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.

DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................ vi
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

3.2.7. Các giải pháp kiến trúc, xây dựng...................................................................... 74
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
6


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

iii


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 3.8 Lựa chọn mô hình bài toán............................................................................ 82
Hình 3.9 Lựa chọn thông số tính lún............................................................................ 82
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


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

1
1

này khoảng 17m.

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.

1.1.1. Khái niệm về đất yếu
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
2

rỗng (ε) lớn thường > 1; khả năng chịu lực vào khoảng 50 - 100 kN/m (hay 0,5 – 1
2

daN/cm ); tính nén lún mạnh, hệ số nén lún (a) lớn; môđun biến dạng nhỏ (E ≤
2

5000kN/m ), 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
2

2

0

nước nhỏ hơn 0,15 daN/cm (tương đương kG/cm ), góc nội ma sát φ < 10 hoặc lực
2

dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu < 0,35 daN/cm .
Đất yếu có thể được phân loại theo trạng thái tự nhiên dựa vào độ sệt B:
W − Wd


thấp.
- Đất than bùn: loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân
hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ > 13%).
- Cát chảy: gồm các loại cát mịn, cát hạt nhỏ, cát bụi chứa nước có thể tự chảy.
- Đất có hàm lượng tạp chất hoà tan muối clorua lớn hơn 5%, muối sunphat hoặc muối
sunpphat clorua lớn hơn 10% tính theo trọng lượng.
- Đất phù sa, đất bùn, đất mùn vì các đất này khả năng chịu lực kém.
1.1.3. Nhận biết đất yếu
Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven
biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong
quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có mầu nâu

5


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

(Cobble) Cb

0.10
Tổ hạt mịn (Fine grains)

To Cb2

Nhỏ Cb1

Sỏi (hoặc
sạn)
(Gravel) G

100

To G3

Trung G2

Nhỏ G1

Hạt cát
(Sand)
S

5.0

THô S4

Hạt bụi

Phân
loại hạt
đất

0.005
0.002


Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng
Mục đích sử dụng

Thay
thế đất

Thoát nước
và gia tải

Làm
chặt đất

Ximăng
hoá

Đất có
cốt

Móng
cọc

x

Xử lý
nông và
sâu

Nâng cao sức chịu tải
và giảm độ lún trong
giới hạn cho phép
Ổn định mái dốc
Giảm áp lực đất

x

Kiểm soát thấm

x

Ghi chú

Xử lý
nông

x
Xử lý nông
và sâu

Xử lý
nông và
sâu

Xử lý

gặp trong thực tế. Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự
phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện
nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết
diện yếu (có nội lực tập trung) sẽ có những vết nứt. Hình dạng vết nứt phát triển có
liên quan đến mức độ và tính chất biến dạng của công trình [1].

a
Các loại biến dạng và vết nứt
a. Biến dạng do kết cấu bị
uốn cong xuống.
b. Biến dạng do kết cấu bị
uốn cong lên.
c. Biến dạng do kết cấu bị
vênh

b

c

Ở những tiết diện xuất hiện vết nứt, độ cứng của kết cấu giảm đáng kể. Đặc điểm của
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


thì khi giảm trọng lượng của công trình cần có những biện pháp khác để đảm bảo tinh
ổn định về trượt.
c2. Làm tăng độ mềm của công trình
- Mục đích: Giữa móng và kết cấu phần trên có liên kết với nhau, do đó độ cứng móng
không những do bản thân móng quyết định mà còn phụ thuộc khá nhiều vào kết cấu
phần trên (tường ngang, tường dọc, hầm, giàn ...). Làm tăng độ mềm của công trình
(kể cả móng) sẽ khử được ứng suất phụ thêm phát sinh trong kết cấu công trình khi
nền biến dạng không đều.
- Biện pháp: Có hai biện pháp: (1) Dùng loại kết cấu tĩnh định, (2) Phân cắt các bộ
phận cứng của công trình thành nhiều phần tách biệt bằng các khe lún.
c2.1. Biện pháp dùng khe lún
- Bố trí khe lún: Tại những chỗ có chiều dày lớp đất thay đổi đột biến và tính nén của
đất nền khác nhau lớn, tại chỗ có thay đổi lớn về chiều cao công trình hoặc chênh lệch
lớn về tải trọng, tại vị trí có sự thay đổi về bố trí mặt bằng công trình.
- Yêu cầu:
+ Cần hạn chế số lượng khe lún trong một công trình, vì mặc dù tác dụng kỹ thuật tốt
nhưng tốn kém, thêm nhiều vật liệu xây dựng (phải làm thêm tường ngăn ngang, dọc
tại chỗ bố trí khe lún, làm khớp nối...), và quản lý khó khăn nhất là trong các công
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.

Chiều sâu chôn móng là một trong những vấn đề quan trọng mà người thiết kế quan
tâm đến. Chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, điều kiện địa chất thủy văn
khu vực xây dựng, trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình lên nền đất, đặc
điểm và yêu cầu sử dụng công trình cũng như phương pháp thi công móng. Những yếu
tố trên có quan hệ hữu cơ với nhau và có ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án
móng [1]
11


Điều kiện địa chất và thủy văn là một trong những yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến
việc lựa chọn chiều sâu chôn móng. Sự phân bố địa tầng; tính chất cơ, lý, hóa của từng
lớp đất; độ sâu của mực nước ngầm và sự thay đổi của nó theo thời gian cũng như mức
độ xâm thực của nước ngầm đối với vật liệu xây móng, ... là những yếu tố trực tiếp
ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án móng.
Công thức tính sức chịu tải và cường độ tiêu chuẩn của nền có dạng chung là:
Pgh = Aγ b + Bq + Dc
Trong đó:
A, B, D : Các hệ số phụ thuộc góc ma sát trong ϕ của đất.
γ , c : trọng lượng riêng và lực dính đơn vị của đất
b : chiều sâu chôn móng
q : tải trọng bên móng
Như vậy, khi tăng độ sâu đặt móng hm tức là tăng q (q = γ hm) 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

không những chỉ thể hiện về mặt chịu lực mà còn có ý nghĩa kinh tế lớn. Chọn móng
và kết cấu móng thường dựa vào những đặc điểm sau đây:
- Hình thức kết cấu của công trình cũng như tính chất truyền tải trọng.
- Sơ đồ bố trí các công trình ngầm (tầng hầm, đường giao thông, ống dẫn nước, ...) và
các công trình lân cận có liên quan đến công trình đang thiết kế.
- Tình hình địa chất ở khu vực xây dựng.
- Điều kiện xây dựng móng như: phương tiện thi công, thời gian xây dựng móng, ...
Móng có nhiều loại: móng khối độc lập, móng đơn, móng băng, móng băng có giằng,
móng bản toàn khối, móng cọc, móng giếng chìm, móng giếng chìm hơi ép, móng cọc

13