 Tính lún theo thời gian dưới tải trọng san lấp và thi công bấc thấm – PA1. 44
Bảng 3.13 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA1 ................................................... 45
Bảng 3.14 Độ lún theo thời gian dư khi hút chân không và gia tải PA1 ....................... 45
Bảng 3.15 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA1 ................................................... 46
Bảng 3.16 Các tham số của bấc thấm PA2. ................................................................... 46
Bảng 3.17 Các tham số thoát nước của bấc thấm PA2 .................................................. 47
Bảng 3.18 Tính lún theo thời gian dưới tải trọng san lấp và thi công bấc thấm PA2 ... 47
Bảng 3.19 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA2 ................................................... 48
Bảng 3.20 Độ lún theo thời gian dư khi hút chân không và gia tải PA2 ....................... 48
Bảng 3.21 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA2 .................................................. 49
Bảng 3.22 Các tham số bấc thấm PA3. ......................................................................... 50
Bảng 3.23 Các tham số thoát nước của bấc thấm PA3 .................................................. 50
Bảng 3.24 Tính lún theo thời gian dưới tải trọng san lấp và thi công bấc thấm PA3. .. 51
Bảng 3.25 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA3 ................................................... 51
Bảng 3.26 Độ lún theo thời gian dư khi hút chân không và gia tải PA3 ....................... 52
Bảng 3.27 Độ lún còn lại sau khi cắm bấc thấm PA3 ................................................... 53
Bảng 3.28 Bảng tổng hợp độ lún dư và tốc độ lún lớn nhất của nền Zone 1 ............... 53
vi


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài.
Nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá, các nhà máy công
nghiệp, các khu công nghiệp tập trung, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới... đang
được xây dựng với tốc độ ngày càng lớn. Nền móng của các công trình xây dựng công
trình chính, công trình phụ, đường sá, đê điều, đập chắn nước ...trên nền đất yếu

Tổng quan lại các giải pháp xử lý nền đất yếu truyền thống và giải pháp xử lý bằng bấc
thấm áp dụng khoa học kỹ thuật hiện đại
Nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp
hút chân không và gia tải theo các tiêu chuẩn hiện hành, ưu nhược điểm của phương
pháp;
Đánh giá khả năng áp dụng giải pháp bấc thấm kết hợp hút chân không gia tải và để xử
lý nền cho Zone 1, nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1
Ứng dụng nghiên cứu cho Zone 1, nhà máy xử lý khí Sông Hậu 1.
3. Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về các giải pháp xử lý nền.
Cơ sở lý thuyết tính toán phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp hút chân
không với gia tải trước.
Thiết kế xử lý nền chọn giải pháp cắm bấc thấm tối ưu kết hợp hút chân không với gia
tải trước, ứng dụng cho zone 1 khu nhà máy chính, nhiệt điện Sông Hậu 1.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp khảo sát, thu thập số liệu thực tế tại một số công trình đã xây dựng ở
trong nước;
Tập hợp, phân tích ý kiến của các chuyên gia;
Kế thừa các nghiên cứu trong và ngoài nước trong thiết kế xử lý nền đất yếu cho các
công trình xây dựng;
Phương pháp mô hình toán để phân tích giải pháp xử lý nền.
5. Đối tượng nghiên cứu
2


Nghiên cứu lý thuyết trong thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải và
hút chân không;
6. Kết quả đạt được
Có được kết quả khảo sát địa chất và điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng nhà máy
nhiệt điện Sông Hậu 1 cũng như các vấn đề phát sinh khi xây dựng công trình;

những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu cho các loại đất yếu
nói chung. Nguồn gốc địa chất của đất sét yếu thuộc đời cận đại, vì chúng mới hình
thành vào khoảng 20.000 năm nay. Các hạt tạo thành đất sét được phong hóa từ đá mẹ,
có tính chất thay đổi theo tính chất của đá mẹ, điều kiện khí hậu, sự vận chuyển và
trầm lắng. Sau sự vận chuyển của sông ngòi, việc hình thành các hạt sét chỉ có thể xảy
ra trong các môi trường trầm tích yên tĩnh. Tùy theo môi trường trầm tích khác nhau
mà có thể có các loại đất sét khác nhau.
1.1.2. Các loại đất yếu thường gặp và đặc điểm của chúng
Nói chung các loại đất yếu thường có những đặc điểm sau đây:
4


-

Thường là đất sét có lẫn hữu cơ (nhiều hoặc ít).

-

Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ.

-

Độ thấm nước rất nhỏ.

-

Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn.

Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn và than bùn. Ngoài ra ở một số
vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập như đất bazan ở Tây

mịn) của nó. Trong trường hợp chung, đất sét là một hệ phân tán ba pha (hạt khoáng,
nước lỗ rỗng và hơi), tuy nhiên do đất sét yếu thường bão hòa nước nên nó xem là một
hệ hai pha cốt đất và nước lỗ rỗng.
Các hạt sét và hoạt tính của chúng với nước trong đất làm cho đất sét mang những tính
chất mà những loại đất khác không có: Tính dẻo và sự tồn tại của gradient ban đầu,
khả năng hấp thụ, tính chất lưu biến,... từ đó mà đất sét có những đặc điểm riêng về
cường độ, tính biến dạng.
Một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét mềm là tính dẻo. Nhân tố chủ yếu
chi phối độ dẻo là thành phần khoáng vật của nhóm hạt kích thước nhỏ hơn 0,002 mm
và hoạt tính của chúng đối với nước.
Trong thực tế xây dựng thường dùng các giới hạn Atterberg để đánh giá độ dẻo của đất
loại sét. Theo cách phân loại đó thì đất sét mềm có độ sệt từ dẻo chảy đến chảy. Một
trong những tính chất quan trọng nữa của đất sét là độ bền cấu trúc (hay cường độ kết
cấu) của chúng. Nếu tải trọng truyền lên đất nhỏ hơn trị số cường độ kết cấu thì biến
dạng rất nhỏ, có thể bỏ qua, còn khi vượt quá cường độ kết cấu thì đường cong quan
hệ giữa hệ số rỗng và áp lực bắt đầu có độ dốc lớn. Trị số cường độ kết cấu của đất sét
mềm vào khoảng 0,2 – 0,3 daN/cm2.
Tính chất lưu biến cũng là một tính chất quan trọng của đất sét yếu. Đất sét yếu là một
môi trường dẻo nhớt. Chúng có tính từ biến và có khả năng thay đổi độ bền khi chịu
tác dụng lâu dài của tải trọng. Khả năng đó gọi là tính lưu biến. Trong tính chất lưu
biến của đất sét còn có biểu hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi,
gọi là sự chùng ứng suất. Thời gian mà ứng suất gây nên biến dạng đang xét giảm đi

6


2,7183 lần gọi là chu kỳ chùng ứng suất. Ở đất sét yếu chu kỳ chùng ứng suất thường
rất ngắn.
Hiện tượng hấp thụ là khả năng đất sét yếu hút từ môi trường chung quanh và giữ lại
trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi), những ion phân tử và các hạt

Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao, trung bình 85 – 95% và có thể đạt
hàng trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất,
hệ số nén lún có thể đạt 3 – 8 – 10cm2/daN, vì thế phải thí nghiệm than bùn trong các
thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40 – 50cm. Than bùn thường được phân loại theo địa
chất công trình và theo tính chất cơ – lý của đất.
1.2. Các giải pháp xử lý nền đất yếu
1.2.1. Nhóm giải pháp cơ học
Nhóm giải pháp cơ học được sử dụng rất phổ biến trong việc xử lí, gia cố nền đất yếu
bởi tính hiệu quả rõ rệt mà nó mang lại trong việc ổn định nền về trượt cũng như biến
dạng. Sau đây là một số giải pháp tiêu biểu.
1.2.1.1. Cọc cát
-

Nguyên lí làm việc: Khi cọc được hạ vào trong đất yếu, nhờ thể tích cọc chiếm

chỗ mà đất xung quanh dọc theo chiều dài cọc được lèn chặt lại.
-

Thi công cọc cát:

•

Tạo lỗ bằng cách hạ ống thép

•

Tạo lỗ bằng nổ mìn ép đất

•



•

Cần trang bị thiết bị thi công nặng, ống vách dài.

•

Khó kiểm soát được chất lượng cọc

1.2.1.2. Cọc đá dăm
-

Nguyên lí hoạt động: Tương tự đối với cọc cát, khi cọc được hạ vào trong đất

yếu, nhờ thể tích cọc chiếm chỗ mà đất xung quanh dọc theo chiều dài cọc được lèn
chặt lại.
-

Thi công cọc:

•

Khác với cọc cát, việc tạo lỗ khi thi công cọc đá dăm bằng cách đưa thanh thép

9


(đầu thanh cấu tạo dạng trụ xoắn) khoan sâu vào trong đất nền. Đất bị phá hủy được
trụ xoắn nâng lên đưa ra bên ngoài, tạo thành lỗ khoan có đường kính từ 0.3 – 0,5 m.
•


Khó kiểm soát chất lượng cọc

•

Giá thành cao hơn so với cọc cát

1.2.1.3. Đệm cát
-

Nguyên lí hoạt động: Thay lớp đất yếu nằm ngay dưới đáy móng chịu ứng suất

lớn bằng một đệm cát để đủ sức chịu tải trọng mà vẫn tận dụng được khả năng làm
việc của lớp đất yếu nằm dưới. Phương pháp này thường được áp dụng khi đất yếu là
sét chảy có chiều dày tương đối mỏng (3-5m)
-

Thi công tầng đệm cát:

10


•

Hiệu quả của tầng đệm cát phụ thuộc phần lớn vào độ chặt của nó. Khi thi công

đệm cát phải đảm bảo độ chặt lớn nhất đồng thời không làm phá hoại kết cấu đất thiên
nhiên dưới tầng đệm cát, thường gặp hai trường hợp sau:
•


Giảm chiều sâu chôn móng

•

Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, rút ngắn quá trình lún

•

Thi công đơn giản.

-

Nhược điểm:
11


•

Đòi hỏi khối lượng cát lớn.

•

Đất thải đổ ra ngoài gây tốn diện tích

•

Giá thành tương đối cao

•



+

Thi công cọc ép

•

Chiều dài và tiết diện cọc phụ thuộc vào yêu cầu thiết kế. Nếu chiều dài cọc quá

lớn có thể chia cọc thành những đoạn cọc ngắn để phù hợp cho việc chế tạo và thi
công
•

Chiều dày lớp bảo vệ tối thiểu là 3cm

•

Đổ bê tông phải liên tục,khuôn đúc cọc phải phẳng, dùng đầm dùi để đầm từ

đỉnh cọc đến mũi cọc tránh khuyết tật bên trong cọc
•

Cọc được hạ vào trong đất nền theo hai phương pháp chính đó là: “ Ép cọc” và

“ Đóng cọc” tùy thuộc vào điều kiện đất nền cũng như điều kiện dân sinh, môi trường
quanh khu vực thi công.

12



Cuối cùng, tiến hành phun vữa vào lỗ khoan bằng ống đổ bê tông theo phương

pháp vữa dâng, ống đổ bê tông còn đóng vai trò là 1 máy đầm giúp vữa chặt và đều
hơn trong lỗ.

13


Hình 1.5 Công tác khoan đào đất và hạ lồng thép
-

Ưu điểm: Sức chịu tải tốt, tuổi thọ của cọc cao.

•

Đối với thi công cọc đúc sẵn: Khả năng chịu nén tốt, tránh được sự xâm thực,

quá trình đúc cọc dễ dàng, dễ dàng thi công, có khả năng áp dụng khi chiều dày lớp đất
yếu lớn
•

Đối với cọc khoan nhồi: Sức chịu tải tốt do đường kính cọc mà chiều sâu mũi

cọc lớn, thi công dễ dàng không đòi hỏi máy móc cồng kềnh, tính liên tục cao do cọc
liền khối không phải chắp nối từng đoạn cọc, độ nghiêng lệch của cọc nằm trong giới
hạn cho phép.
-

Nhược điểm: Chi phí khá lớn, đòi hỏi Kỹ thuật cao trong thiết kế và thi công.


•

Bấc thấm cấu tạo gồm hai phần: Phần lõi và phần vỏ bọc. Lõi được làm từ

polypropylene/ polyester có cường độ chịu kéo tốt, tiết diện hình chữ nhật, tác dụng
chính là luân chuyển nước lỗ rỗng ra bên ngoài. Vỏ được làm từ polyester mỏng tác
dụng là ngăn bẩn cho nước thoát ra dễ dàng

Hình 1.6 Cấu tạo bấc thấm
-

Thi công bấc thấm: Tuân theo TCVN 9355-2012
15


•

Thiết kế sơ đồ di chuyển làm việc của máy ấn bấc thấm trên mặt bằng tầng đệm

cát
•

Tổ chức thi công thí điểm trên một phạm vi đủ để máy di chuyển 2-3 lần trước

khi thực hiện thao tác ấn bấc thấm, thi công thí điểm đạt yêu cầu mới được phép thi
công đại trà
•

Chuẩn bị mặt bằng và thi ông tầng đệm cát


xử lý nền.
-

Nhược điểm:

•

Hiệu quả thoát nước kém khi lớp đất yếu dày;

•

Không làm chặt đất trong quá trình thi công bấc thấm

•

Bấc thấm làm từ nhựa tổng hợp, sau nhiều năm có thể gây ô nhiễm môi trường

đất.
1.2.2.2. Giếng cát
-

Nguyên lí hoạt động:

Việc xử dụng giếng cát là cách làm tăng độ lún cố kết của nền đất yếu bởi áp lực nước
lỗ rỗng trong đất sẽ tiêu tán theo cả phương ngang và phương đứng về các giếng cát
tiêu nước.

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động giếng Cát
-